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¿Respiran nuestras células?

Hay un proceso químico, más o menos complejo, en todas nuestras células que se denomina "RESPIRACIÓN CELULAR".


Célula humana (williamsclass.com)
Se trata de un conjunto de reacciones químicas mediante las cuales se degrada la glucosa para finalmente obtener la energía necesaria para que la célula pueda realizar todos sus procesos vitales.

Pero, ¿realmente respira?
Para aclarar esta cuestión no basta con una sencilla respuesta, así que explicaremos el proceso del modo más claro y simple posible.



El combustible de las células

Un coche necesita energía para mover sus ruedas. Esa energía la obtiene quemando gasolina o gasóleo en el motor, el cual tiene una serie de mecanismos para transmitir la energía calorífica liberada al quemar el combustible en energía mecánica, es decir, en movimiento.

Las células también consumen energía para mantenerse vivas, pues deben realizar una serie de procesos  que la consumen (fabricar moléculas necesarias, reparar daños, relacionarse con su entorno, reproducirse, etc.).
Bien, pues también consiguen esa energía "quemando" un combustible. Este combustible es la GLUCOSA, un glúcido simple (azúcar) que se encuentra en la mayoría de los alimentos, pero especialmente en el pan, la pasta, el arroz, las patatas, los dulces, etc.

Digo quemando porque realmente lo que ocurre con la glucosa en las células es una combustión, es decir, una degradación en la que interviene el oxígeno (quemar la gasolina es degradarla mediante oxígeno, de modo que al final sólo quedan ciertos gases y partículas que se expulsan por el tubo de escape).
La diferencia es que la combustión de la glucosa se hace a baja temperatura, gracias a unas sustancias llamadas enzimas, que hacen que se produzcan las reacciones químicas de degradación sin necesidad de una alta temperatura.


¿Cómo se "quema" la glucosa?

El proceso de degradación completa de la glucosa en el interior de nuestras células consta de dos fases claramente diferenciadas.

A)
El primero es un conjunto de reacciones químicas que suceden en el citoplasma celular, mediante las cuales cada molécula de glucosa acaba transformándose en dos de una sustancia llamada "Ácido pirúvico" o Piruvato.
Mitocondria (blog.left.org)

Este proceso se llama Glucolisis y no necesita oxígeno para funcionar, aunque obtiene una cantidad pequeña de energía.



B)
El piruvato formado en la glucolisis penetra en la mitocondria (orgánulo celular cuya función es producir energía, como vamos a comprobar), al tiempo que se transforma en otra sustancia denominada Acetil-CoA (CoA significa coenzima A).

Pues bien, ya tenemos una molécula dentro de la mitocondria, el Acetil-CoA.
En el momento en que ésta entra, se une a otra llamada Oxalacetato, para dar Citrato (Ácido cítrico) y comienza un ciclo de reacciones químicas sucesivas mediante las cuales el citrato acaba degradándose hasta dar de nuevo oxalacetato.
Estas reacciones, aparentemente sin sentido (unir dos sustancias para dar otra y finalmente volver a producir una de las iniciales), tienen una función muy importante: producir energía, que se libera en algunas de ellas.

Para que este ciclo de reacciones funcione, se necesita oxígeno y en algunas de ellas se libera, como producto de desecho, dióxido de carbono (CO2).
Por lo tanto, simplificando mucho, en este proceso de obtención de energía en la mitocondria se consume oxígeno y se desprende dióxido de carbono. Por ello se llamó "respiración celular".

Este conjunto de reacciones recibe el nombre de Ciclo del ácido cítrico (por la 1ª molécula que se forma) o CICLO DE KREBS, en honor a su descubridor, Adolf Krebs (Premio Nobel de Medicina en 1953).

File:Citric acid cycle with aconitate 2-es.svg
By Narayanese, WikiUserPedia, YassineMrabet, TotoBaggins [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons

¿De dónde viene el oxígeno?

Según lo explicado, las células necesitan un suministro continuo de oxígeno para poder "quemar" la glucosa y obtener de ella la energía para mantenerse vivas.

Ese O2 es el que tomamos del aire al respirar y el CO2 que se expulsa por los pulmones es el procedente de todas nuestras células.

Estos gases son transportados por la sangre, de modo que el O2 tomado del aire pasa a los vasos sanguíneos de los pulmones, que se confluyen en el corazón mediante las venas pulmonares y desde éste, se distribuyen por todo el organismo (la circulación de la sangre se tratará en otro artículo).

Con el CO2 ocurre al revés, ya que sale de las células hacia la sangre y cuando esta sangre pasa por los pulmones, es expulsado al espirar.

En consecuencia, al conocer básicamente el ciclo de Krebs, descubrimos por qué necesitamos oxígeno para vivir y de dónde procede el CO2 que expulsamos al respirar.
El proceso de inspiración de aire para obtener O2 y espiración para emitir CO2 recibe el nombre de Respiración general (para diferenciarlo de la respiración celular).


¿Adónde va a parar la energía?

La energía que se produce tanto en la glucolisis como en el ciclo de Krebs es un concepto algo abstracto, pero podemos entenderlo elementalmente si pensamos que realmente lo que ocurre en estos procesos es que se forman unas moléculas que se dice son almacenadoras de energía.
Estas moléculas son:

  • El ATP (abreviatura de Adenosín trifosfato), una sustancia que contiene enlaces de alta energía, es decir, uniones entre átomos que precisan una gran cantidad de energía para formarse y que, por tanto, cuando se rompen liberan ese energía (cosa que ocurre asociándose con los procesos celulares en los que es necesario consumir energía).
  • El NADH2 y NADPH2 (dos tipos de Nicotín adenín dinucleótidos), que "almacenan" átomos de hidrógeno y por ello se habla de ellas como "poder reductor". Se emplearán en reaccionen químicas de la célula en las que se precisa energía para reducir ciertas moléculas, a las que aportan sus hidrógenos para conseguir esa reducción.
Por tanto, se puede decir que la energía se almacena en forma de estas moléculas, para ser utilizada cuando y donde sea necesario.



Si deseas profundizar un poco más:

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