¿Qué es la respiración?
El proceso general en el que la materia orgánica de los organismos vivos sufre una serie de descomposición oxidativa dentro de las células, generando finalmente dióxido de carbono, agua u otros productos y liberando energía se llama respiración. La respiración es un proceso químico en el que los organismos oxidan y descomponen la materia orgánica dentro de las células para generar energía. Es una actividad vital compartida por todos los animales y plantas. Las actividades vitales de los seres vivos requieren el consumo de energía, que proviene de la energía de los azúcares, lípidos, proteínas, etc. del cuerpo vivo, lo cual es de gran importancia.
Las actividades vitales de los seres vivos requieren del consumo de energía, la cual proviene de la descomposición oxidativa de la materia orgánica como azúcares, lípidos y proteínas del cuerpo vivo. El proceso general en el que la materia orgánica de los organismos vivos sufre una serie de descomposición oxidativa dentro de las células, generando finalmente dióxido de carbono, agua u otros productos, y liberando energía, se llama respiración (también llamada oxidación biológica).
La respiración es un proceso químico en el que las células biológicas oxidan y descomponen la materia orgánica y producen energía. Independientemente de si es autótrofo o no, la energía necesaria para completar las actividades vitales de las células proviene de la respiración. En las células eucariotas, las mitocondrias son los orgánulos más estrechamente relacionados con la respiración y en ellas se llevan a cabo varios pasos clave de la respiración.
La respiración es una reacción de oxidación enzimática. Aunque se llama reacción de oxidación, se puede llamar respiración independientemente de si hay oxígeno involucrado (esto se debe a que en química, cualquier proceso de reacción que implique transferencia de electrones se puede llamar reacción redox). La respiración cuando interviene oxígeno se denomina respiración aeróbica; cuando no interviene oxígeno, se denomina respiración anaeróbica.
La misma cantidad de compuestos orgánicos produce menos energía durante la respiración anaeróbica que durante la respiración aeróbica. La respiración aeróbica y la respiración anaeróbica son reacciones diferentes dentro de las células y no tienen relación directa con los organismos. Incluso los organismos que respiran oxígeno pueden realizar respiración anaeróbica dentro de sus células.
La finalidad de la respiración es liberar la energía de los alimentos para producir trifosfato de adenosina (ATP), el principal proveedor directo de energía de las células. El proceso de respiración se puede comparar con la combustión de hidrógeno y oxígeno, pero la mayor diferencia entre los dos es que la respiración libera la energía de los alimentos paso a paso a través de una serie de pasos de reacción, en lugar de liberarla toda de una vez como ocurre con la combustión. Durante la respiración, los tres nutrientes principales: la glucosa, los aminoácidos y los ácidos grasos, los componentes básicos de los carbohidratos, las proteínas y los lípidos, se descomponen en moléculas más pequeñas a través de varios pasos, la energía se transfiere para reducir el hidrógeno ([H. ]) (hidrógeno con valencia -1). Finalmente, a través de una serie de cadenas de transferencia de electrones, el hidrógeno se oxida para formar agua; la energía originalmente almacenada en él se transfiere a moléculas de ATP para su uso en actividades vitales.
La respiración de las plantas se produce principalmente en las mitocondrias de las células. Todo el proceso de la respiración aeróbica se puede dividir en tres etapas: en la primera etapa (llamada glucólisis), una molécula de glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato y durante el proceso de descomposición se produce una pequeña cantidad de hidrógeno (utilizado en [ H] representa), mientras se libera una pequeña cantidad de energía. Esta etapa se lleva a cabo en la matriz citoplasmática; en la segunda etapa (llamada ciclo del ácido tricarboxílico o ciclo del ácido cítrico), el piruvato sufre una serie de reacciones y se descompone en dióxido de carbono e hidrógeno, liberando una pequeña cantidad de energía. Esta etapa se lleva a cabo en la matriz mitocondrial; en la tercera etapa (cadena de transporte de electrones respiratorio), el hidrógeno producido en las dos primeras etapas sufre una serie de reacciones y se combina con el oxígeno para formar agua, liberando al mismo tiempo una gran cantidad de energía. Esta etapa tiene lugar en la membrana mitocondrial interna. Cada reacción química en las tres etapas anteriores está catalizada por diferentes enzimas. En un cuerpo vivo, después de que 1 mol de glucosa se oxida y descompone completamente, se liberan aproximadamente 2870 kJ de energía, de los cuales aproximadamente 1160,52 kJ de energía se almacenan en ATP (38 ATP, 1 mol de ATP almacena 30,54 kJ de energía), y el resto de la energía se pierde toda en forma de energía térmica (sólo el 34% de la energía producida por la respiración se convierte en ATP).
La principal forma de respiración en los seres vivos es la respiración aeróbica. Entonces, ¿pueden los organismos respirar en condiciones anaeróbicas? Los científicos han descubierto mediante investigaciones que las células de los organismos vivos pueden realizar otro tipo de respiración, la respiración anaeróbica, en condiciones anaeróbicas.