La respiración celular es el conjunto de reacciones catabólicas que degradan glúcidos, lípidos y proteínas para producir energía en forma de ATP. Puede ser anaeróbica o aeróbica. La respiración anaeróbica produce poca energía, mientras que la aeróbica es más eficiente y ocurre en las mitocondrias, involucrando la glucólisis, el ciclo de Krebs, la fosforilación oxidativa y las lanzaderas para producir entre 36-38 moléculas de ATP por mol

1. Es el conjunto de reacciones catabólicas que sufren los glúcidos, lípidos y proteínas, mediante el cual las células
obtienen energía en forma de ATP, se desprende calor y moléculas como el CO2 y agua.
Características
• La respiración celular es un proceso exergónico porque desprende energía calórica y sintetiza ATP.
• El ATP es considerado compuesto de alta energía, útil para las reacciones anabólicas de organismos procariotas
y eucariotas.
• La respiración celular en procariotas ocurre en el citosol y en los mesosomas; mientras que en las células eucariotas
sucede en el citosol y mitocondrias.
Tipos de respiración celular
Respiración celular anaeróbica
Se realiza sin la intervención del oxígeno, en este tipo de respiración las moléculas aceptoras de electrones son moléculas
distintas al O2 (SO4, NO3
-
). Durante este proceso una molécula de glucosa al descomponerse parcialmente libera 2
moléculas de ATP, lo que representa un 2,1% de la energía almacenada en la glucosa.
Fases
a. La glucólisis
Consiste en la degradación o descomposición de la glucosa en el citosol de todas las células.
—— Reacciones glucolíticas
• Primera fase
Ingreso de la glucosa al citosol para su fosforilación por el ATP. Tal evento se favorece por la hexoquinasa,
obteniéndose así: glucosa 6 – fosfato.
• Segunda fase
La glucosa 6 – fosfato es convertida en fructosa 6 – fosfato por el proceso de isomerización. Seguidamente
la fructosa 6–fosfato es nuevamente fosforilada en fructosa 1,6 difosfato que consume ATP e interviene la
fosfofructocinasa.
Como la fructosa 1,6 difosfato es muy inestable la aldolasa la degrada en 2 triosas fosfato: la dihidroxiacetona
3 fosfato y el gliceraldehido 3 fosfato, finalmente la dihidroxiacetona por medio de un isomerasa, también
se transforma en gliceraldehido 3 fosfato.
• Tercera fase
Los 2 gliceraldehido 3 fosfato sufren deshidrogenación por acción de la deshidrogenasa perdiendo cada
uno 2 hidrógenos. Al mismo tiempo se incorpora un fosfato del citosol a cada triosa transformándolas en
glicerato 1,3 difosfato, que reciben a las quinasas y se convierten en glicerato 3 fosfato. En este proceso 2
ADP se unen a 2 fosfatos para formar 2ATP.
• Cuarta fase
Los glicerato 3 fosfato por medio de una mutasa se transforman en glicerato 2 fosfato. Estos son convertidos
en fosfo 2 enolpiruvatos por acción de la piruvatocinasa, mientras se obtienen 2 ATP. Finalmente los
enolpiruvatos son transformados en piruvatos.
b. Fermentación
Es un proceso en el que la glucosa es oxidada por glucólisis y el piruvato formado es reducido hasta moléculas
como el ácido láctico o etanol utilizando H+, e– y el NADH+H+.
—— Tipos de fermentación
• Fermentación alcohólica
Durante ésta el piruvato es degradado hasta alcohol etílico y CO2 con la participación de la descarboxilasa
del piruvato y la deshidrogenasa del alcohol. Este proceso ocurre en algunas bacterias y levaduras.
Actualmente las levaduras se usan en la industria cervecera por el alcohol producido y en la panificación
por el CO2 que eleva la masa.
8 Respiración celular
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2. • Fermentación láctica
Durante ésta el piruvato es reducido hasta ácido láctico con la participación de la lactato deshidrogenasa. Este
proceso ocurre en las células musculares en condiciones anaeróbicas. Su acúmulo ocasiona fatiga muscular.
Respiración celular aérobica
Ocurre con la intervención del oxígeno, consiste en la degradación de los piruvatos producidos durante la glucólisis
hasta CO2 y H2O con la obtención de 36 a 38 ATP. Este proceso se inicia en el citosol y termina en la mitocondria.
Es un proceso muy eficiente que logra extraer el 40% de la energía almacenada en la glucosa, el resto se pierde como
calor. Es realizado por todas las células eucariotas.
a. Fases de la respiración aeróbica
—— Fase citosólica
Ocurre en el citoplasma, en el citosol. Consiste en que la glucosa mediante la glucólisis genera 2 ácidos
pirúvicos, 2NADH y 2 ATP.
