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La respiración que se realiza en
la ausencia de oxigeno atmosférico se denomina re4spiracion anaerobia. Este
proceso se caracteriza por ser menos eficaz que la respiración aerobia pues
solo libera la vigésima parte, aproximadamente, de la energía almacenada en los
enlaces de las moléculas de alimentos; además, presenta aceptores de hidrogeno
distintos al oxigeno. Este tipo de respiración la realizan las bacterias; sin
embargo otras células pueden desarrollarla durante cortos periodos de tiempo,
cuando se presentan condiciones de anaerobiosis.
Dentro de la respiración
anaerobia se presentan 2 procesos de gran interés para el metabolismo: la
fermentación y la glucolisis.
GLUCOLISIS:
La fermentación es un tipo de
respiración anaerobia que comprende el desdoblamiento enzimático de las
moléculas de carbohidratos; pero solo se libera parte de la energía química
almacenada en sus enlaces, pues una buena parte aun se conserva en ellos. Los
productos de este proceso son por lo general, alcoholes, acido acético y acido
láctico; la fermentación la realizan algunas bacterias y otros microorganismos
la fermentación alcohólica es producida por las levaduras; se realiza en
condiciones de anaerobiosis; a partir de la energía liberada de la degradación
de los azucares se produce alcohol y bióxido de carbono. En ocasiones se puede
presentar oxigeno atmosférico y entonces se logra una oxidación del alcohol,
produciendo así bióxido de carbono y agua.
Otro grupo de bacterias efectúa
la fermentación sobre glucosa; sus productos finales están representados por
acido láctico y bajo desprendimiento de energía
Otro grupo de bacterias tiene la
capacidad de actuar sobre alcohol etílico y efectuar, a partir de él una
fermentación; en este caso, los productos finales están representados por el
acido acético y poca liberación de energía.
La glucolisis es el proceso de
degradación de la glucosa en ausencia del oxigeno atmosférico es un proceso de
respiración anaerobia a partir del cual la molecula de glucosa se degrada hasta
dar lugar a moléculas simples de 3 átomos de carbono y liberación de una
pequeña cantidad de energía.
Durante la glucolisis hay
liberación de átomos de hidrogeno, lo cual significa que también se libera
energía en estas reacciones de oxidación.
La glucolisis es un proceso que
da como resultado la formación de moléculas de 3 átomos de carbono (acido
piruvico).
Además de la formación de acido
piruvico, la glucolisis da como resultado la formación de moléculas de ATP, las
cuales se forman a partir de ADP y Pi; la energía necesaria para formar el ATP
es liberada precisamente durante la deshidrogenacion (perdida de hidrógenos de
la molecula original).
En términos generales, el ciclo
de Krebs comprende un conjunto de reacciones de degradación a través del cual
las moléculas complejas se van descomponiendo en moléculas más sencillas,
liberando electrones, hidrogeno, bióxido de carbono y energía. Sin embargo, por
ser un ciclo, en determinado momento la degradación se detiene y se efectúa la
síntesis de moléculas complejas, las cuales entran nuevamente al ciclo. Es
importante recordar que el ciclo de Krebs se origina en las mitocondrias; desde
el punto de vista biológico, es u
proceso de gran importancia, pues permite utilizar óptimamente moléculas
orgánicas simples provenientes de las reacciones metabólicas; es decir,
moléculas producidas durante el metabolismo de lípidos carbohidratos y
proteínas. Así mismo, a través de este ciclo se lleva a cabo una transformación
gradual y cíclica de energía, ya que la mayor parte de esta, contenida en los
enlaces de las moléculas orgánicas, conforme es liberada, se almacena en los
enlaces de la molécula de ATP, como energía química útil para la célula en el
momento en que esta la requiera.
El ciclo de Krebs inicia en el
momento en que la molecula de acido piruvico (con 3 átomos de carbono) se
degrada a acido acético (con 2 átomos de carbono) mediante una descarboxinacion
(perdida de CO2) y perdida de hidrogeno y electrones el acido acético se
combina con una molecula de acido oxalacetico (4 átomos de carbono) proveniente
del mismo ciclo; así se forma una molecula de acido cítrico (6 átomos de
carbono); esta molécula sufre una descarboxilacion, perdida de electrones e
hidrogeno y liberación de energía, dando lugar a la formación de una molecula
de 5 átomos de carbono. Dicha molecula pierde una molecula de CO2, hidrogeno,
electrones y libera energía, dando lugar a la formación de acido succínico (4 átomos
de carbono) el cual se transforma posteriormente en acido acético (2 átomos de
carbono).
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Durante la transformación de la
molecula de 5 átomos de carbono a la molecula de 4 carbonos tiene lugar la
formación de la acetil coenzima A.
A través de la degradación de
compuestos durante el ciclo de Krebs se liberan paralelamente hidrógenos y electrones;
este hecho es de gran importancia en la respiración, pues a partir del flujo de
electrones se libera una gran cantidad de energía para la célula.
Durante el proceso respiratorio
participan diversas encimas, algunas de ella se localizan precisamente en el interior
de las mitocondrias de las células eucariontes. Muchas de estas encimas
participan en la transfer3encia de electrones durante la etapa final de la respiración
aerobia, ya que en esta última fase es donde se libera la mayor cantidad de
energía de todo el proceso. Esta queda almacenada en los enlaces de la molecula
de ATP, la cual se forma a partir de ADP y Pi. Los electrones son transportados
a través de varias moléculas orgánicas, las cuales se denominan fitocromos.
Durante esta trayectoria tiene
lugar la formación de u n enlace con alto contenido energético ( Pi) el cual da lugar a la molecula
de ATP; este evento constituye la fosforilacion oxidativa. Finalmente, los hidrógenos pasan a formar parte de la molecula de agua la cual es producto de la
respiración, así como el bióxido de carbono liberado durante el ciclo de Krebs.
Las moléculas que actúan como transportadoras son NAD (nicotinamida adenina) y
FAD (nucleótido de flavinadenina).
