La respiración celular

La respiración celular es el proceso por el que las células sacan la energía de los alimentos. No es lo mismo que respirar con los pulmones, aunque está relacionado: los pulmones traen el oxígeno y se llevan el dióxido de carbono, pero quien usa ese oxígeno es cada célula, una por una, para quemar despacio la glucosa y guardar la energía en una molécula que puede gastar cuando quiera, el ATP. Una persona fabrica y consume cada día una cantidad de ATP parecida a su propio peso.

La reacción total es sencilla: glucosa más oxígeno da dióxido de carbono, agua y energía. Es la misma que ocurre al quemar azúcar en una llama. La diferencia es que la célula lo hace en muchos pasos pequeños, a 37 grados, y captura la energía poco a poco en lugar de perderla en luz y calor. Lavoisier ya lo intuyó en 1789: midió el oxígeno que consumía un cobaya y el calor que producía, y concluyó que la respiración era una combustión lenta.

Hay tres etapas. La primera, la glucólisis, ocurre en el citoplasma y no necesita oxígeno: la glucosa, que tiene seis carbonos, se parte en dos moléculas de tres, y se ganan dos ATP. La segunda, el ciclo de Krebs, ocurre dentro de las mitocondrias: esas moléculas de tres carbonos se desmontan del todo, el carbono sale como dióxido de carbono y los electrones de alta energía que se liberan se cargan en unas moléculas transportadoras. La tercera es la cadena de transporte de electrones, en la membrana interna de la mitocondria: los electrones pasan por una serie de proteínas, como el agua por una escalera de saltos, y al final se juntan con el oxígeno para formar agua.

Ese último paso es donde se gana casi todo. Peter Mitchell propuso en 1961 cómo: la energía de los electrones se usa para bombear protones a un lado de la membrana, y luego esos protones vuelven a través de una proteína que gira como una turbina y fabrica ATP. Le costó veinte años que le creyeran y le dieron el Nobel. En total, de una molécula de glucosa salen unos treinta ATP, y la mayoría de esa turbina.

Sin oxígeno, la cadena se para y solo queda la glucólisis, con sus dos ATP. Para que la glucólisis pueda seguir, la célula tiene que deshacerse de las moléculas de tres carbonos, y lo hace convirtiéndolas en otra cosa: en las levaduras, en alcohol y dióxido de carbono; en nuestros músculos cuando se les acaba el oxígeno, en ácido láctico. Eso es la fermentación, y es la razón de que un esfuerzo muy intenso no se pueda mantener mucho rato.

La respiración celular y la fotosíntesis son la misma reacción en sentidos opuestos. La planta usa luz para juntar dióxido de carbono y agua en glucosa y suelta oxígeno; la célula que respira desmonta la glucosa con oxígeno y devuelve dióxido de carbono y agua. Entre las dos mueven el carbono de todo el planeta.

Las mitocondrias – La fermentación – La fotosíntesis – El sistema respiratorio – El ciclo del carbono