Respiración celular
La respiración celular o respiración interna es un conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que proporciona energía aprovechable para la célula (principalmente en forma de ATP).
Este proceso celular es realizado por el orgánulo mitocondrial.
Se debe tener en cuenta que la equivalencia a 38 ATP por molécula de glucosa se daría en condiciones óptimas, que de hecho son poco frecuentes. Los valores considerados más fieles a la realidad son de 34 a 36 ATP por molécula de glucosa.
Según algunas de las fuentes más nuevas, el rendimiento de ATP durante la respiración aeróbica no es 36-38, sino solo alrededor de 30-32 moléculas de ATP / 1 molécula de glucosa [8], porque:
Las relaciones ATP: NADH + H + y ATP: FADH2 durante la fosforilación oxidativa no parecen ser 3 y 2, sino 2.5 y 1.5 respectivamente. A diferencia de la fosforilación a nivel de sustrato, la estequiometría aquí es difícil de establecer. La ATP sintasa produce 1 ATP / 3 H +. Sin embargo, el intercambio de ATP matricial por ADP citosólico y Pi (antiport con OH− o symport con H +) mediado por ATP - ADP translocase y portador de fosfato consume 1 H + / 1 ATP como resultado de la regeneración del potencial transmembrana cambiado durante este transferencia, por lo que la relación neta es 1 ATP: 4 H +. La bomba de protones de la cadena de transporte de electrones mitocondriales transfiere a través de la membrana interna 10 H + / 1 NADH + H + (4 + 2 + 4) o 6 H + / 1 FADH2 (2 + 4). Entonces la estequiometría final es 1 NADH + H +: 10 H +: 10/4 ATP = 1 NADH + H +: 2.5 ATP 1 FADH2: 6 H +: 6/4 ATP = 1 FADH2: 1.5 ATP ATP: NADH + H + proveniente de la relación de glucólisis durante la fosforilación oxidativa es 1.5, como para FADH2, si los átomos de hidrógeno (2H ++ 2e−) se transfieren del NADH + H + citosólico al FAD mitocondrial mediante la lanzadera de fosfato de glicerol ubicada en la membrana mitocondrial interna. 2.5 en caso de lanzadera de malato-aspartato que transfiere átomos de hidrógeno del NADH + H + citosólico al NAD + mitocondrial Entonces finalmente tenemos, por molécula de glucosa
Fosforilación a nivel de sustrato: 2 ATP de glucólisis + 2 ATP (directamente GTP) del ciclo de Krebs Fosforilación oxidativa 2 NADH + H + de la glucólisis: 2 × 1.5 ATP (si la lanzadera de fosfato de glicerol transfiere átomos de hidrógeno) o 2 × 2.5 ATP (lanzadera de malato-aspartato) 2 NADH + H + de la descarboxilación oxidativa de piruvato y 6 del ciclo de Krebs: 8 × 2.5 ATP 2 FADH2 del ciclo de Krebs: 2 × 1.5 ATP En total, esto da 4 + 3 (o 5) + 20 + 3 = 30 (o 32) ATP por molécula de glucosa
Se produce en la mitocondria. La respiración celular, como componente del metabolismo, es un proceso catabólico, en el cual la energía contenida en los sustratos usados como combustible es liberada de manera controlada. Durante la misma, buena parte de la energía libre desprendida en estas reacciones exotérmicas es incorporada a la molécula de ATP (o de nucleótidos trifosfato equivalentes), que puede ser a continuación utilizada en los procesos endotérmicos, como son los de mantenimiento y desarrollo celular (anabolismo).
Los substratos habitualmente usados en la respiración celular son la glucosa, otros hidratos de carbono, ácidos grasos, incluso aminoácidos, cuerpos cetónicos u otros compuestos orgánicos. En los animales estos combustibles pueden provenir del alimento, de los que se extraen durante la digestión, o de las reservas corporales. En las plantas su origen puede ser asimismo las reservas, pero también la glucosa obtenida durante la fotosíntesis.
La mayor parte del ATP producido en la respiración celular se produce en tres etapas: glucólisis, ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones.