Environment Mexico , Baja California Sur, Wednesday, May 18 of 2022, 17:20
COLUMNA | SOMOS MAMÍFEROS

¿Sabías que las células respiran?

El concepto de respiración siempre lo hemos manejado para los pulmones. Sin embargo, las células transforman la glucosa de los alimentos en energía a través de reacciones químicas que se conoce como respiración celular

Alina Gabriela Monroy-Gamboa y Sergio Ticul Álvarez-Castañeda/CIBNOR/DICYT Todos los organismos estamos compuestos por células de diferentes tipos. Incluso algunos organismos solamente tienen una célula, son unicelulares, como el caso de las bacterias. En contraparte existen organismos multicelulares como los mamíferos, que poseen una gran diversidad de células (diferentes tipos en el tejido muscular, en la piel, pelo, huesos, etc.) que difieren unas de otras por sus diferentes formas y estructuras. Pero a pesar de todas sus diferencias cada una de ellas respira.


Las células, además de brindar una estructura al cuerpo, se encargan de diversas funciones, pero cada una de ellas debe de producir su energía necesaria, llamada ATP (adenosín trifosfato). En pocas palabras cada célula debe de producir lo que necesita y el cuerpo como al igual que los organismos, debe de trabajar en su conjunto para que cada célula tenga los dos componentes básicos, oxígeno e hidratos de carbono.


La producción de energía se realiza por un proceso exergónico (flujo positivo de energía de adentro hacia afuera). Este proceso es llamado respiración celular, mediante el cual las células transforman los hidratos de carbono en energía. Proceso que es muy eficiente (hasta un 40%) en comparación con una máquina como el motor de un auto, el cual solamente transforma el 23% de la gasolina en energía. De manera que las células son estructuras de alta eficiencia, gracias a que el proceso es lento y la liberación de la energía se hace de manera paulatina. Las células que producen más energía (como las musculares, las del hígado o el riñón) poseen una mayor cantidad de mitocondrias.


Una de las estructuras importantes dentro de una célula eucariota (como las que poseemos los mamíferos) es la mitocondria. La mitocondria es uno de los varios organelos de la célula y es fundamental en la respiración celular. Por lo que es primordial que se mencione cómo funciona y cómo está compuesta para entender el proceso. La mitocondria posee dos membranas. Una membrana externa de apariencia lisa, la que permite el paso de diversas moléculas de tamaño pequeño. La segunda es interna y está plegada de manera serpenteante, por lo que parece que tiene crestas. Está formada en un 80% por proteínas y 20% por lípidos o grasas. La membrana interna es más selectiva en cuanto a dejar pasar moléculas, algunas de las moléculas a las que les da libre paso es al ácido pirúvico y a los ATP. Alrededor de la membrana interna se encuentra la denominada matriz compuesta por enzimas (proteínas complejas que producen reacciones químicas para realizar procesos biológicos como la coagulación de la sangre), coenzimas (ayudantes de las enzimas), agua y fosfatos.


La respiración celular se realiza a través de 3 procedimientos. El primero es la glucólisis. La glucólisis se lleva a cabo en el citoplasma de la célula y básicamente es la ruptura de la molécula de la glucosa en dos de igual tamaño. Esta ruptura es el resultado final de una serie de nueve reacciones químicas, mediante las cuales se obtienen dos moléculas de ácido pirúvico y energía útil para la célula que la almacena en ocho de ATP.


El segundo es la respiración anaeróbica, es decir, la que se realiza sin la presencia del oxígeno, también se le conoce como fermentación. Este procedimiento se realiza en el citoplasma. Como parte de este proceso el ácido pirúvico puede transformarse en dos productos diferentes, dependiendo del tipo de célula donde se lleve a cabo el procedimiento. El primero es el alcohol etílico (etanol) como sucede en las levaduras (este proceso es primordial para la producción de bebidas alcohólicas como la cerveza, vino y bebidas espirituosas). El segundo es el ácido láctico, como sucede en las células de los músculos (la producción de este ácido es lo que ocasiona fatiga muscular por lo que después de una extenuante jornada deportiva podemos estar adoloridos). El ácido láctico se dispersa con el tiempo a la sangre y es transportado al hígado, donde el ácido láctico se reconstituye como ácido pirúvico y de nuevo en glucosa.


El tercer procedimiento es la respiración aeróbica (en presencia de oxígeno). Se realiza en las mitocondrias (en el caso de las células procariotas, se lleva a cabo en el citoplasma). En este caso, el ácido pirúvico se combina con el oxígeno (se oxida) y se transforma en un compuesto llamado acetil-CoA. A partir de este compuesto se inicia lo que se conoce como ciclo de Krebs, que es una serie de reacciones químicas donde las moléculas de acetilos se convierten en otras. El acetil-CoA se transforma en ácido cítrico (como el que se encuentra en los limones), el que con ayuda de enzimas específicas se libera como dióxido de carbono con lo que el producto es ácido oxalacético. Todo este proceso de reacciones químicas al final se convierte en energía útil que puede ser utilizada por la célula y se almacena como ATP.


La serie de reacciones químicas previamente mencionadas tienen como productos electrones que pasan a la membrana interna de la mitocondria, donde hay una cadena de quince moléculas (algunas de ellas son citocromos) que transportan a los electrones (partículas subatómicas con carga negativa) a manera de cascada. La última molécula receptora de esta larga cadena es el oxígeno, el cual recibe dos hidrógenos y se forma agua.
En las crestas de las mitocondrias se encuentra una enzima llamada ATP-sintetasa que como su nombre lo indica, es la encargada de sintetizar ATP. La ATP-sintetasa es un complejo de proteínas que concentra protones (partículas subatómicas con carga positiva). Este proceso se llama fosforilación oxidativa.


Al finalizar todos los procedimientos, el resultado final es que a partir de una molécula de glucosa se pueden producir hasta 38 moléculas de ATP. Durante la glucólisis se producen 8, en la transformación de ácido pirúvico a acetil-CoA se obtienen 6 y a lo largo del ciclo de Krebs 24.


Las células además de brindarnos una estructura, nos brindan energía a través de muchas reacciones químicas que suceden en su interior.

 

Autores
Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S. C. Instituto Politécnico Nacional 195, CP. 23205, La Paz, Baja California Sur, México. Email beu_ribetzin@hotmail.com (AGM-G), sticul@cibnor.mx (STA-C).