La glucólisis y respiración no es más que el metabolismo de los animales y otros organismos que se basa en los procesos químicos de extracción de la energía almacenada en los carbohidratos.
Para el proceso de fotosíntesis, la energía solar se almacena en los enlaces químicos de las moléculas de carbohidratos; de los cuales el azúcar de seis carbonos (glucosa) juega el papel más importante. Después de que otros organismos vivos utilizan estas moléculas como alimento, la energía almacenada se libera y se utiliza para el metabolismo. Esto ocurre durante los procesos de glucólisis y respiración. Todo el proceso químico se puede describir brevemente de la siguiente manera: glucosa + oxígeno → dióxido de carbono + agua + energía; para comprender mejor estos procesos, imagine que el cuerpo quema los carbohidratos para obtener energía.
El término «glucólisis» se forma combinando la palabra lisis, que significa escisión, más la palabra glucosa. Como sugiere el nombre, el proceso comienza con la extracción química de energía dividiendo una molécula de glucosa en 2 partes; cada una de las cuales contiene 3 átomos de carbono. En el proceso de glucólisis, se obtienen 2 moléculas de 3 carbonos de ácido pirúvico de cada molécula de glucosa. Además, la energía se almacena en moléculas de glucosa que llamamos la «moneda de energía» de la célula: 2 moléculas de ATP y 2 moléculas de NADH. Por lo tanto, ya en la primera etapa de la glucólisis; la energía se libera en una forma que puede ser utilizada por las células del cuerpo.
Principio de funcionamiento del metabolismo glucólisis y respiración
El curso posterior de los eventos depende de la presencia o ausencia de oxígeno en el medio ambiente. En ausencia de oxígeno, el ácido pirúvico se convierte en otras moléculas orgánicas en el curso de los llamados procesos anaeróbicos. Por ejemplo, en las células de levadura, el ácido pirúvico se convierte en etanol. En los animales, a los que también pertenecemos los humanos, cuando se agotan las reservas de oxígeno en los músculos; el ácido pirúvico se convierte en ácido láctico; es este ácido el que provoca la sensación de rigidez muscular tan familiar para todos nosotros después de un esfuerzo físico intenso.
En presencia de oxígeno, la energía se libera durante la respiración aeróbica; cuando el ácido pirúvico se divide en dióxido de carbono y moléculas de agua con la liberación simultánea de la energía restante almacenada en la molécula de carbohidrato. La respiración tiene lugar en un orgánulo celular especializado: las mitocondrias primero, se separa un átomo de carbono de ácido pirúvico. Esto produce dióxido de carbono, energía (se almacena en una molécula de NADP) y una molécula de 2 carbonos: el grupo acetilo. Luego, la cadena de reacción ingresa al centro de coordinación metabólica de la célula: el ciclo de Krebs .
Ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico) es un ejemplo de un fenómeno bien conocido en biología: una reacción química que comienza cuando una determinada molécula entrante se combina con otra molécula que actúa como «ayudante». Esta combinación inicia una serie de otras reacciones químicas en las que se forman moléculas de producto y al final se recrea una molécula auxiliar; que puede iniciar todo el proceso nuevamente. En el ciclo de Krebs, el grupo acetilo, que se forma durante la escisión del ácido pirúvico, desempeña el papel de la molécula entrante; y la molécula de cuatro carbonos del ácido oxaloacético (C4H4O5) desempeña el papel de la molécula auxiliar.
Durante la primera reacción química del ciclo, estas 2 moléculas se combinan para formar las moléculas de ácido cítrico de 6 carbonos. Entonces tienen lugar 8 reacciones químicas, en el que primero se forman moléculas-portadores de energía y dióxido de carbono; para luego una nueva molécula de ácido oxaloacético (C4H4O5). Para procesar la energía almacenada en una molécula de glucosa, el ciclo de Krebs debe superarse 2 veces. La ganancia neta resulta ser igual a 2 moléculas de ATP; 4 moléculas de dióxido de carbono y otras 10 moléculas portadoras de energía. El dióxido de carbono finalmente se difunde fuera de las mitocondrias y se libera cuando exhala.
El ciclo de Krebs es fundamentalmente importante para la vida, no solo porque genera energía. Además de la glucosa, pueden ingresar muchas otras moléculas, que también forman ácido pirúvico. Cuando está a dieta, el cuerpo no tiene suficiente glucosa que consume para mantener el metabolismo; por lo que los lípidos (grasas) ingresan al ciclo de Krebs, después de una descomposición preliminar. Por eso está perdiendo peso. Además, las moléculas pueden salir del ciclo de Krebs para participar en la construcción de nuevas proteínas, carbohidratos y lípidos. Por lo tanto, el ciclo de Krebs puede tomar energía almacenada en diferentes formas en muchas moléculas y crear una variedad de moléculas en la salida.
Desde un punto de vista energético, el resultado neto del ciclo de Krebs es completar la extracción de la energía almacenada en los enlaces químicos de la glucosa; transferir una pequeña parte de esta energía a las moléculas de ATP y almacenar el resto de la energía en otra energía. moléculas portadoras. Hablando de la energía de los enlaces químicos, no se debe olvidar que se debe trabajar para separar los átomos conectados. En la etapa final de la respiración, esta energía restante se libera de las moléculas portadoras y también se almacena en ATP. Las moléculas que almacenan energía se mueven dentro de las mitocondrias hasta que chocan con proteínas especializadas incrustadas en las membranas mitocondriales internas.
Estas proteínas toman electrones de los portadores de energía y comienzan a transferirlos a lo largo de una cadena de moléculas; como una cadena de personas que pasan cubos de agua al fuego, extrayendo energía. almacenado en enlaces químicos. La energía extraída en cada etapa se almacena en forma de ATP. En el último paso, los electrones se combinan con los átomos de oxígeno; que luego se combinan con los iones de hidrógeno (protones) para formar agua. En la cadena de transporte de electrones, se forman al menos 32 moléculas de ATP; el 90% de la energía almacenada en la molécula de glucosa original. La transformación de la energía en el ciclo de Krebs implica un proceso bastante complejo de acoplamiento quimiosmótico.
Este término indica que junto con las reacciones químicas, la ósmosis está involucrada en la liberación de energía; la filtración lenta de soluciones a través de particiones orgánicas. De hecho, los electrones de los portadores de energía, que son producto del ciclo de Krebs; se transportan a lo largo de la cadena de transporte y entran en las proteínas sumergidas en la membrana que separa los compartimentos (compartimentos) interno y externo de las mitocondrias. La energía de los electrones se utiliza para mover iones de hidrógeno (protones) hacia el compartimento exterior; que sirve como «almacenamiento de energía», como un depósito frente a una presa. A medida que los protones escapan a través de la membrana, la energía se usa para formar ATP; al igual que el agua frente a una presa se usa para generar electricidad cuando cae sobre un generador.
