RESPIRACIÓN CELULAR. El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía. La respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP. Decimos parte de la energía porque no toda es utilizada, sino que una parte se pierde. Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa se conserva en forma de ATP. Cerca del 75% de la energía de la nafta se pierde como calor de un auto; solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La célula es mucho más eficiente. La respiración celular es una combustión biológica y puede compararse con la combustión de carbón, bencina, leña. En ambos casos moléculas ricas en energía son degradadas a moléculas más sencillas con la consiguiente liberación de energía. Tanto la respiración como la combustión son reacciones exergónicas. Sin embargo existen importantes diferencias entre ambos procesos. En primer lugar la combustión es un fenómeno incontrolado en el que todos los enlaces químicos se rompen al mismo tiempo y liberan la energía en forma súbita; por el contrarío la respiración es la degradación del alimento con la liberación paulatina de energía. Este control está ejercido por enzimas específicas. En segundo lugar la combustión produce calor y algo de luz. Este proceso transforma energía química en calórica y luminosa. En cambio la energía liberada durante la respiración es utilizada fundamentalmente para la formación de nuevos enlaces químicos (ATP). La respiración celular puede ser considerada como una serie de reacciones de óxido-reducción en las cuales las moléculas combustibles son paulatinamente oxidadas y degradadas liberando energía. Los protones perdidos por el alimento son captados por coenzímas. La respiración ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica (ocurre en las mitocondrias), y en el segundo caso la respiración anaeróbica o fermentación (ocurre en el citoplasma).
TIPOS DE RESPIRACION CELULAR:
RESPIRACIÓN AERÓBICA En presencia de oxígeno, la etapa siguiente de la degradación de la glucosa es la respiración, es decir la oxidación escalonada del ácido pirúvico a dióxido de carbono y agua. La respiración aeróbica se cumple en dos etapas: el ciclo de Krebs y el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa (estos dos últimos procesos transcurren acopladamente). En las células eucariotas estas reacciones tienen lugar dentro de las mitocondrias; en las procariotas se llevan acabo en estructuras respiratorias de la membrana plasmática.
RESPIRACION ANAROBIA: El primer paso en la respiración celular de todas las células vivas es la glucólisis, que puede llevarse a cabo sin la presencia de oxígeno molecular. Si el oxígeno está presente en la célula, entonces puede tomar ventaja de la respiración aeróbica a través del ciclo TCA, para producir mucha más energía útil en forma de ATP, que por cualquier vía anaeróbica. Sin embargo, las vías anaeróbicas son importantes y son la única fuente de ATP para muchas bacterias anaeróbicas. Las células eucariotas también recurren a vías anaeróbicas, si su suministro de oxígeno es bajo. Por ejemplo, cuando las células musculares están trabajando muy duro y agotan su suministro de oxígeno, utilizan la vía anaeróbica al ácido láctico, para continuar proporcionando ATP para la función celular. La glucólisis produce dos moléculas de ATP, por lo que es el primer paso de la respiración anaeróbica. El piruvato, el producto de la glicólisis, se puede utilizar en la fermentación para producir etanol y NAD+ o para la producción de lactato y NAD+. La producción de NAD+ es crucial, ya que la glucólisis lo requiere y cesa su suministro cuando se agota, lo que resulta en la muerte celular. A continuación se muestra un bosquejo general de los pasos anaeróbicos. Sigue la organización de Karp.
