Respiración celular

La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados orgánismo son degradados completamente, por oxidación, hasta su conversión en substancias inorgánicas, proceso que rinde energía aprovechable por la célula. Los substratos habitualmente usados en el proceso 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 pueden ser asimismo las reservas, pero también la glucosa obtenida durante la fotosíntesis.

La respiración celular, como componente del metabolismo, es un proceso catabólico, en el cual la energía contenida en los substratos 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).

Etapas

La oxidación de los diferentes compuestos utilizados sigue rutas metabólicas que suelen confluir en el Acetil-CoA, para continuar degradándose en la mitocondria (en las células eucariotas) mediante los siguientes procesos clave:

Ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo de Krebs.
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa del ADP a ATP.

Como consecuencia de los procesos mencionados, los electrones cedidos por los substratos oxidados son recibidos por una substancia que actúa como aceptor de dichos electrones.

Tipos de respiración

Según la substancia que intervenga como aceptor de los electrones cedidos, podemos distinguir dos clases de respiración celular:

Respiración aeróbica: Hace uso del O₂ como aceptor último de los electrones desprendidos de las sustancias orgánicas oxidadas. Por ejemplo, a partir de la glucosa o de ácidos grasos, los productos resultantes consiten, exclusivamente, en H₂O, formada a expensas del O₂ aceptor, y en CO₂, ambos compuestos inorgánicos. Es la forma más extendida, propia de una parte de las bacterias y de los organismos eucariontes, cuyas mitocondrias derivan de aquéllas. Se llama aerobios a los organismos que, por este motivo, requieren O₂.
Respiración anaeróbica: No interviene el oxígeno, sino que se emplean otros aceptores finales de electrones, muy variados, generalmente minerales y, a menudo, subproductos del metabolismo de otros organismos. Un ejemplo de aceptor es el SO₄^2- (anión sulfato), que en el proceso queda reducido a H₂S:

$10\ H^+ + SO_4^{2-} +8 e^- \to H_2S + 4 H_2O$

La respiración anaeróbica es propia de procariotas diversos, habitantes sobre todo de suelos y sedimentos, y algunos de estos procesos son importantes en los ciclos biogeoquímicos de los elementos No debe confundirse la respiración anaerobia con la fermentación, que es una oxidación-reducción interna a la molécula procesada, en la que los electrones que ceden energía quedan albergados, finalmente, en un compuesto todavía orgánico, como puede ser el caso del ácido láctico durante la fermentación láctica.