Similitudes entre la respiración aeróbica y la fermentación
La respiración aeróbica, un proceso que utiliza oxígeno, y la respiración anaeróbica, un proceso que no utiliza oxígeno, son dos formas de respiración celular. Aunque algunas células pueden realizar sólo un tipo de respiración, la mayoría de las células utilizan ambos tipos, dependiendo de las necesidades del organismo. La respiración celular también se produce fuera de los macroorganismos, como procesos químicos, por ejemplo, en la fermentación. En general, la respiración se utiliza para eliminar los productos de desecho y generar energía.
Los procesos aeróbicos de la respiración celular sólo pueden producirse si hay oxígeno. Cuando una célula necesita liberar energía, el citoplasma (sustancia situada entre el núcleo de la célula y su membrana) y las mitocondrias (orgánulos del citoplasma que ayudan en los procesos metabólicos) inician intercambios químicos que ponen en marcha 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 trifosfato de adenosina (ATP) libera dióxido de carbono (CO2), un subproducto que debe ser eliminado del organismo. En las plantas, el proceso de liberación de energía de la fotosíntesis utiliza CO2 y libera oxígeno como subproducto.
Fermentación láctica
Todos los seres vivos deben disponer de fuentes constantes de energía para seguir realizando incluso las funciones vitales más básicas. Ya sea que esa energía provenga directamente del sol a través de la fotosíntesis o de la ingestión de plantas o animales, la energía debe ser consumida y luego transformada en una forma utilizable como el trifosfato de adenosina (ATP).
Muchos mecanismos pueden convertir la fuente de energía original en ATP. La forma más eficaz es la respiración aeróbica, que requiere oxígeno. Este método proporciona la mayor cantidad de ATP por cada aporte de energía. Sin embargo, si el oxígeno no está disponible, el organismo debe convertir la energía utilizando otros medios. Estos procesos que ocurren sin oxígeno se denominan anaeróbicos. La fermentación es una forma habitual de que los seres vivos produzcan ATP sin oxígeno. ¿Esto hace que la fermentación sea lo mismo que la respiración anaeróbica?
La respuesta corta es no. Aunque tienen partes similares y ninguna de ellas utiliza oxígeno, hay diferencias entre la fermentación y la respiración anaeróbica. De hecho, la respiración anaeróbica se parece mucho más a la respiración aeróbica que a la fermentación.
Comparar y contrastar la respiración aeróbica, la respiración anaeróbica y la fermentación
En la respiración aeróbica, el aceptor final de electrones es una molécula de oxígeno, el O2. Si se produce la respiración aeróbica, se producirá ATP utilizando la energía de los electrones de alta energía transportados por NADH o FADH2 a la cadena de transporte de electrones. Si no se produce la respiración aeróbica, el NADH debe ser reoxidado a NAD+ para ser reutilizado como transportador de electrones para que la glucólisis continúe. ¿Cómo se hace esto? Algunos sistemas vivos utilizan una molécula orgánica como aceptor final de electrones. Los procesos que utilizan una molécula orgánica para regenerar el NAD+ a partir del NADH se denominan colectivamente fermentación. Por el contrario, algunos sistemas vivos utilizan una molécula inorgánica como aceptor final de electrones; ambos métodos son un tipo de respiración celular anaeróbica. La respiración anaeróbica permite a los organismos convertir energía para su uso en ausencia de oxígeno.
El método de fermentación utilizado por los animales y algunas bacterias, como las del yogur, es la fermentación del ácido láctico (Figura 4.20). Esto ocurre de forma rutinaria en los glóbulos rojos de los mamíferos y en el músculo esquelético que tiene un suministro de oxígeno insuficiente para permitir que la respiración aeróbica continúe (es decir, en los músculos utilizados hasta el punto de fatiga). En los músculos, el ácido láctico producido por la fermentación debe ser eliminado por la circulación sanguínea y llevado al hígado para su posterior metabolización. La reacción química de la fermentación del ácido láctico es la siguiente:
Diferencia entre respiración anaeróbica y respiración aeróbica
La producción de energía requiere oxígeno. La cadena de transporte de electrones, donde se forma la mayor parte del ATP, requiere un gran aporte de oxígeno. Sin embargo, muchos organismos han desarrollado estrategias para llevar a cabo el metabolismo sin oxígeno, o pueden pasar de la respiración celular aeróbica a la anaeróbica cuando el oxígeno escasea.
Durante la respiración celular, algunos sistemas vivos utilizan una molécula orgánica como aceptor final de electrones. Los procesos que utilizan una molécula orgánica para regenerar NAD+ a partir de NADH se denominan colectivamente fermentación. Por el contrario, algunos sistemas vivos utilizan una molécula inorgánica como aceptor final de electrones. Ambos métodos se denominan respiración celular anaeróbica, en la que los organismos convierten la energía para su uso en ausencia de oxígeno.
Algunos procariotas, incluidas algunas especies de bacterias y arqueas, utilizan la respiración anaeróbica. Por ejemplo, el grupo de arqueas llamado metanógeno reduce el dióxido de carbono a metano para oxidar el NADH. Estos microorganismos se encuentran en el suelo y en el tracto digestivo de los rumiantes, como las vacas y las ovejas. Del mismo modo, las bacterias y arqueas reductoras de sulfato, la mayoría de las cuales son anaerobias, reducen el sulfato a sulfuro de hidrógeno para regenerar NAD+ a partir de NADH.