🫁 Respiración celular
Cómo se saca la energía de la glucosa: glucólisis, ciclo de Krebs, cadena de transporte y, sin oxígeno, fermentación.
Respirar no es la respiración celular
Respirar es meter aire y sacarlo: lo hacen los pulmones y es un proceso del cuerpo entero. La respiración celular es otra cosa: son reacciones químicas dentro de cada célula, que desarman la glucosa para cargar ATP.
Se llaman igual porque están conectadas —respiras para conseguir el oxígeno que tus células necesitan y para sacar el CO₂ que producen—, pero un organismo unicelular hace respiración celular sin tener pulmones ni respirar en el sentido común de la palabra.
La ecuación general es exactamente la de la fotosíntesis al revés:
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + energía (ATP)
Dato: El CO₂ que exhalas viene literalmente de los átomos de carbono de la comida que hiciste. Al bajar de peso, la mayor parte de la grasa que pierdes sale por la boca convertida en dióxido de carbono.
Las tres etapas y dónde ocurre cada una
La glucosa no se desarma de un golpe. Si se quemara toda de una vez, la energía saldría como calor y la célula se cocería; se desarma poco a poco, en tres etapas, y en cada paso se va guardando un poco de energía en ATP.
Lo que más se pregunta es dónde ocurre cada etapa. Vale la pena fijarlo antes que el detalle: la primera pasa fuera de la mitocondria, las otras dos dentro.
De la glucosa al ATP, en tres etapas
1. Glucólisis — en el citoplasma
La glucosa se parte en dos, sin necesidad de oxígeno.
- La glucosa, de seis carbonos, se rompe en dos moléculas de piruvato, de tres carbonos cada una.
- Se invierten 2 ATP al principio y se producen 4, así que la ganancia neta es de 2 ATP.
- Se cargan además 2 NADH, transportadores de electrones que servirán en la tercera etapa.
Ojo: No necesita oxígeno, y por eso es la etapa que todas las células saben hacer, incluidas las bacterias más simples. Es probablemente la vía metabólica más antigua que existe.
2. Ciclo de Krebs — en la matriz mitocondrial
Se termina de desarmar el carbono y se cargan transportadores.
- El piruvato entra a la mitocondria y se convierte en acetil-CoA, soltando CO₂.
- El acetil-CoA entra al ciclo, se une a un compuesto de cuatro carbonos y forma ácido cítrico —de ahí el otro nombre del ciclo, del ácido cítrico—.
- Al girar el ciclo se libera más CO₂ y se cargan NADH y FADH₂.
- Se producen apenas 2 ATP por glucosa: el ciclo no está para hacer ATP, sino para cargar transportadores.
Ojo: El CO₂ que exhalas sale de aquí: son los carbonos de la glucosa que quedan sueltos al desarmarla.
3. Cadena de transporte de electrones — en la membrana interna
Aquí se produce casi todo el ATP, y aquí entra el oxígeno.
- NADH y FADH₂ entregan sus electrones a una serie de transportadores de la membrana interna.
- Al pasar de uno a otro, su energía bombea protones al espacio intermembranoso y forma un gradiente.
- Los protones regresan por la ATP sintasa, y ese flujo fabrica unos 32 ATP.
- Al final de la cadena, el oxígeno recoge los electrones gastados y se une con hidrógeno para formar agua.
Ojo: Ese es el papel del oxígeno en todo esto: es el aceptor final de electrones. Sin él, la cadena se tapa, los transportadores no se descargan y las dos primeras etapas también se detienen.
Dato: Saldo total: unos 36 ATP por cada glucosa —2 de la glucólisis, 2 del ciclo de Krebs y unos 32 de la cadena—. La cifra exacta cambia de un libro a otro (30, 36, 38) porque depende de cuánto cueste el transporte; lo que no cambia es la proporción: casi todo se produce en la tercera etapa.
Sin oxígeno: la fermentación
Cuando no hay oxígeno, la cadena de transporte se detiene, los transportadores quedan cargados sin dónde descargarse y hasta la glucólisis se pararía. La fermentación es la salida de emergencia: descarga esos transportadores para que la glucólisis pueda seguir dando sus 2 ATP.
No produce ATP por sí misma. Su único trabajo es mantener andando la glucólisis, y es un mal negocio: 2 ATP contra los 36 de la respiración aeróbica. Pero 2 son mejor que nada.
| Aspecto | Fermentación láctica | Fermentación alcohólica |
|---|---|---|
| Qué produce | Ácido láctico | Etanol y CO₂ |
| Quién la hace | Tus músculos y algunas bacterias | Las levaduras y algunas bacterias |
| Para qué nos sirve | Yogur, queso y otros lácteos fermentados | Pan, cerveza, pulque, vino |
| ATP que deja | 2 por glucosa (los de la glucólisis) | 2 por glucosa (los de la glucólisis) |
Dato: El pan se esponja por el CO₂ que sueltan las levaduras al fermentar, y el alcohol que producen se evapora en el horno. Es la misma reacción que hace la cerveza: cambia lo que se aprovecha, el gas o el alcohol.
Aeróbico y anaeróbico, con las piernas
La diferencia entre los dos caminos se siente en el cuerpo, y ese es el mejor modo de recordarla.
Cuando corres a paso suave, tus músculos reciben oxígeno suficiente: hacen respiración aeróbica, sacan 36 ATP por glucosa y pueden seguir horas. Es ejercicio aeróbico, literalmente «con aire».
Cuando das un esfuerzo máximo —una carrera corta, cargar algo pesado—, tus músculos gastan más rápido de lo que la sangre alcanza a traer oxígeno. Entonces recurren a la fermentación láctica: sacan apenas 2 ATP por glucosa y acumulan ácido láctico. Por eso no se puede sostener más de unos segundos.
Dato: Durante años se dijo que el dolor muscular del día siguiente era por el ácido láctico acumulado. Hoy se sabe que ese ácido se elimina en cuestión de una hora: el dolor tardío viene de microlesiones en el músculo. Lo que sí causa el ácido láctico es el ardor DURANTE el esfuerzo.
Basado en: Biggs, Biología, cap. 8 «Energía celular», sección 3.