Biologia-Geologia.com
Biología y Geología 1º ESO Biología y Geología 3º ESO Biología y Geología 4º ESO Anatomía Aplicada 1º Bach
Biología 2º Bachillerato Geología 2º Bachillerato Blog "Profedebiogeo"

Saltar la navegación

7.2.2.2. Respiracion celular

Respiración celular

La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que proporciona energía aprovechable por la célula (principalmente en forma de ATP).

Como se vio en la introducción del tema, hay dos tipos de respiración celular:

  • Respiración aeróbica. El aceptor final de electrones es el oxígeno molecular, que se reduce a agua. La realizan la inmensa mayoría de seres vivos, y se llaman organismos aeróbicos.
  • Respiración anaeróbica. El aceptor final de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno. Es un tipo de metabolismo muy común en muchos microorganismos, especialmente procariotas. No debe confundirse con la fermentación, proceso también anaeróbico, pero en el que no interviene nada parecido a una cadena transportadora de electrones.

Nos centraremos en la respiración celular aeróbica, mediante la cual, el ácido pirúvico obtenido en la glucólisis se oxida completamente a CO2 y H2O, en presencia de oxígeno. La respiración celular se produce en dos etapas sucesivas:

  • El ciclo de Krebs: Tiene lugar en la matriz mitocondrial, que contiene todas las enzimas, agua, fosfatos y otras moléculas necesarias para la respiración. Consta de ocho reacciones químicas en las que, a partir del acetil-coenzima A procedente de reacciones de oxidación de distintas moléculas (ácido pirúvico especialmente, ácidos grasos y aminoácidos) se obtiene ATP, CO2 y otras moléculas con poder reductor (NADH y el FADH2).
  • La cadena transportadora de electrones: las moléculas con poder reductor obtenidas en el ciclo de Krebs, el NADH y el FADH2, entran en la cadena transportadora de electrones o cadena respiratoria, donde los electrones van pasando de una molécula reducida a otra oxidada hasta llegar al aceptor final, que es el oxígeno, que se reducirá formando agua. La energía que se obtiene en este proceso, llamado fosforilación oxidativa, se invierte en la síntesis de ATP y se explica por la hipótesis quimiosmótica de Mitchell. Por cada NADH que entre en la cadena se obtendrán tres ATP, y por cada FADH2 dos ATP.

NADH → 3 ATP

FADH2 → 2 ATP

La cadena respiratoria ocurre en las crestas mitocondriales, donde se encuentran las enzimas específicas, que están agrupadas de tal modo que facilitan el acoplamiento energético y la transferencia de electrones. Para este proceso es indispensable la presencia de oxígeno en la célula.

En las células procariotas aerobias, la respiración celular se produce en el citoplasma y los mesosomas.

By Mon Amezcua (Own work) [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (Selectividad, EBAU, EvAU)

Aragón. Septiembre de 2017, opción A, cuestión 2.

Diferencias: (2,5 puntos)

d) Indicar tres diferencias entre respiración interna y fotosíntesis. (0,75 puntos)

Aragón. Junio de 2004, opción A. Cuestión 4.- (2 puntos)

Indique en qué orgánulos y en qué estructuras tienen lugar los siguientes procesos metabólicos y haga una breve descripción global los procesos indicados en los apartados c y d.

a) glucólisis

b) ciclo de Krebs

c) cadena de transporte electrónico fotosintético

d) cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

e) fijación del CO2

La Rioja, Junio de 2021, pregunta 9

Indique razonadamente si la respiración celular es un proceso anabólico o catabólico. Describa brevemente cada una de sus etapas. Diga en qué lugar concreto de la célula y del orgánulo se produce cada una de esas etapas. En cada una de las etapas, cite los sustratos que entran y los productos que se obtienen.

La Rioja, Julio de 2021, pregunta 10

Enumere las etapas (fases) de la respiración celular. En cada una de ellas, nombre los sustratos y los productos resultantes. Señale en qué parte de la célula se produce cada una de las etapas.

