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POR QUÉ NECESITAMOS RESPIRAR

Cada respiración que se hace y cada latido del corazón ocurren porque las células necesitan oxígeno. Para satisfacer la demanda celular de oxígeno, la sangre fluye de color rojo con hemoglobina. Gran parte de la anatomía y fisiología humanas está dedicada a asegurar un suministro adecuado de oxígeno y proporcionar oxígeno suficiente es una preocupación central para los anestesiólogos, astronautas y buzos. El ejercicio aumenta la necesidad de oxígeno, como todos lo saben por experiencia. Este oxígeno se usa para impulsar el metabolismo celular al proporcionar energía mediante la vía bioquímica de la respiración, gran parte de la cual ocurre dentro de las mitocondrias, que como se recordará del capítulo 1, surgieron de bacterias que asumieron su residencia en los ancestros tempranos de las células eucariotas. Así que la próxima vez que el lector se encuentre jadeando después de subir corriendo por las escaleras, tómese un momento para contemplar el hecho de que el oxígeno que tan desesperadamente intenta aspirar es consumido por endosimbiontes derivados de bacterias que viven dentro de las células. En este capítulo se revisará cómo se acopla el oxígeno con la producción de energía y qué papel tienen las mitocondrias en el proceso.

Vasos sanguíneos del corazón y los pulmones. La sangre con bajo contenido de oxígeno (mostrada con los vasos de color azul) se expone al oxígeno en los pulmones, donde se vuelve rica en oxígeno, como se indica por los vasos de color rojo.

FUENTE: Ralph Hutchins / Getty Images, Inc.

5.1 ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA MITOCONDRIA

Durante los primeros 2 000 millones de años de vida en la Tierra, la atmósfera estaba formada sobre todo por moléculas reducidas, como el hidrógeno molecular (H2), el amoniaco (NH3) y el agua (H2O). En este periodo, el planeta estaba poblado por seres anaerobios; organismos que capturaban y utilizaban energía mediante un metabolismo independiente del oxígeno (anaeróbico), como la glucólisis y la fermentación (figs. 3–24 y 3–29). Luego, hace 2 400 a 2 700 millones de años, aparecieron las cianobacterias, una nueva clase de organismos que realizaba un tipo original de proceso fotosintético, en el que se dividían las moléculas de agua y se liberaba oxígeno molecular (O2). En algún punto después de la aparición de las cianobacterias, la atmósfera de la Tierra empezó a acumular cantidades significativas de oxígeno, lo que estableció la base para un cambio espectacular en los tipos de organismos que habitarían el planeta.

Como se explica en el capítulo 2, el oxígeno molecular puede ser una sustancia muy tóxica, puesto que une electrones adicionales y reacciona con diversas moléculas biológicas. La presencia de dicho elemento en la atmósfera debió ser un factor muy importante para la selección ...

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