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Cuándo se habla de respiración aerobia y respiración anaerobia, no hablamos del intercambio de gases entre el organismo y el medio sino de dos tipos de respiración celular, también llamada respiración interna, que es el conjunto de procesos bioquímicos destinados a sintetizar ATP (Adenosin Trifostato), molécula que almacena energía en forma aprovechable por las células para el resto de sus funciones.

En ambos tipos de respiración se oxida una molécula orgánica completamente hasta sustancias inorgánicas, por ejemplo la glucosa se oxida hasta H2O y CO2, e interviene la conocida como cadena de transporte de electrones o cadena respiratoria. A lo largo de esta cadena, los electrones cedidos en los procesos oxidativos se van moviendo hasta llegar a un aceptor final de electrones. Este aceptor final puede ser el oxígeno, en el caso de la respiración aerobia, u otra sustancia oxidante como el nitrato o el sulfato, en el caso de la respiración anaerobia.

Es muy frecuente hablar de la respiración anaerobia en el ser humano pero lo cierto es que las células humanas sólo realizan respiración aerobia pudiendo realizar fermentación si no hay oxígeno disponible. La fermentación es también un proceso anaerobio (sin oxígeno) pero la molécula orgánica de partida no es degradada completamente hasta moléculas inorgánicas y tampoco interviene nada parecido a una cadena de transporte de electrones, por lo que no se puede considerar como un proceso de respiración celular.

Por tanto, no es correcto hablar de respiración anaerobia en el ser humano. Puede que el origen de esta confusión sea que la respiración aerobia se divide en dos etapas, una de ellas llamada etapa anaerobia (glicólisis) y otra llamada etapa aerobia (ciclo de Krebs y cadena respiratoria), pudiendo confundirse la etapa anaerobia con “respiración” anaerobia.

La fermentación láctica

En el ser humano la principal vía de obtención de energía es la oxidación de la glucosa mediante respiración aerobia pero cuándo no hay oxígeno disponible las células pueden realizar fermentación de la glucosa hasta ácido láctico para seguir obteniendo energía. La fermentación aparece cuándo la demanda de oxígeno es superior a la disponibilidad, lo que ocurre generalmente en tejido muscular cuándo realiza una actividad intensa. La concentración sanguínea de lactatos (la forma en la que se encuentra disuelto el ácido láctico) en reposo es de 1 – 2 mmol/L y puede llegar hasta 20 mmol/L durante un ejercicio intenso.

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La fermentación láctica parte de glucosa. Una molécula de glucosa es transfomada en dos moléculas de piruvato y dos moléculas de NADH (nicotinamida adenina dinucleótido). Este proceso es conocido como glicólisis y es una etapa común entre la fermentación y la respiración. La glicólisis consume dos moléculas de ATP (adenosin trifostato) y produce cuatro, por lo que hay un rendimiento neto de 2 ATP, que es la molécula que las células utilizan de forma directa como fuente energética para las reacciones biológicas.

Rutas catabólicas de la glucosa en el humano
Rutas catabólicas de la glucosa

Lo que ocurre después de la glicólisis es lo que diferencia la fermentación de la respiración. En la respiración, el piruvato entraría en el ciclo de Krebs y el NADH entraría en la cadena de transporte de electrones. Estos procesos tienen lugar en la mitocondria y producen más ATP. En la fermentación el piruvato es reducido hasta ácido láctico como producto final sin obtención de más ATP; la fermentación es mucho menos eficiente que la respiración aerobia.

Las condiciones anaerobias para que ocurra la fermentación láctica suelen aparecer ante ejercicio intenso. Las células musculares demandarán mucho más oxígeno del que les llega a través de la circulación sanguínea disparándose la fermentación de la glucosa y la producción de ácido láctico. Este ácido láctico es el responsable de la aparición de la fatiga muscular y por eso es tan importante en el ámbito deportivo. La resistencia al ácido láctico y su metabolización determinan el Índice de Fatiga y la capacidad de recuperación tras un ejercicio intenso.

El ácido láctico producido en los músculos va pasando a la circulación sanguínea y va siendo metabolizado paulitinamente, sobre todo en el hígado dónde se transforma en glucosa mediante gluconeogénesis. El ciclo de producción de ácido láctico a partir de glucosa en las células musculares y su transformación hepática de nuevo en glucosa se conoce como ciclo de Cori y tiene un papel muy importante en el reciclaje del ácido láctico que de esta forma estaría de nuevo disponible para la respiración aerobia, mucho más eficiente que la fermentación.

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