REPIRACION DE LOS SERES VIVOS

LA RESPIRACIÓN EN LOS SERES VIVOS

Cada organismo que existe en el planeta posee células parecidas a pequeñas fábricas que necesitan
continuamente energía. Imagina que estás en el interior de los pulmones de una persona y llegas hasta unas estructuras llamadas alvéolos. Allí eres transportado por los glóbulos rojos hasta una célula particular, donde podrás observar el mecanismo mediante el cual ella realiza la producción de energía. Atraviesas su membrana celular, llevando desde el exterior una molécula de glucosa
hacia el citoplasma. Repentinamente una sustancia te arrebata la glucosa, partiéndola en dos moléculas. De allí se desprende un poco de energía que incrementa tu velocidad de movimiento. Decides seguir la trayectoria de estas moléculas y vas a parar a un organelo. Este organelo, llamado mitocondria, te absorbe con las moléculas resultantes y las transforma rápidamente en energía, con ayuda del oxígeno. Es tanta la energía que se produce, que sales despedido inmediatamente fuera de la mitocondria, acompañado de una sustancia llamada (ATP adenosín trifosfato). En esta sustancia se almacena toda la energía que hace posible que un organismo pueda realizar sus funciones vitales

• ¿Sabes cómo respiran los organismos? ¿Todos los procesos de respiración son iguales?

• ¿Existen diferencias entre los sistemas respiratorios de organismos como bacterias, levaduras, hongos, vegetales o animales?

• ¿Para qué necesitan energía los organismos y de dónde la obtienen?

LA RESPIRACIÓN

TODOS LOS ORGANISMOS RESPIRAN; ALGUNOS LO hacen a través de estructuras simples, otros por medio de órganos especializados. Parece increíble que, a pesar de las dife­rencias que existen entre los distintos seres vivos, todos tenga­mos muchas cosas en común en lo concerniente a la respiración.

• El PROCESO DE LA RESPIRACIÓN

La respiración es el proceso por el cual las células liberan la energía almacenada en los alimentos. Básicamente, este proceso es compara­ble con una combustión, en la que los nutrientes se combinan con el oxí­geno del aire, liberando energía y produciendo dióxido de carbono y agua.

LA RESPIRACIÓN CELULAR

A diferencia de lo que ocurre en la combustión de la madera o de otros materiales, en la respiración celular no se libera la energía de una sola vez, sino gradualmente, para que dicha energía pueda ser aprove­chada por la célula

El combustible que más utilizan las células durante la respiración es un tipo de azúcar denominado glucosa. La combustión de una molé­cula de glucosa comprende un gran número de reacciones químicas; cada una de ellas controlada por una sustancia especial llamada enzi­ma. Estas reacciones se pueden explicar por medio de una ecuación quí­mica, en donde las sustancias de la izquierda son los reactivos (compuestos que van a reaccionar) y los de la derecha los productos (compuestos o sustancias resultantes).

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ —— 6CO₂ + 6H₂O + Energía
Glucosa Oxígeno Dióxido Agua

de carbono

Como se aprecia en la ecuación, los reactivos, o materia prima, son la glucosa y el oxígeno, y los productos son, además de la energía, que es el producto útil, el dióxido de carbono y el agua, que son produc­tos de desecho.

Esta reacción se lleva a cabo en el citoplasma en los organelos deno­minados mitocondrias; por eso este proceso se conoce como respira­ción celular.

aspectos básicos de la respiración celular

Las células utilizan además de los azúcares (glucosa), las grasas y las proteínas como fuente de energía. Las reacciones químicas, necesarias para la transformación de estos compuestos, son activadas y controla­das por ciertos catalizadores conocidos como enzimas (fig. 2).

Las enzimas son moléculas que, al estar presentes en el sitio de la reac­ción, la activan sin verse afectadas, de tal manera que pueden ser reutilizadas. Las enzimas que intervienen en la respiración se localizan en el citoplasma de la célula y dentro de las mitocondrias. Por esta razón, a las mitocondrias se les considera las centrales energéticas de la célula.

Inicialmente, la glucosa es degradada en el citoplasma y luego ingresa a la mitocondria. La mitocondria posee unos pliegues llamados crestas mitocondriales y un espacio interior conocido como matriz mitocondrial; en estos sitios se realizan las reacciones químicas que terminan de transformar la glucosa en dióxido de carbono, agua y energía.

