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¿POR QUÉ NECESITAMOS RESPIRAR?

Cada vez que usted respira y cada vez que su corazón late ocurre porque sus células necesitan oxígeno. Para satisfacer la demanda celular de oxígeno, nuestra sangre se torna roja con la hemoglobina. Gran parte de la anatomía y fisiología humana se dedica a garantizar el suministro adecuado y suficiente de oxígeno, lo cual es una preocupación importante para los anestesiólogos, astronautas y buzos. Como todos saben por experiencia, el ejercicio físico aumenta nuestra necesidad de oxígeno. Este se utiliza para potenciar el metabolismo celular al proporcionar energía a través de la vía bioquímica de la respiración, gran parte de la cual tiene lugar dentro de las mitocondrias las que, como recordamos del capítulo 1, surgieron de las bacterias que se instalaron en los primeros antepasados de las células eucariotas. Así que la próxima vez que se encuentre sin aliento después de subir un tramo de escaleras, tómese un momento y contemple el hecho de que el oxígeno que está tratando de absorber tan desesperadamente es consumido por endosimbiontes derivados de bacterias que viven dentro de sus células. En este capítulo aprenderá cómo el oxígeno se acopla a la producción de energía y qué función desempeñan las mitocondrias durante el proceso respiratorio.

Vasos sanguíneos del corazón y los pulmones. La sangre pobre en oxígeno (mostrada por vasos azules) está expuesta al mismo en los pulmones, donde se hace rica en oxígeno, como lo indican los vasos rojos

FUENTE: Ralph Hutchings/Getty Images, Inc.

5.1 ESTRUCTURA MITOCONDRIAL Y FUNCIÓN

Durante los primeros dos mil millones de años en que existió vida en la Tierra, la atmósfera estaba compuesta principalmente por moléculas reducidas, como hidrógeno molecular (H2), amoniaco (NH3) y H2O. La Tierra de este periodo estaba poblada por anaerobios —organismos que capturaban y utilizaban energía por medio del metabolismo independiente del oxígeno (anaeróbico), como la glucólisis y la fermentación (figuras 3–24 y 3–29)—. Luego, hace 2 400 a 2 700 mil millones de años, aparecieron las cianobacterias, una nueva clase de organismo que llevaba a cabo un nuevo tipo de proceso fotosintético, en el que las moléculas de agua se dividían y se liberaba oxígeno molecular (O2). En algún momento después de la aparición de las cianobacterias, la atmósfera de la Tierra comenzó a acumular niveles significativos de oxígeno, lo que estableció el escenario para un cambio dramático en los tipos de organismos que vendrían a habitar el planeta.

Como se discute en la Ionización, el oxígeno molecular puede ser una sustancia muy tóxica, tomando electrones extras y reaccionando con una variedad de moléculas biológicas. La presencia de oxígeno en la atmósfera debe haber sido un poderoso agente para la selección natural. Con el tiempo, evolucionaron especies que no solo estaban ...

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