Respiración Celular: Obtención de Energía en las Células

2. La Respiración Celular

Introducción

Las células aerobias pueden oxidar el ácido pirúvico obtenido en la glucólisis en presencia de oxígeno molecular y obtener así una gran cantidad de energía en forma de ATP. El proceso completo de degradación de la glucosa en presencia de oxígeno se conoce como respiración celular.

Esta ruta catabólica se localiza en las mitocondrias de las células eucariotas o en el citoplasma y la membrana plasmática de las procariotas.

Etapas de la Respiración Celular

El ácido pirúvico obtenido en la glucólisis es degradado en tres etapas:

Descarboxilación Oxidativa del Piruvato

El piruvato procedente de la glucólisis penetra en la matriz mitocondrial donde sufre una descarboxilación, liberando una molécula de CO2, a la vez que es oxidado por NAD+ que se reduce a NADH. El grupo acetilo resultante (CH3-CO-) es activado por el coenzima A y produce acetilCoA. Esta reacción está catalizada por el complejo de la piruvato deshidrogenasa.

Como en la glucólisis se producen dos moléculas de pirúvico por molécula de glucosa, el balance de esta fase es:

2 acetil CoA + 2 NADH + 2 H+ + 2 CO2

Ciclo de Krebs

El ciclo se inicia con la condensación del grupo acetilo del acetil-CoA (2C) con una molécula de ácido oxalacético (4C) para dar el ácido cítrico. En esta reacción se libera el coenzima A. El cítrico se isomeriza a isocitrato que por descarboxilación oxidativa da alfa-cetoglutarato, se desprende una molécula de CO2 y se forma una de NADH+. Por descarboxilación se transforma el alfa-cetoglutarato en succinil-CoA, pierde la CoA y pasa a succinato, se forma GTP. El succinato se oxida a fumarato y se reduce la coenzima FAD+ a FADH2. Por hidratación se rompe el doble enlace del fumarato dando lugar a malato. Por oxidación del malato se regenera el oxalacetato, se reduce una molécula de NAD+ dando NADH+.

Por cada molécula de glucosa se obtienen dos acetilCoA, por tanto dando dos vueltas al ciclo de Krebs se obtienen:

• Cuatro CO2
• Dos ATP (por transformación del GTP)
• Seis NADH
• Dos FADH2

Cadena Respiratoria y Fosforilación Oxidativa

La cadena de transporte de electrones mitocondrial utiliza electrones desde un donador ya sea NADH o FADH2 y los pasa a un aceptor de electrones final, como el O2, mediante una serie de reacciones redox. Estas reacciones están acopladas a la creación de un gradiente de protones generado por los complejos I, III y IV. Dicho gradiente es utilizado para generar ATP mediante la ATP sintasa.

1. Los electrones de alta energía del NADH y FADH2 son transportados por una cadena de transporte electrónico (CTE) hasta el oxígeno que se reduce a agua.