¿Qué es la respiración aeróbica? – Definición, Diagrama, Proceso

Dentro de las células vivas, un mecanismo bioquímico metabólico conocido como respiración es responsable de la conversión de material dietético complicado en una forma que puede usarse para producir moléculas de energía conocidas como ATP. Se trata de una string de procesos de oxidación-reducción que, al final, dan como resultado la liberación de energía en forma de la molécula conocida como trifosfato de adenosina (ATP), que luego se conserva. Durante el curso de este proceso, un electrón se mueve de un donante a un aceptor. En el sentido más amplio, la respiración puede verse como el proceso de tomar oxígeno y liberar gas de dirust de carbono. Sin embargo, este proceso se conoce como respiración en lugar de respiración.

¿Las plantas necesitan oxígeno para vivir?

Hay algo de verdad en el concepto erróneo común de que las plantas no respiran. Para poder respirar, las plantas necesitan oxígeno, pero este proceso también resulta en la liberación de dirust de carbono. Los estomas, que se encuentran en las hojas, y las lenticelas, que se encuentran en los tallos, participan activamente en el proceso de intercambio gaseoso en las plantas. Sin embargo, a diferencia de las personas y los animales, las plantas no contienen estructuras específicas para el intercambio de gases. En comparación con los seres humanos y los animales, la tasa de respiración en las hojas, tallos y raíces de las plantas es mucho más lenta. El acto de respirar es distinto del proceso de respiración. El proceso de respiración incluye la fase de respiración, que ocurre tanto en animales como en humanos. Las plantas respiran de una manera distinta a la respiración animal a través de un proceso que se conoce comorespiración celular. Las células vegetales necesitan la energía para existir, por lo que las plantas deben respirar durante toda su vida.

Las plantas fabrican moléculas de glucosa a través del proceso de fotosíntesis, que es parte del proceso de respiración celular. Este proceso consiste en absorber energía de la luz solar y transformarla en glucosa. Numerosos experimentos realizados en tiempo real arrojan luz sobre el proceso por el cual las plantas consumen oxígeno y expulsan dirust de carbono. El proceso de respiración es esencial para toda la vida vegetal porque proporciona a las células el combustible necesario para funcionar. El ciclo de respiración que tiene lugar en las plantas Cuando la respiración ocurre en varias secciones de la planta, la cantidad de gas intercambiado se reduce considerablemente. Como resultado, cada componente recibe la nutrición y el poder que necesita para funcionar correctamente. Como consecuencia directa de esto, las hojas, los tallos y las raíces de las plantas realizan cada uno su propio intercambio gaseoso. Los estomas son pequeños poros que se encuentran en las hojas y permiten nuevamente el reemplazo de oxígeno y dirust de carbono. El oxígeno que absorbe la planta a través de sus estomas es utilizado por las células de la hoja para facilitar la descomposición de la glucosa en agua y dirust de carbono.

Diferentes métodos de respiración (o) respiración

Hay dos métodos principales para inhalar y exhalar: respiración aeróbica y respiración anaeróbica .

Respiración aeróbica

¿Dónde exactamente se lleva a cabo el proceso de respiración aeróbica?

Dentro de las mitocondrias de las células animales se llevan a cabo tres de las cuatro fases del proceso de respiración aeróbica. El proceso de glucólisis tiene lugar en el citoplasma, que es el líquido que rodea los orgánulos dentro de la célula. Dentro de las mitocondrias, tienen lugar tres eventos químicos distintos: la reacción de enlace, el TCA o Krebs (ciclo del ácido tricarboxílico) y la fosforilación oxidativa. . El proceso de respiración celular conocido como respiración aeróbica tiene lugar cuando hay oxígeno presente. 

Respiración celular

Durante el proceso respiratorio, un electrón se mueve de las moléculas de mono oxígeno (O1) a las moléculas de dioxígeno (O ₂ ), lo que da como resultado la producción de moléculas de agua y la molécula de energía ATP. En este punto, la molécula de glucosa se oxida por completo, lo que resulta en la producción de agua, dirust de carbono y energía (ATP).

