Aeróbico VS. Respiración anaerobica

Respiración aeróbica, un proceso que usa oxígeno y Respiración anaerobica, un proceso que no usar oxígeno, son dos formas de respiración celular. Aunque algunas células pueden participar en un solo tipo de respiración, la mayoría de las células usan ambos tipos, dependiendo de las necesidades de un organismo. La respiración celular también ocurre fuera de los macroorganismos, como procesos químicos, por ejemplo, en la fermentación. En general, la respiración se usa para eliminar los productos de desecho y generar energía.

Cuadro comparativo

Aeróbico VS. Procesos anaeróbicos

Los procesos aeróbicos en la respiración celular solo pueden ocurrir si hay oxígeno presente. Cuando una célula necesita liberar energía, el citoplasma (una sustancia entre el núcleo de una célula y su membrana) y las mitocondrias (orgánulos en el citoplasma que ayudan con los procesos metabólicos) inician los intercambios químicos que lanzan la descomposición de la glucosa. Este azúcar se transporta a través de la sangre y se almacena en el cuerpo como una fuente rápida de energía. La descomposición de la glucosa en el trifosfato de adenosina (ATP) libera dióxido de carbono (CO2), un subproducto que debe eliminarse del cuerpo. En las plantas, el proceso de liberación de energía de la fotosíntesis utiliza CO2 y libera el oxígeno como su subproducto.

Los procesos anaeróbicos no usan oxígeno, por lo que el producto de piruvato - ATP es un tipo de piruvato - permanece en su lugar para ser descompuesto o catalizado por otras reacciones, como lo que ocurre en el tejido muscular o en la fermentación. El ácido láctico, que se acumula en las células de los músculos, ya que los procesos aeróbicos no se mantienen al día con las demandas de energía, es un subproducto de un proceso anaeróbico. Dichas desgloses anaeróbicos proporcionan energía adicional, pero la acumulación de ácido láctico reduce la capacidad de una célula para procesar aún más los desechos; A gran escala en, por ejemplo, un cuerpo humano, esto conduce a fatiga y dolor muscular. Las células se recuperan respirando más oxígeno y, a través de la circulación de sangre, procesos que ayudan a transportar el ácido láctico.

El siguiente video de 13 minutos analiza el papel del ATP en el cuerpo humano. Para avanzar rápidamente a su información sobre la respiración anaeróbica, haga clic aquí (5:33); Para la respiración aeróbica, haga clic aquí (6:45).

Fermentación

Cuando las moléculas de azúcar (principalmente glucosa, fructosa y sacarosa) se descomponen en la respiración anaeróbica, el piruvato que producen permanece en la célula. Sin oxígeno, el piruvato no está completamente catalizado para la liberación de energía. En su lugar, la célula utiliza un proceso más lento para eliminar los portadores de hidrógeno, creando diferentes productos de desecho. Este proceso más lento se llama fermentación. Cuando la levadura se usa para la descomposición anaeróbica de los azúcares, los productos de desecho son alcohol y CO2. La eliminación de CO2 deja etanol, la base de las bebidas alcohólicas y el combustible. Frutas, plantas azucaradas (E.gramo., caña de azúcar), y los granos se usan para la fermentación, con levadura o bacterias como procesadores anaeróbicos. Al hornear, la liberación de CO2 de la fermentación es lo que se elevan los panes y otros productos horneados.

Ciclo de Krebs

El ciclo Krebs también se conoce como el ciclo de ácido cítrico y el ciclo de ácido tricarboxílico (TCA). El ciclo de Krebs es el proceso clave que produce energía en la mayoría de los organismos multicelulares. La forma más común de este ciclo usa glucosa como su fuente de energía.

Durante un proceso conocido como glucólisis, una célula convierte la glucosa, una molécula de 6 carbonos, en dos moléculas de 3 carbonos llamadas piruvatos. Estos dos piruvatos liberan electrones que luego se combinan con una molécula llamada NAD+ para formar NADH y dos moléculas de adenosina trifosfato (ATP).

Estas moléculas de ATP son el verdadero "combustible" para un organismo y se convierten en energía, mientras que las moléculas de piruvato y NADH entran en las mitocondrias. Ahí es donde las moléculas de 3 carbono se descomponen en moléculas de 2 carbonos llamadas acetil-CoA y CO2. En cada ciclo, el acetil-CoA se descompone y se usa para reconstruir las cadenas de carbono, para liberar electrones y, por lo tanto, para generar más ATP. Este ciclo es más complejo que la glucólisis, y también puede descomponer las grasas y proteínas para la energía.

Tan pronto como se agotan las moléculas de azúcar libre disponibles, el ciclo Krebs en el tejido muscular puede comenzar a descomponer las moléculas de grasa y las cadenas de proteínas para alimentar un organismo. Si bien la descomposición de las moléculas de grasa puede ser un beneficio positivo (menor peso, colesterol inferior), si se lleva al exceso puede dañar el cuerpo (el cuerpo necesita algo de grasa para la protección y los procesos químicos). En contraste, la ruptura de las proteínas del cuerpo es a menudo un signo de hambre.

Ejercicio aeróbico y anaeróbico

La respiración aeróbica es 19 veces más efectiva para liberar energía que la respiración anaeróbica porque los procesos aeróbicos extraen la mayor parte de la energía de las moléculas de glucosa en forma de ATP, mientras que los procesos anaeróbicos dejan la mayoría de las fuentes generadoras de ATP en los productos de desecho. En los humanos, los procesos aeróbicos se activan para galvanizar la acción, mientras que los procesos anaeróbicos se utilizan para esfuerzos extremos y sostenidos.

Los ejercicios aeróbicos, como correr, andar en bicicleta y saltar la cuerda, son excelentes para quemar el exceso de azúcar en el cuerpo, pero para quemar grasa, los ejercicios aeróbicos deben hacerse durante 20 minutos o más, lo que obliga al cuerpo a usar respiración anaeróbica. Sin embargo, las ráfagas cortas de ejercicio, como la carrera, dependen de los procesos anaeróbicos para la energía porque las vías aeróbicas son más lentas. Otros ejercicios anaeróbicos, como el entrenamiento de resistencia o el levantamiento de pesas, son excelentes para construir la masa muscular, un proceso que requiere descomponer las moléculas de grasa para almacenar energía en las células más grandes y más abundantes que se encuentran en el tejido muscular.

Evolución

La evolución de la respiración anaeróbica es en gran medida que la respiración aeróbica. Dos factores hacen de esta progresión una certeza. Primero, la Tierra tenía un nivel de oxígeno mucho más bajo cuando se desarrollaron los primeros organismos unicelulares, con la mayoría de los nichos ecológicos que carecen casi por completo de oxígeno. En segundo lugar, la respiración anaeróbica produce solo 2 moléculas ATP por ciclo, suficiente para las necesidades unicelulares, pero inadecuada para organismos multicelulares.

La respiración aeróbica se produjo solo cuando los niveles de oxígeno en el aire, el agua y las superficies en el suelo lo hicieron lo suficientemente abundante como para usar los procesos de reducción de oxidación. La oxidación no solo proporciona un mayor rendimiento de ATP, hasta 36 moléculas ATP por ciclo, sino que también puede tener lugar con un rango más amplio de sustancias reductivas. Esto significaba que los organismos podrían vivir y crecer y ocupar más nichos. Por lo tanto, la selección natural favorecería los organismos que podrían usar la respiración aeróbica, y aquellos que podrían hacerlo de manera más eficiente para crecer y adaptarse más rápido a los entornos nuevos y cambiantes.