RESPIRACIÓN EN LOS SERES VIVOS 

ESTÁNDAR: Explico las funciones de los seres vivos a partir de las relaciones entre diferentes sistemas de órganos: respiración.

Describo el desarrollo de modelos que explican la estructura de la materia.

Verifico la acción de fuerzas eléctricas y explico su relación con la carga eléctrica.

Establezco relaciones entre deporte y salud física y mental.
LOGRO: Explica y describe los mecanismos de respiración, en los diferentes seres vivos.

LECTURA 

Comprende y analiza el siguiente texto y contesta las preguntas planteadas en tu cuaderno.

La respiración es el proceso mediante el cual los seres vivos liberan y aprovechan la energía almacenada en los nutrientes. De esta energía dependen todos los procesos metabólicos del organismo. La respiración puede ser aerobia o anaerobia.
la glucosa en un azúcar importante, porque es el combustible básico , con el cual funcionan los seres vivos.

En la respiración anaerobia, los nutrientes se oxidan parcialmente en ausencia de oxígeno. A este tipo de respiración, se le conoce también con el nombre de fermentación.

La fermentación comienza luego de la difusión de la glucosa entro de la célula. A través de varias reacciones químicas, la glucosa se rompe en dos moléculas de tres carbonos (ácido pirúvico). El ácido pirúvico es transformado entonces en dióxido de carbono y alcohol etílico (fermentación alcohólica). La energía liberada durante estas reacciones se almacena y transporta en moléculas de ATP. Algunas bacterias transforman ácido pirúvico en ácido láctico (fermentación láctica). Tanto el alcohol etílico como el ácido láctico, aunque conservan gran parte de la energía de la glucosa, son eliminados como desecho. Todas las reacciones de la fermentación ocurren en la parte soluble del citoplasma. Algunas de esas reacciones se ilustran en la tabla 1.

Tabla 1. Principales reacciones de la fermentación alcohólica

Glucosa + 2ATP → Glucosa 1,6 di fosfato + 2 agua Glucosa 1,6 di fosfato → 2 ácido fosfoglicérico Ácido fosfoglicérico → ácido pirúvico + ácido fosfórico Ácido pirúvico → acetaldehído + gas carbónico Acetaldehído → alcohol etílico La primera reacción se denomina activación y prepara a la glucosa para su rompimiento en la segunda reacción, donde se producen dos moléculas de tres carbonos (ácido fosfoglicérico). Durante la tercera reacción, el ácido fosfoglicérico libera el fósforo fijado durante la primera reacción y se transforma en ácido pirúvico. Durante la cuarta reacción, el ácido pirúvico (de tres carbonos), produce acetaldehído (de dos carbonos) y libera un carbono en forma de gas carbónico. En este momento se obtiene buena parte de la energía producida durante la fermentación. Finalmente, el acetaldehído se transforma en alcohol etílico que se elimina como desecho junto con el gas carbónico de la reacción anterior. Se debe tener en cuenta, que todas las reacciones están reguladas por enzimas específicas. El proceso de fermentación alcohólica puede resumirse en la siguiente ecuación: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Aunque la fermentación propiamente dicha, está asociada a microorganismos, esta ocurre en todos los tipos de organismos aerobios, incluyendo animales y plantas. En animales por ejemplo, la fermentación láctica proporciona la mayor parte de la energía necesaria para la contracción de las células del tejido muscular esquelético bajo condiciones anaerobias.

En la industria se utilizan microorganismos fermentadores para producir licores, kumis, yogurt, mantequilla, queso, pan, vinagre, alcoholes y otras sustancias.

En la respiración aerobia, el organismo intercambia oxígeno y gas carbónico con el medio ambiente. El oxígeno, en el interior de las células, realiza la combustión (oxidación) de los nutrientes, generando energía suficiente para mantener el metabolismo .La respiración aerobia se realiza por vías metabólicas dependientes de oxígeno que liberan prácticamente toda la energía contenida en la glucosa.

El proceso se realiza en tres etapas: glucólisis, ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa

La glucólisis se lleva a cabo en la parte soluble del citoplasma, el ciclo de Krebs ocurre en la matriz de las mitocondrias y la fosforilación oxidativa se realiza en la membrana interna de las mitocondrias.

La glucólisis, que corresponde al rompimiento de la molécula de glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico tal como ocurre en las primeras etapas de la fermentación.

El ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs, que consiste en una serie de reacciones químicas en la matriz de la mitocondria, cuyo fin, es la degradación oxidativa de las moléculas de ácido pirúvico, hasta gas carbónico, liberando la energía contenida en sus enlaces.

Sin embargo, identificar el ciclo del ácido cítrico como un proceso que cumple solo este papel metabólico sería incorrecto, puesto que este tiene una finalidad mucho más amplia. Es decir, que además de servir como fuente principal de energía metabólica en forma de ATP, los compuestos intermediarios del ciclo, pueden participar en reacciones de biosíntesis y formarse a partir de reacciones catabólicas. En resumen, el ciclo de Krebs integra rutas metabólicas relacionadas con el anabolismo y el catabolismo de sustancias como carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y otras. La figura 1, ilustra estos procesos.

La fosforilación oxidativa, que consiste en una serie de reacciones que ocurren en la membrana interna de la mitocondria y tiene como fin sintetizar moléculas de ATP a partir de ADP y fósforo libre, utilizando como energía de enlace, la energía liberada durante el ciclo de Krebs. Este proceso es progresivo. Los electrones pasan de un estado de energía a otro, hasta el aceptor final que es el oxígeno. En su camino, van liberando la energía que va siendo utilizada en la síntesis de ATP. A la fosforilación oxidativa se le llama también, cadena transportadora de electrones, o cadena respiratoria.

El proceso de respiración aerobia puede resumirse en la siguiente ecuación: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 36ATP Esto significa que Por cada mol de glucosa (180 gramos), se consumen 6 moles de oxígeno y se producen 6 moles de gas carbónico, 6 moles de agua y la energía obtenida es almacenada en 36 moles de ATP (686 kilocalorías aproximadamente

PREGUNTAS 

1. ¿En qué procesos se utiliza la energía liberada durante el proceso de respiración?
2. ¿Cuál es la importancia de la glucosa en los procesos respiratorios?
3. ¿Qué le pasa a los nutrientes durante la respiración anaerobia?
4. ¿Durante la fermentación alcohólica, en que sustancias se transforma la glucosa que entra en las células?
5. ¿Qué sustancias almacenan y transportan la energía dentro de las células?
6. ¿En qué parte de la célula ocurren las reacciones propias de la fermentación?
7. ¿Qué productos industriales se obtienen utilizando microorganismos fermentadores?
8. ¿Cuál es la función del oxígeno en el proceso de respiración aerobia?
9. ¿Qué rutas metabólicas integra el ciclo de Krebs?
10. ¿En qué consiste la fosforilación oxidativa y cuál es su finalidad?
11. ¿Qué le pasa a los electrones durante la fosforilación oxidativa?