Andalucía, Junio de 2022, pregunta C2

La figura adjunta representa las concentraciones de glucosa, etanol y O2 presentes en un medio de cultivo celular a lo largo de un periodo de tiempo. En relación con esta imagen conteste a las siguientes cuestiones:

a) ¿Cómo se denominan los procesos metabólicos que se están produciendo en los periodos t1 y t2?

b) ¿En qué compartimentos celulares se realizan estos procesos?

c) Indique en qué proceso se obtiene más energía.

d) ¿Son estos procesos anabólicos o catabólicos?

Laboratorio virtual: papel del dióxido de carbono durante la respiración

En este simulador vamos a demostrar experimentalmente cómo se liberade dióxido de carbono durante la respiración.

La respiración es un proceso bioquímico en el que los glúcidos simples, como la glucosa, se descomponen en sustancias más simples para liberar energía y dióxido de carbono. Todas las células de organismos vivos llevan a cabo la respiración.

Existen dos tipos de respiración: aeróbica y anaeróbica.

Respiración aeróbica: Requiere oxígeno. En la respiración aeróbica, la glucosa se descompone completamente mediante la oxidación con oxígeno, liberando energía, dióxido de carbono y agua como subproductos. La energía liberada se almacena en forma de ATP, que será utilizado posteriormente por el organismo. La respiración aeróbica se produce en mitocondrias, tanto en plantas como en animales.

Glucosa + Oxígeno → Dióxido de carbono + Agua + Energía

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP

En la respiración aeróbica, el aceptor final de electrones es el oxígeno molecular, que se reduce a agua. En la respiración anaerobia, en cambio, el aceptor final de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno. Es un tipo de metabolismo muy común en muchos microorganismos, especialmente procariotas. No debe confundirse con la fermentación, proceso también anaeróbico, pero en el que no interviene nada parecido a una cadena transportadora de electrones.

Fermentación: Si hay suficiente oxígeno disponible para la respiración, tanto animales como plantas llevan a cabo la fermentación para producir la energía necesaria. Este proceso implica una oxidación incompleta de la glucosa, liberando menos energía pero también produciendo dióxido de carbono. La respiración anaeróbica se produce en el citoplasma celular.

Glucosa → Etanol + Dióxido de carbono + Energía

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

Glucosa → Ácido láctico + Energía

C6H12O6 → 2C3H6O3 + 2 ATP

¿Cómo lo observaremos en el simulador?

Biología : Amrita Online Lab (olabs.edu.in)

En las plantas, la respiración se puede estudiar utilizando semillas húmedas en germinación que liberan dióxido de carbono (CO2) durante este proceso. Las semillas se colocan en un matraz cónico hermético con un tubo de ensayo que contiene hidróxido de potasio (KOH), el cual absorbe el CO2 liberado, creando un vacío parcial y elevando el nivel de agua en el tubo.

Puedes variar el número de semillas y la temperatura para ver si produce más o menos dióxido de carbono.

En animales, el proceso es bastante parecido. Puedes colocar de 2 a 10 saltamontes y observar cómo sube el agua en el tubo. Observa cómo cambia si la temperatura es a 5, 15, 25 o 35 ºC.

Para estudiar la respiración en humanos, se utiliza agua de cal (o el BTB, azul de bromotimol). El dióxido de carbono exhalado reacciona con el agua de cal para formar carbonato de calcio (CaCO3), volviendo el agua de cal turbia. Esto demuestra la producción de dióxido de carbono en la respiración humana.

Repasando la respiración celular

Pregunta

¿Qué es la respiración celular?

Respuestas

La degradación de compuestos orgánicos por oxidación.

La producción de energía en forma de ATP.

Un proceso bioquímico que solo ocurre en procariotas.

La conversión de sustancias inorgánicas en compuestos orgánicos.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el aceptor final de electrones en la respiración aeróbica?

Respuestas

Oxígeno molecular.

Una molécula inorgánica distinta del oxígeno.

Agua.

ATP.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el aceptor final de electrones en la cadena transportadora de electrones?

Respuestas

NADH.

FADH2.

Oxígeno.

Agua.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuántos ATP se obtienen por cada NADH que entra en la cadena respiratoria?

Respuestas

1 ATP.

2 ATP.

3 ATP.

4 ATP.

Retroalimentación

Pregunta

¿Dónde se produce la cadena respiratoria en las células?

Respuestas

En la matriz mitocondrial.

En el citoplasma.

En las crestas mitocondriales.

En el núcleo celular.

Retroalimentación

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)