Qué organismos realizan la respiración celular
En el proceso de fotosíntesis, las plantas y otros productores fotosintéticos crean glucosa, que almacena energía en sus enlaces químicos. A continuación, tanto las plantas como los consumidores, como los animales, se someten a una serie de vías metabólicas, denominadas colectivamente respiración celular. La respiración celular extrae la energía de los enlaces de la glucosa y la convierte en una forma que todos los seres vivos pueden utilizar.
La respiración celular es un proceso que todos los seres vivos utilizan para convertir la glucosa en energía. Los autótrofos (como las plantas) producen glucosa durante la fotosíntesis. Los heterótrofos (como los humanos) ingieren otros seres vivos para obtener glucosa. Aunque el proceso puede parecer complejo, esta página te lleva a través de los elementos clave de cada parte de la respiración celular.
La glucólisis es el primer paso en la descomposición de la glucosa para extraer energía para el metabolismo celular. Casi todos los organismos vivos llevan a cabo la glucólisis como parte de su metabolismo. El proceso no utiliza oxígeno y, por tanto, es anaeróbico (los procesos que utilizan oxígeno se denominan aeróbicos). La glucólisis tiene lugar en el citoplasma de las células procariotas y eucariotas. La glucosa entra en las células heterótrofas de dos maneras.
Ausencia de oxígeno
Imagen por cortesía de Dylan Burnette y Jennifer Lippincott-Schwartz, Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano Eunice Kennedy Shriver, Institutos Nacionales de Salud. Parte de la exposición Life:Magnified de ASCB y NIGMS. Con licencia CC BY-NC-ND 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/)
Al final de esta cadena, quedan dos electrones, que normalmente se pasan al oxígeno, el “aceptor terminal de electrones”. Esto completa la reacción y permite que el proceso continúe con más electrones que entran en la cadena de transporte de electrones.
Normalmente, la reacción fumarato-succinato se produce en la otra dirección en las células: un complejo proteico llamado complejo SDH quita los electrones del succinato, dejando el fumarato. Para que se produzca lo contrario, el complejo SDH tendría que funcionar a la inversa. “Aunque se sabe que el complejo SDH cataliza cierta reducción del fumarato, se pensaba que era termodinámicamente imposible que este complejo SDH sufriera una inversión neta”, dijo Spinelli. “El fumarato se utiliza como aceptor de electrones en los eucariotas inferiores, pero éstos utilizan una enzima y un transportador de electrones totalmente diferentes, y no se sabe que los mamíferos posean ninguno de ellos”.
Respiración anaeróbica
ResumenLa función celular sostenida y la viabilidad de las células postmitóticas de alta demanda energética dependen del suministro continuo de ATP. La utilización de la fosforilación oxidativa mitocondrial para la generación eficiente de ATP está en función de los niveles de oxígeno. Por ello, la privación de oxígeno, en entornos fisiológicos o patológicos, tiene profundos efectos en el metabolismo y la supervivencia de las células. Aquí mostramos que la acidosis extracelular leve, una consecuencia fisiológica del metabolismo anaeróbico, puede reprogramar la vía metabólica mitocondrial para preservar la producción eficiente de ATP independientemente de los niveles de oxígeno. La acidosis inicia un programa homeostático rápido y reversible que reestructura las mitocondrias, regulando la dinámica mitocondrial y la arquitectura de las cristas, para reconfigurar la eficiencia mitocondrial, mantener la función mitocondrial y la supervivencia celular. La prevención de la remodelación mitocondrial da lugar a la disfunción mitocondrial, la fragmentación y la muerte celular. Nuestros hallazgos desafían la noción de que la disponibilidad de oxígeno es un factor limitante clave en el metabolismo oxidativo y aporta el concepto de que la morfología mitocondrial puede dictar el estado bioenergético de las células postmitóticas.
Cuando se priva a una célula de oxígeno, ¿qué proceso se inhibe primero?
En los animales, la respiración anaeróbica temporal conduce a la descomposición del piruvato formado por la glucólisis en lactato. La acumulación de lactato en el torrente sanguíneo va acompañada de un gran número de protones que provocan una acidosis láctica, perjudicial para la salud del organismo. Esta es una de las principales sugerencias que he encontrado para explicar por qué la falta de oxígeno es fatal para las células, sin embargo, la DL50 para el ácido láctico como se indica en la COSHH MSDS parece muy alta (incluso si la ruta es por ingestión en lugar de directamente en el torrente sanguíneo) para que esto sea una causa de muerte celular:
La alternativa, supongo, es que la glucólisis por sí sola no proporciona suficiente ATP para que se produzcan los procesos celulares vitales. Si este es el caso, ¿qué procesos que requieren ATP son más vitales para la supervivencia a corto plazo de una célula?
El ATP, por supuesto, es generado por la respiración aeróbica. La reacción bioquímica crítica en el cerebro que se detiene por falta de ATP (y, por tanto, de O2) es la reacción de la glutmaína sintetasa, que es muy importante para el metabolismo y la excreción de desechos nitrogenados:
