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Respiración aeróbicaLa respiración aeróbica es un tipo de respiración celular en la que se requiere el oxígeno, como aceptor final de electrones. Esta es realizada por la mayoría de las células que conforman a los seres vivos, incluidos los humanos. Los organismos que llevan a cabo este conjunto de procesos metabólicos reciben el nombre de aerobios. En otras palabras la respiración aeróbica es el metabolismo energético en el que los seres vivos obtienen energía de moléculas orgánicas, oxidando algún sustrato[Nota 1] y utilizando oxígeno (O2) como aceptor final de electrones. En otras variantes de la respiración celular, el aceptor final de electrones es distinto del oxígeno. En este caso se hablaría de la respiración anaeróbica.[1] La respiración aeróbica la realizan todos los organismos eucariontes y algunos tipos de bacteria y arquea.  En eucariontes, el oxígeno ingresa a través de la membrana plasmática y luego atraviesa las membranas mitocondriales. En la matriz de la mitocondria se une a electrones y protones (que sumados constituyen átomos de hidrógeno) formando agua al final de todos los demás procesos. En esa reacción final y en procesos anteriores se obtiene la energía necesaria para la fosforilación del ADP, en ATP. En presencia de oxígeno, el ácido pirúvico, obtenido durante la primera fase anaerobia[Nota 2] o glucólisis, es oxidado para proporcionar energía y dióxido de carbono. A esta serie de reacciones se las conoce como descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. Al finalizar la reacción, se forma un radical acetilo, el cual, con la adhesión a la coenzima A, formará acetil-CoA. Mientras que en ausencia o escasez del agente oxidante, el ácido pirúvico se transforma en ácido láctico. [Nota 3] La acetil-CoA, formada anteriormente, ingresa al ciclo de Krebs, al unirse con una molécula de cuatro átomos de carbono (oxaloacetato). Generando así otra molécula con seis átomos de carbono (citrato). En el transcurso del ciclo, el citrato se recicla a oxaloacetato, liberando dos átomos de carbono en forma de CO2. También se obtiene un GTP, tres NADH y un FADH2,[2] siendo estos últimos los que se encargaron de capturar lo equivalente a seis átomos de hidrógeno (6 electrones y 6 protones) más dos electrones. Para finalizar, las coenzimas se dirigen a las crestas de la mitocondria, formadas por los pliegues de la membrana interna. Pero en caso de tratarse de células procariotas, se desplazan hacia la membrana plasmática.[Nota 4] En estas estructuras se ubican los complejos enzimáticos encargados de la síntesis de ATP, y de reducir el O2 a agua. Gracias a un gradiente de protones producido entre la matriz y el espacio intermembrana. Este proceso se conoce como fosforilación oxidativa, siendo la fase final de la respiración aeróbica. La ecuación química global de la respiración aeróbica es la siguiente:[3][4] Etapas de la respiración aeróbicaPara facilitar su estudio, la respiración aeróbica se ha subdividido en las siguientes etapas:  GlucólisisDurante la glucólisis, una molécula de glucosa es oxidada y dividida en dos moléculas de ácido pirúvico (piruvato).[5] En esta ruta metabólica se obtienen dos moléculas netas de ATP y se reducen dos moléculas de NAD+; el número de carbonos se mantiene constante (6 en la molécula inicial de glucosa, 3 en cada una de las moléculas de ácido pirúvico). Todo el proceso se realiza en el citosol de la célula. Existen otros compuestos, además de la glucosa, que pueden ser transformados en intermediarios de este proceso:
Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvicoEl ácido pirúvico entra en la matriz mitocondrial y se encuentra con el complejo enzimático piruvato deshidrogenasa. Donde se lleva a cabo la descarboxilación oxidativa del piruvato;[6] denominado descarboxilación porque se extrae uno de los tres carbonos del ácido pirúvico, liberado en forma de CO2. Además, al mismo tiempo se le arrancan dos átomos de hidrógeno (oxidación por deshidrogenación), que son captados por el NAD+, que se reduce a NADH. Por tanto; el piruvato se transforma en un radical acetilo (-CO-CH3, ácido acético sin el grupo oxhidrilo). Posteriormente es captado por la coenzima A (que pasa a formar acetil-CoA), que es la encargada de transportarlo a la siguiente fase. Ciclo de KrebsEl ciclo de Krebs es una ruta metabólica cíclica que se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. En la cual se realiza la oxidación de los dos acetilos transportados por la acetil coenzima A, hasta producir dos moléculas de CO2. Esta reacción libera energía en forma utilizable, es decir poder reductor (NADH, FADH2) y GTP.[7] Para cada glucosa se producen dos vueltas completas del ciclo de Krebs, dado que se habían producido dos moléculas de acetil coenzima A en el paso anterior; por tanto se ganan 2 GTPs y se liberan 4 moléculas de CO2. Estas cuatro moléculas, sumadas a las dos de la descarboxilación oxidativa de ambos piruvatos, hacen un total de seis, que es el número de moléculas de CO2 que se producen en respiración aeróbica (ver ecuación general). Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa Son las últimas etapas de la respiración aeróbica o anaeróbica y tienen dos finalidades básicas:
Estos dos fenómenos están íntimamente relacionados y acoplados mutuamente. Se producen en una serie de complejos enzimáticos situados (en eucariotas) en la membrana interna de las mitocondrias. Donde cuatro complejos realizan la reoxidación de las mencionadas coenzimas, transportando los electrones y aprovechando su energía para bombear protones desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembrana. Estos electrones solo pueden regresar a la matriz a través de la ATP sintasa, enzima que aprovecha el gradiente electroquímico creado para fosforilar el ADP a ATP, proceso conocido como fosforilación oxidativa. Los electrones y protones, (que forman átomos de hidrógeno), implicados en estos procesos son cedidos definitivamente al O2 que se reduce a agua. Nótese que el oxígeno atmosférico obtenido por ventilación pulmonar tiene como única finalidad actuar como aceptor final de electrones y protones en la respiración aeróbica. Notas
Referencias
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