La ecuación química para el proceso de respiración aeróbica dice lo siguiente:

C ₆ H ₁₂ O ₆ (glucosa) + O ₂ (oxígeno) se convierte en 6CO ₂ (dirust de carbono) + 6H ₂ O (agua) + ATP (Energía)

Para producir 32 moléculas de ATP, primero se debe oxidar una molécula de glucosa, lo que resulta en la producción de 6 moléculas de CO ₂ y 6 moléculas de agua (H ₂O), y así sucesivamente. En los modos de respiración aeróbica y facultativa, se puede encontrar en la gran mayoría de los seres vivos, incluidas todas las plantas y animales superiores, así como la mayoría de los microbios. Se encuentra en el citoplasma de las células procariotas y en las mitocondrias de las células eucariotas. En comparación con el tipo anaeróbico, este se mueve a un ritmo más pausado pero produce más moléculas de ATP. Es posible fabricar un total de 32 moléculas únicas de ATP a partir de una sola molécula de glucosa. La glucosa, los aminoácidos y los ácidos grasos se metabolizan en presencia de oxígeno durante este proceso. El material de partida para este método es la glucosa.

Pasos involucrados en la respiración celular aeróbica

Este complejo proceso de reacción enzimática de varios pasos se puede dividir en cuatro etapas:

• Glucólisis (división de glucosa)
• Oxidación del ácido pirúvico
• El ciclo de Krebs (o) ciclo TCA y
• Fosforilación oxidativa.

Cada etapa ya es un complicado proceso de reacción química enzimática que tiene lugar en varios pasos.

Glucólisis (o) división de glucosa

Etimología: el nombre «glucólisis» se origina de las palabras griegas «glucosa», que significa «azúcar» y «lisis», que significa «disolución».

El proceso de glucólisis involucra una serie de eventos catabólicos que, con la ayuda de varias enzimas, convierten las moléculas de glucosa (o glucógeno) en ácido pirúvico. Durante el proceso, una molécula de glucosa funciona como catalizador. Esto conduce a la creación de 2 moléculas cada una de ácido pirúvico, nicotinamida adenina dinucleótido y adenosina trifosfato. A veces también se le conoce como el «camino EMP» o el «camino Embden-Meyerhof-Parnas». ” Glucosa más dos moléculas de NAD ⁺más dos moléculas de ADP más dos moléculas de pi da como resultado dos moléculas de piruvato más dos moléculas de NADH más dos moléculas de ATP más dos moléculas de iones de hidrógeno. Dentro del citosol de casi todas las células que componen el cuerpo humano, es posible encontrarlo. Puede tener lugar en un ambiente aeróbico o anaeróbico. El ácido pirúvico se crea cuando están presentes las circunstancias aeróbicas, mientras que el ácido láctico se produce cuando están presentes las anaeróbicas.

El proceso de glucólisis es la primera fase en el proceso de respiración aeróbica. Durante este paso, la glucosa se descompone en azúcares más simples. Es un proceso de reacción que tiene lugar en muchos pasos. El curso de la reacción se puede dividir en tres etapas distintas, que son las siguientes:

Inversión Inicial en Fase Energética (Fase Preparatoria)

En un proceso de tres pasos, la primera fase se denomina fase de inversión de energía porque implica la conversión de glucosa en fructosa-1, 6-bisfosfato utilizando dos moléculas de ATP. Esta fase también se conoce como fase de glucólisis.

• La glucólisis de la glucosa dependiente de fosfato En esta etapa, la enzima se conoce como “hexoquinasa” y se requiere 1 molécula de ATP. Durante este paso, la glucosa se convierte en glucosa-6-fosfato.
• Isomerización de glucosa – 6 – fosfato (G-6-P): En este paso, la enzima conocida como glucosa – 6 – fosfato isomerasa es responsable de catalizar la isomerización reversible de G-6-P a fructosa – 6 – fosfato en la presencia del ion Mg+2.
• Fosforilación de fructosa-6-fosfato (F-6-P): en este paso, la enzima «fosfofructoquinasa» fosforila la F-6-P, lo que resulta en la producción de fructosa-1,6-bisfosfato. Esta etapa de la glucólisis se conoce como el paso comprometido.

La fase de división

Es un proceso de dos pasos en el que la molécula de fructosa-1,6-bifosfato de 6 carbonos se divide en dos moléculas de 3 carbonos llamadas gliceraldehído-3-fosfato.

• La fragmentación de la fructosa – 1,6 – bisfosfato: Se transforma en 2 triosa fosfato; gliceraldehído – 3 – fosfato (G – 3 – P) y DHAP (Dihidroxiacetonafosfato), por una enzima llamada «aldolasa». 
• La formación de fructosa – 1,6 – fosfato: Fructo (fructosa bisfosfato aldolasa).
• Isomerización de triosafosfato: La enzima conocida como “triosafosfato isomerasa” es responsable de la conversión reversible de dihidroxiacetona fosfato a gliceraldehído-3-fosfato.