RESPIRACION DE BACTERIAS,HONGOS ETC…
¿Cómo respiran las bacterias? Las bacterias son pequeños organismos unicelulares que pueden ser tanto benéficas como dañinas para los seres humanos. Algunas formas de bacterias nos ayudan a vivir, como aquellas que ayudan a descomponer los alimentos en nuestros intestinos. Otras formas, como la bacteria que causa la peste bubónica, puede matar a una persona si no es tratada. Hay muchos tipos diferentes de bacterias y ellas respiran utilizando diferentes métodos. Los dos métodos principales de la respiración bacteriana son la respiración aeróbica y la respiración anaeróbica. ¿Cómo respiran las bacterias aeróbicas? Las formas de respiración aeróbica de bacterias requieren de oxígeno para vivir. Éstas utilizan el oxígeno como combustible que les ayuda a quemar energía y las provee con la energía necesaria para vivir. Este tipo de respiración bacteriana es el mismo tipo que utilizan los seres humanos, de ahí el término "ejercicio aeróbico". El principal subproducto de la respiración aeróbica de las bacterias es el dióxido de carbono. ¿Cómo respiran las bacterias anaeróbicas?
Muchos tipos de bacterias respiran anaeróbicamente. En otras palabras, pueden atravesar el proceso de respiración sin la presencia de oxígeno. En vez de utilizar oxígeno para ayudarles a quemar la energía en su alimento, esos tipos de bacterias usan otros químicos producidos naturalmente para crear reacciones químicas y liberar la energía que necesitan. Los químicos producidos naturalmente utilizados incluyen nitratos, sulfatos y dióxido de carbono. La respiración anaeróbica en bacterias por lo general crea muchos subproductos. Muchos de esos subproductos pueden ser tóxicos o peligrosos para los seres humanos e incluyen etanol e hidrógeno.
¿respiración hongos? Las setas en si son por así decirlo las ''flores'' de los hongos, la parte mas visible, pero el hongo la mayor parte del año esta en el suelo como hifas, filamentos de células parecidos a una maraña de pelos, la seta es una 'sombrilla' formada por muchas hifas entrecruzadas y apelotonadas, como una malla. Cada célula del hongo se nutre, reproduce y respira como cualquier ser vivo, intercambia gases del aire por su propio metabolismo. Así, toda la estructura y superficie de la seta respira, tal como una lombriz de tierra respira por su piel húmeda [esto facilita la expulsión del dióxido de carbono y la absorción del oxigeno] sin necesidad de que tal lombriz tenga pulmones RESPIRACIÓN en HONGOS: Algunos Hongos tienen respiración ANAERÓBICA, que se realiza sin presencia del oxigeno libre (lo toman de algún compuestos) y otros tienen Respiración AERÓBICA. De los microorganismos AERÓBICOS estrictos se encuentran a los ESTRPTOMICETOS, que son hongos microscópicos productores de antibiótico. También son aeróbicos la mayoría de los hongos filamentosos, como el PENICILLUM NOTATUM, productor de la penicilina. Las LEVADURAS son microorganismos facultativos que pueden RESPIRAR o FERMENTAR (ANAEROBIO). El metabolismo anaeróbico, como la fermentación, es menos eficiente que la respiración, ya que la primera no aprovecha toda la energía de las moléculas como los azúcares. Algunos productos, como por ejemplo el alcohol etílico, son excretados por la levadura como producto de
desecho, ya que en ausencia de oxígeno este producto no puede ser aprovechado en su totalidad.
¿respiración en protistas? El R. Protista realiza la respiración celular anaerobia( las levaduras) y la aerobia en algas unicelulares, utilizan la Difusión simple para la incorporación del O2 y salida del CO2.
¿respiración en plantas? Los vegetales o plantas, de los que se conocen más de un millón de especies, fueron los primeros seres vivos que aparecieron en la tierra. Son los productores del oxígeno indispensable para la vida animal y de la creación primaria de alimentos que sirven como base de la cadena de consumidores animales.