—— Fase mitocondrial
Tiene lugar en la matriz mitocondrial y en sus crestas, se divide en las siguientes etapas:
• Descarboxilación oxidativa
Durante este proceso, el ácido pirúvico producido durante la glucólisis, atraviesa las membranas externa
e interna de la mitocondria y llega a su matriz donde se oxida, pierde un carbono como CO2 para luego
incorporar a la coenzima A.
• Ciclo de Krebs o del ácido cítrico tiene lugar en la matriz mitocondrial
Consiste en el conjunto de reacciones cíclicas que se inician con la unión del acetil CoA con el ácido
oxalacético para formar ácido cítrico. Luego de una serie de reacciones de descarboxilación (pérdida de
C) y deshidrogenación (pérdida de H) se recupera el ácido oxalacético. En tal proceso intervienen todas
las enzimas de la matriz, excepto una situada en las crestas.
Como resultado de este proceso se desprenden 2CO2 (provenientes de C); y la energía liberada durante este
ciclo se almacenará en 3NADH, 1FADH2 y un GTP por molécula de ácido pirúvico. El GTP rápidamente
transfiere su energía a un ATP. Los NADH y FADH2 deben ceder su energía también a un ATP para lo
cual ingresan a la siguiente etapa. Recordamos que los 2 acetil CoA resultantes de la descarboxilación
oxidativa ingresan al ciclo de Krebs por lo cual ingresan a la siguiente etapa. Recordamos que los 2 acetil
CoA resultantes de la descarboxilación oxidativa ingresan al ciclo de Krebs por lo cual todo lo anterior se
multiplica por dos.
Ácido pirúvico
CoA
CoAacetil
Glucólisis
NADPHNAD+
C CC C
C C
CoA C CO2
ácido
succínico
C C C C
1
ácido cítico
ácido isocítrico
ácido α-cetoglutárico
ADP
NADH
NAD+
C
C C C C C
C C C
C
C C
C C C
C
C C
3
2
CO2
ATP
CO2
NADH
NAD+
C
ácido oxalacético
C C C C
ácido fumárico
C C C C
ácido maléico
C C C C
7
6
5
NAD+
NADH
FAD
FADH2
Ciclo del
ácido cítrico
Formación de
acetil CoA
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3. • Sistema de transporte de electrones y fosforilación oxidativa
Tiene lugar en las crestas mitocondriales. Durante este proceso los NADH y FADH2 dejan en libertad a los
H+ (protones) y e– (electrones) energizados convirtiéndose en NAD+ y FAD+ que regresan al ciclo de
Krebs. Los e– ingresan a la cadena transportadora de e– que los lleva hasta su aceptor final el O2. Al final
del proceso e– y protones H+ van a ser aceptados por el O2 para formar H2O.
En el transporte de e– de una molécula a otra se desprende energía para sintetizar ATP. Las enzimas en
este proceso se hallan en las crestas. Como el transporte de e– y síntesis de ATP son procesos acoplados
se les conoce como fosforilación oxidativa.
En general, por cada NADH se forman 3 ATP y por cada FADH2 se forman 2ATP. En este tipo de respiración
el oxígeno molecular (O2) es el último aceptor de los electrones y protones formando agua. Al final de los
señalados, si hacemos el balance energético (ATP) que hemos obtenido tendremos por cada molécula de
glucosa la ganancia neta de 36 – 38 ATP.
Rendimiento energético a partir de una glucosa
Glucólisis
2 ATP 2 ATP
2 NADH lanzadera 4 ó 6 ATP
Formación del acetil 2 NADH 3 ATP
(x2) 6 ATP
Ciclo de Krebs
1 GTP 1 ATP
1 NADH 3 ATP (x2) 24 ATP
1 FADH 2 ATP
Total 36 o 38 ATP
Sistema de lanzaderas
En las membranas de las mitocondrias se encuentran unos complejos proteínicos que participan en el transporte de los
hidrógenos citosólicos de la glucólisis, estos complejos son llamados sistemas de lanzaderas.
Tipos:
a. Lanzadera del glicerolfosfato
Los hidrógenos que transporta el NAD+ citosólico (2NADH) pasan al FAD mitocondrial (2FADH)
b. Lanzadera aspartato – malato
Durante esta los hidrógenos que transporta el NAD citosólico (2NADH) pasan al NAD+ mitocondrial (2NADH).
En conclusión, por cada molécula de glucosa que entra a la célula se obtienen 32 moléculas de ATP. Si prosigue la
lanzadera glicerol 3P se añaden 4 ATP, obteniéndose en total 36 ATP. Si, por el contrario, sigue la lanzadera del Malato
– Aspartato se añaden 6ATP, haciendo un total de 38 ATP.
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