La fase de generación de energía

Durante este último paso del proceso, las moléculas de gliceraldehído-3-fosfato se transforman en piruvato. En él se incluye la siguiente string de reacciones químicas:

• Oxidación de gliceraldehído – 3 – fosfato (G-3-P): la enzima se conoce como «gliceraldehído – 3 – fosfato deshidrogenasa» y convierte G – 3 – P en 1,3 – bisfosfoglicerato mientras crea simultáneamente una molécula de NADH.
• La transferencia de grupos fosforilo del 1,3-bisfosfato al adenosín difosfato (ADP): la enzima conocida como “fosfoglicerato quinasa” es responsable de la conversión reversible del 1,3-bisfosfato a 3-fosfoglicerato. Durante este procedimiento, se crea una molécula de ATP desde cero.
• La conversión de 3 – fosfoglicerato a 2 – fosfoglicerato es catalizada por la enzima conocida como “fosfoglicerato mutasa”. Este proceso tiene lugar en el paso tres.
• Deshidratación del 2-fosfoglicerato: La enzima conocida como “enolasa” es responsable de la deshidratación del 2-fosfoglicerato, lo que resulta en la formación de fosfoenolpiruvato en un proceso que puede revertirse.
• Formación de piruvato: el último paso en la formación de piruvato es la transferencia del grupo fosforilo del fosfoenolpiruvato al ADP, lo que da como resultado la formación de una molécula de piruvato. La piruvato quinasa es la enzima responsable de catalizar esta reacción.

Formación de Acetil coenzima-A

El piruvato se transforma en acetil-coenzima A, que es un requisito previo para entrar en el ciclo de Krebs, durante la segunda fase del proceso. Después de este proceso, el piruvato generado por la glucólisis se somete a una descarboxilación oxidativa. La enzima conocida como “piruvato translocasa” es responsable del primer paso de transferir el piruvato a la array mitocondrial. De manera irreversible, la transformación del ácido pirúvico en acetil-coenzima A (acetil-CoA) se lleva a cabo por una enzima que se describe como un “complejo de piruvato deshidrogenasa”. El piruvato pasa por el proceso de perder una de sus moléculas de carbono, lo que finalmente conduce a la producción de una molécula de co2 atmosférico (CO2). Además, se produce NADH a partir de la reducción de NAD+ durante todo el proceso.
Una forma de caracterizar la respuesta completa es la siguiente: el piruvato, cuando se combina con NAD+ y CoA, puede convertirse en acetil-CoA, que luego produce dirust de carbono, NADH e iones de hidrógeno.

Ciclo de Krebs

El producto final de la etapa de glucólisis conduce a la producción de ácido cítrico (o) ácido tricarboxílico. Debido a esto, a menudo se lo conoce como el «Ciclo del ácido tricarboxílico (Ciclo TCA)», así como el «Ciclo del ácido cítrico».
Es un ciclo de reacciones oxidativas que tienen lugar en varias fases, incluyendo los siguientes pasos:

• La formación de citrato: la enzima conocida como » citrato sintasa » es responsable de la condensación de acetil-CoA y oxaloacetato, lo que finalmente da como resultado la creación de ácido cítrico.
• Isomerización del Citrato: La enzima conocida como “ aconitasa ” es responsable de isomerizar el citrato en isocitrato, también conocido como ácido isocítrico. Esto ocurre a través de una fase intermedia que da como resultado la formación de cis-aconitato, que luego se rehidrata para producir isocitrato.
• La formación de – cetoglutarato ocurre cuando una enzima conocida como “ isocitrato deshidrogenasa ” convierte primero el isocitrato en oxalosuccinato y luego descarboxila el producto para producir – cetoglutarato. Durante la reacción, se produce una molécula compuesta por CO2 y NADH.
• La conversión de – cetoglutarato a succinil CoA: La descarboxilación oxidativa de – cetoglutarato por la enzima – cetoglutarato deshidrogenasa conduce a la síntesis de succinil CoA y CO ₂ . NADH se crea como subproducto cada vez que se emplea NAD+ en un proceso que requiere un aceptor de electrones.
• La generación de succinato La “succinato tioquinasa” es la enzima responsable de la conversión de succinil CoA en succinato. La enzima nucleósido difosfato quinasa cataliza la fosforilación de una molécula de GDP, que luego da como resultado la formación de una molécula de GTP.
• Oxidación de Succinato: “Succinato deshidrogenasa” oxida el ácido succínico (succinato) a fumarato (ácido fumárico). En el transcurso del proceso, se genera una molécula de FADH2.
• Hidratación de Fumarato “Fumarasa” cataliza la conversión de fumarato a malato durante la hidratación de fumarato (ácido málico). El malato se oxida a ácido oxaloacético por la enzima conocida como “malato deshidrogenasa” en el paso número ocho del proceso de oxidación del malato (oxalacetato). Durante este paso, el proceso de producción de NADH alcanza su tercera y última etapa. 