Las plantas adoptan infinidad de formas y tamaños y habitan en cualquiera de las condiciones posibles de vida en la tierra. Todos ellos tienen unas características que los distinguen de los animales: Los vegetales sintetizan su propio alimento mediante la fotosíntesis. Los animales se nutren de alimentos ya elaborados por las plantas y otros animales. Los animales y los vegetales se complementan. Si se encierra una planta muere por falta de dióxido de carbono. Igualmente le sucede a un animal por falta de oxígeno. Si ambos se encierran juntos sobreviven. La planta aprovecha el dióxido de carbono del animal y éste el oxígeno desprendido por la planta. Los vegetales normalmente están fijos en el suelo. Los animales tienen la facultad de moverse y trasladarse de un lugar a otro. Los vegetales responden muy lentamente a los cambios de ambiente. Los animales reaccionan rápidamente a cualquier estímulo. Los vegetales crecen en grosor y longitud durante toda su vida. Los animales, una vez alcanzada la madurez detienen su crecimiento. Las células vegetales tiene tabiques o membranas de celulosa que les dan soporte y rigidez. Las células animales tienen membranas delgadas y flexibles.
RESPIRACION EN ANIMALES La respiración es el intercambio de gases: la llegada de oxígeno (O 2) y la eliminación de dióxido de carbono (CO2). Este proceso ocurre desde los animales unicelulares hasta aquellos más especializados, como el hombre. Mientras más complejo es el animal, su sistema respiratorio debe cumplir mayores exigencias, por lo cual este sistema debe adaptarse a cada especie. El término respiración se aplica a dos procesos biológicos separados: 1) Al proceso químico de liberación de energía tras el metabolismo de los compuestos orgánicos, proceso que se denomina respiración interna o respiración celular. 2) A la respiración externa referida al proceso de intercambio de gases entre el organismo y su medio externo. En animales sencillos como protozoos, esponjas y celentéreos, el O2 disuelto en el agua pasa por difusión a las células y de la misma forma el CO2 se difunde al agua.
En animales que viven en ambientes húmedos o acuáticos como ciertos anélidos, algunos artrópodos y anfibios (que además tienen pulmones) respiran a través de la piel: es la respiración cutánea. En este tipo de respiración se necesita que la piel sea fina y permeable a los gases, además de estar continuamente.
RESPIRACION EN EL HOMBRE La respiración tiene lugar en el protoplasma de las células, donde el oxígeno, que transporta la hemoglobina de los hematíes, reacciona químicamente ("oxida" en lenguaje químico) con las sustancias nutritivas produciendo anhídrido carbónico y agua y liberando energía. La respiración es por tanto un proceso bioquímico celular.
- El proceso respiratorio en el hombre: respiración interna y externa En un organismo pluricelular es necesario un aparato que se ocupe de los intercambios de gases -captación de nuevo oxígeno, eliminación de anhídrido carbónico y vapor de agua- entre la sangre y el medio externo. El proceso respiratorio en el hombre se divide en respiración interna, constituida por un conjunto de complejos mecanismos químicos, y externa, que se da en el nivel de los capilares dentro del pulmón, y que lleva asociados una serie de órganos y sustancias diferentes. El aparato respiratorio cumple con esta función asegurando los intercambios gaseosos a través de la introducción (inspiración) y la sucesiva expulsión (espiración) de aire en el organismo. Estas dos fases se dan en los pulmones y órganos anexos. - Los pulmones
+ El proceso de hematosis Los pulmones son los órganos esenciales del aparato respiratorio, y dentro de ellos se desarrolla el proceso de la hematosis, es decir la transformación de la sangre procedente de las venas en sangre arterial.
+ Los pulmones, rodeados por una membrana: la pleura Los pulmones están rodeados por una membrana serosa, denominada pleura. Están situados en la caja torácica y apoyados sobre el diafragma, un gran músculo horizontal en forma de cúpula aplanada que divide la cavidad del tronco en dos mitades: tórax y abdomen. Los pulmones se apoyan sobre el diafragma por su parte más gruesa y ancha, y van estrechándose hasta acabar en punta, con el ápice dirigido hacia el cuello.
+ La contracción del músculo y la capacidad de la cavidad torácica La contracción del gran músculo horizontal determina un aplanamiento del diafragma que comprime las vísceras abdominales, aumentando de esta forma la capacidad de la cavidad torácica.