Parte de la energía liberada durante la respiración es almacenada en forma de energía química en una molécula llamada adenosín trifosfato o ATP, la cual es liberada en el sitio en donde la célula requiere ener­gía. El ATP es gastado y recuperado continuamente por la célula; por su parte, el dióxido de carbono y el agua son eliminados.

La energía química almacenada en el ATP es obtenida a través de la respiración aerobia y la respiración anaerobia.

• La respiración anaerobia. Este proceso respiratorio consiste en la obtención de energía a partir de moléculas orgánicas sin utilizar oxígeno. Para esto, las enzimas permiten que las moléculas de glu­cosa se dividan en dos partes, produciendo en unos casos alcoho­les y en otros casos ácidos orgánicos, liberando una pequeña cantidad de energía que es almacenada en dos moléculas de ATP (fig. 3). En los animales la respiración anaerobia ocurre en las célu­las de los músculos durante el ejercicio intenso; al agotarse el oxí­geno de las células, éstas "recurren" a la respiración anaerobia para sobrevivir, produciendo grandes cantidades de ácido láctico, que causa calambres musculares.

Organismos como las levaduras o ciertas bacterias utilizan la res­piración anaerobia; por esto se les llama organismos anaerobios.

• La respiración aerobia. Este proceso respiratorio consiste en la obtención de energía a partir de moléculas orgánicas con ayuda del oxígeno molecular (0₂). Como consecuencia, se libera toda la energía almacenada en la glucosa, la cual es reducida a dióxido de carbono (C0₂) y agua (H₂0); la energía es almacenada en 36 molé­culas de ATP

Al comparar esta producción energética (36 ATP) con la del proce­so anaerobio (2 ATP), se puede ver claramente que la respiración aerobia es más eficiente para obtener energía. Desde el punto de vista evolutivo, se considera que la respiración aerobia se desarrolló después de la respiración anaerobia, en el momento en que la atmósfera tuvo suficiente oxígeno molecular. La gran mayoría de bacterias, protozoos, hongos, plantas y anímales llevan a cabo este proceso respiratorio; por esta razón se les deno­mina organismos aerobios.

LA RESPIRACIÓN EN LOS ORGANISMOS SENCILLOS

Los organismos sencillos como las bacterias, las algas, los protozoos y los hongos no tienen órganos especializados para el intercambio de gases. Por tanto, la respiración se hace, en el caso de los organismos pro­cariotas, por difusión a través de la membrana celular y, en el caso de los organismos eucariotas, por medio de las mitocondrias.

• La respiración en bacterias

Las bacterias poseen respiración aerobia y respiración anaerobia. En ciertas bacterias la respiración anaerobia no produce alcohol sino ácido acético o ácido láctico; estos dos procesos se conocen respectivamente, como fermentación acética y fermentación láctica.

• La respiración en algas

Las algas poseen respiración aerobia, toman el oxígeno molecular del medio y realizan el intercambio de gases principalmente en las mem­branas celulares. Por otra parte, las algas son organismos fotoautótrofos, lo que significa que utilizan la luz como fuente de energía y la materia inorgánica, como el CO2 y las sales minerales, como fuente de alimento.

• La respiración en protozoos

Los organismos unicelulares llamados protozoos realizan la degra­dación de la glucosa en forma aerobia, produciendo dióxido de carbo­no y agua. Son protozoos las amebas y el parásito que causa la malaria

· La respiración en levaduras

En las levaduras, que son hongos unicelulares, la respiración anaerobia termina con la formación de alcohol etílico (etanol) y de dióxido de carbono (C0₂). Este proceso se conoce como fermentación alco­hólica y es la base para la elaboración de las bebidas alcohólicas.

• La respiración en hongos multicelulares

Como pudimos ver, la respiración en ciertos hongos, como las leva­duras, es anaerobia. Sin embargo, existen hongos pluricelulares que rea­lizan la degradación de la glucosa por la vía aerobia, produciendo energía en forma de ATP, dióxido de carbono y agua. Son ejemplo de este tipo de organismos los hongos filamentosos (moho del pan y de las

fru­tas) y las setas.