Esta es la última etapa del proceso de respiración aeróbica en la célula.

Fosforilación vía reducción oxidativa

En esta secuencia de eventos biológicos, que están mediados por varias enzimas, los electrones se transfieren desde los transportadores de electrones como NADH y FADH a una molécula de oxígeno (O2), lo que da como resultado la liberación de moléculas de ATP. Este proceso se conoce como fosforilación oxidativa.

Detalles de la producción total de moléculas de ATP durante la respiración

El ATP se consume durante la glucólisis, lo que resulta en la producción de 2 ATP.

• El ATP creado es igual al ATP generado cuatro veces.
• El NADH generado es igual a dos NADH, lo que equivale a dos veces 2,5, lo que equivale a cinco ATP.
• Durante la descarboxilación oxidativa del piruvato, se crea NADH, que es igual a dos NADH, que es igual a dos por 2,5, lo que es igual a cinco ATP.
• A lo largo del ciclo TCA Krebs
• Debido a que una molécula de glucosa puede dar como resultado la formación de dos moléculas de acetil CoA, la cantidad de ATP que puede generarse mediante un ciclo de la vía TCA aumenta por un factor de dos.
• El NADH total creado es igual a 2 veces 3 NADH, lo que equivale a 6 veces 2,5, lo que equivale a 15 ATP.
• El FADH2 total generado es igual a dos veces uno FADH2, lo que equivale a dos veces 1,5, lo que equivale a tres ATP.
• Se crean dos ATP en total a través de la producción directa.

Durante el proceso de fosforilación oxidativa, NADH y FADH2 se transforman en ATP, que se puede encontrar en la sección anterior.

RENDIMIENTO ATP total = 7 (de la glucólisis), 5 (de la descarboxilación oxidativa) y 20 (de TCA), lo que equivale a 32 ATP

Preguntas frecuentes

Pregunta 1: ¿Cuál es el componente principal requerido para el proceso de respiración celular aeróbica?

Responder:

El gas (o) componente requerido para el proceso aeróbico es el oxígeno.

Pregunta 2: ¿Cuáles son los varios pasos del proceso conocido como respiración aeróbica?

Responder:

• Glucólisis (o) división de glucosa en ácido pirúvico
• Acetil coenzima generación A
• Ciclo de Kreb (o) ciclo del ácido tricarboxílico
• ETC (o) String de transporte de electrones.

Pregunta 3: ¿Cuáles son los productos que se crean al concluir el proceso de respiración aeróbica?

Responder:

Además de la generación de 6 moléculas de CO ₂ atmosférico y 6 moléculas de agua, la acción del metabolismo aeróbico resulta en la síntesis de treinta moléculas del componente energético llamado ATP.

Pregunta 4: ¿Por qué es tan importante para los organismos participar en la respiración aeróbica?

Responder:

Los seres vivos obtienen la energía necesaria para llevar a cabo todas las actividades necesarias de la vida a través de un proceso llamado respiración aeróbica. Debido a esto, la respiración aeróbica es muy importante.

Pregunta 5: ¿Cuáles son las muchas categorías de aerobios y qué hacen?

Responder:

Las siguientes son las diversas categorías de aerobios: 

• Los aerobios obligados deben tener oxígeno para prosperar.
• Es posible que los aerobios facultativos florezcan en presencia o ausencia de oxígeno.
• Los microaerófilos son organismos que prosperan en presencia de oxígeno pero mueren por los altos niveles de oxígeno que se encuentran en la atmósfera.

Pregunta 6: ¿Cuál es el último subproducto del proceso de glucólisis?

Responder:

El ácido pirúvico es el producto final del proceso conocido como glucólisis.

Pregunta 7: ¿Cuántas moléculas de ATP se crean mientras se lleva a cabo la glucólisis?

Responder:

Durante el proceso de glucólisis se generan 32 moléculas de ATP.