Practica No. 9 respiración grupos 517, 606,608 y 609

Durante la respiración celular, una molécula de glucosa se degrada poco a poco en dióxido de carbono y agua. A lo largo del camino, se produce directamente un poco de ATP en las reacciones que transforman a la glucosa. No obstante, más tarde se produce mucho más ATP en un proceso llamado fosforilación oxidativa. La fosforilación oxidativa es impulsada por el movimiento de electrones a través de la cadena de transporte de electrones, una serie de proteínas embebidas en la membrana interna de la mitocondria.

Estos electrones provienen originalmente de la glucosa y se trasladan a la cadena de transporte de electrones con ayuda de los acarreadores de electrones NAD+ y FAD, que se convierten en NADH y FADH2 cuando adquieren esos electrones.  La molécula no aparece de la nada, solo se convierte a la forma en que transporta electrones:

NAD⁺ + 2e ^- + 2 H⁺      NADH + H⁺

FAD + 2e^-  + 2 H⁺      FADH₂

Para ver cómo una molécula de glucosa se convierte en dióxido de carbono y cómo se recolecta su energía en forma de ATP y NADH y FADH₂ en una de las células de tu cuerpo, vamos a ver paso a paso las cuatro etapas de la respiración celular.

Glucólisis. En la glucólisis, la glucosa —un azúcar de seis carbonos— se somete a una serie de transformaciones químicas. Al final, se convierte en dos moléculas de piruvato, una molécula orgánica de tres carbonos. En estas reacciones se genera ATP y NAD QUE se convierte en NADH.

Oxidación del piruvato. Cada piruvato de la glucólisis viaja a la matriz mitocondrial, que es el compartimento más interno de la mitocondria. Ahí, el piruvato se convierte en una molécula de dos carbonos unida a coenzima A, conocida como acetil-CoA. En este proceso se libera dióxido de carbono y se obtiene NADH.

Ciclo del ácido cítrico. El acetil-CoA obtenido en el paso anterior se combina con una molécula de cuatro carbonos y atraviesa un ciclo de reacciones para finalmente regenerar la molécula inicial de cuatro carbonos. En el proceso se genera ATP,  NADH y FADH₂, y se libera dióxido de carbono.

Fosforilación oxidativa. El NADH y FADH₂ producidos en pasos anteriores depositan sus electrones en la cadena de transporte de electrones y regresan a sus formas "vacías" (NAD y FAD) El movimiento de los electrones por la cadena libera energía que se utiliza para bombear protones fuera de la matriz y formar un gradiente. Los protones fluyen de regreso hacia la matriz, a través de una enzima llamada ATP sintasa, para generar ATP. Al final de la cadena de transporte de electrones, el oxígeno recibe los electrones y recoge protones del medio para formar agua.

La glucólisis puede ocurrir en ausencia de oxígeno en un proceso llamado fermentación. Las otras tres etapas de la respiración celular —la oxidación del piruvato, el ciclo del ácido cítrico y la fosforilación oxidativa— necesitan de la presencia de oxígeno para suceder. Solo la fosforilación oxidativa usa oxígeno directamente, pero las otras dos etapas no pueden proceder sin la fosforilación oxidativa. 

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