+ Entrada de aire camino a los pulmones: por la nariz, o por la boca El pulmón derecho es más grande que el izquierdo y está constituido por tres lóbulos, a diferencia del izquierdo que posee sólo dos. El aire llega a los pulmones a través de la nariz, que es la abertura respiratoria específica, o a través de la boca. En el primer caso la vía de entrada del aire es tortuosa: de ese modo el aire se calienta, es filtrado por los pelos de la cavidad nasal, y si es necesario humedecido a medida que se inhala. Desde la nariz el aire pasa a la faringe, un conducto común a los aparatos digestivo y respiratorio, y luego desciende por la laringe, donde se encuentran las cuerdas vocales. Sigue a continuación la tráquea, un largo tubo cilíndrico constituido por anillos cartilaginosos superpuestos. Tras un corto trecho, ésta se bifurca en dos ramas (bronquios) cada una de las cuales penetra en el pulmón correspondiente, subdividiéndose en ramas cada vez más pequeñas (árbol respiratorio).
+ Los alvéolos pulmonares Las ramificaciones bronquiales terminan en racimos de minúsculas cavidades ciegas llenas de aire, los alvéolos pulmonares, cuyas paredes son muy delgadas y bajo las cuales se encuentran los capilares sanguíneos. Los gases deben por tanto atravesar sólo dos pequeñas capas de células, la de la pared del capilar y la de la pared del alvéolo: los intercambios gaseosos resultan muy sencillos.
+ La capacidad de los pulmones durante los movimientos respiratorios La estructura del pulmón, que engloba los bronquios, es fibrosa y muy elástica, por lo que puede restringirse cuando el tejido se encuentra relajado y dilatarse cuando se tensa. Ello permite variar su capacidad durante los movimientos respiratorios. El diafragma y algunos delgados músculos van de una costilla a otra (músculos intercostales) son los músculos que en la respiración normal colaboran en el movimiento de inspiración. Durante la inspiración el diafragma se aplana y las costillas se desplazan ligeramente hacia adelante y hacia arriba: de esta manera aumenta la capacidad de la caja torácica, los pulmones se dilatan y el aire exterior penetra desde la nariz por la presión atmosférica.
+ La inspiración, un acto muscular que requiere trabajo continuo La inspiración es un acto muscular que requiere un trabajo continuo mientras dura la vida: el corazón, el diafragma y los músculos del tórax no pueden interrumpir su actividad ni siquiera un instante. A pesar de ello, mientras que las pulsaciones cardíacas son independientes de nuestra voluntad, los movimientos respiratorios son en parte automáticos y en parte voluntarios, dentro de unos límites, puesto que es posible retener la respiración celular durante un cierto tiempo.
Los músculos respiratorios están controlados por los impulsos nerviosos originados por el bulbo raquídeo, la parte inferior del encéfalo conectada con la médula espinal.
+ El centro respiratorio: dos grupos de células nerviosas En esta zona se encuentra el centro respiratorio, constituido por dos grupos de células nerviosas, el centro inspiratorio y el centro espiratorio. Las neuronas (células nerviosas) de la primera agrupación controlan la contracción del diafragma y de los músculos intercostales externos, que determinan los movimientos inspiratorios y tienen una actividad cíclica: se activan, se detienen y se vuelven a activar de forma autónoma, continuamente.
+ La expulsión del aire: relajación de los músculos contraídos La expulsión del aire sucede sólo de forma espontánea por la relajación de los músculos contraídos, salvo en casos accidentales o especiales (tos, estornudos, expulsión de un cuerpo extraño, hablar y cantar), en los que la frecuencia y la profundidad respiratoria aumentan porque entra en funcionamiento el centro espiratorio que estimula la musculatura intercostal interna. - Supuesto de accidente o enfermedad: respiración artificial En caso de accidente o enfermedad, la respiración es estimulada artificialmente: las técnicas más comunes son la respiración boca a boca y la ventilación a través de una esfera de goma unida a una máscara de anestesia.