Biografía de la Respiración Celular

Probablemente las siglas ATP, que definen a una molécula química llamada Trifosfato de Adenosina, resultan conocidas para la mayoría de las personas. Probablemente también las conexiones entre neuronas que se despiertan con esa palabra llevarán al escucha a recordar que este ATP, está relacionado con el metabolismo, y en algunos casos, relacionado con la transferencia de energía que ocurre en los sistemas biológicos, que forman parte esencial de los seres vivos. El ATP, podría compararse con un tipo de moneda de cambio universal cuando nos referimos a la energía que necesitan cada una de las células para funcionar. En efecto las células funcionan generando moléculas de ATP, que acumulan energía en forma de enlaces químicos a partir de la transformación metabólica de los alimentos que se consumimos, de manera que posteriormente, cuando la célula necesita realizar una función específica, se rompen estos enlaces en las moléculas de ATP para liberar la energía contenida en ellos, y así permitir que ocurran las distintas reacciones químicas necesarias para realizar sus propósitos, a esto es a lo que se le conoce como Metabolismo. Sin embargo una definición alterna de la palabra metabolismo, consiste en asumirla como que a través de estas secuencias de reacciones químicas, llamadas en Biología, rutas metabólicas, la naturaleza encontró una manera en la cual, puede fluir la energía, a través de los sistemas biológicos, es decir, los seres vivos. Cada especie podría considerarse como una vía diferente que ha encontrado la naturaleza para que ocurra este flujo. Es decir que las distintas especies, se constituyen como estrategias del universo para que fluya la energía y se distribuya en un sistema. El proceso de la evolución a lo largo del tiempo ha logrado que a su vez algunos grupos de seres vivos desarrollen de manera particular otras vías alternas, o procesos metabólicos que resultan propios y que se constituyen también como formas alternas para que ocurra este flujo de energía. De esta manera el metabolismo, se puede entender como un manera que tiene la vida y concretamente cada grupo de seres vivos para permitir el flujo de la energía y la materia, que según la Teoría de la Relatividad propuesta en 1916 por Albert Einstein son dos formas alternas de esencialmente lo mismo. A pesar de lo anterior, dentro del metabolismo se pueden definir algunos procesos que resultan universales para la vida, es decir que todos los seres vivos, a pesar de las diferencias, tienen en mismo esquema básico de funcionamiento, la vida se desarrolla a partir de formas antiguas y eficientes de transformar la materia y la energía, y ese legado se comparte hoy por muchos tipos de seres vivos, uno de estos procesos, es la transformación de las moléculas de glucosa en energía, siendo este proceso diferenciado por la presencia del oxígeno, en caso de que haya oxígeno, el proceso bioquímico se conoce como Respiración Celular, en caso de ausencia de oxígeno, al proceso se le conoce como Fermentación. El proceso de oxidación de la glucosa, ocurre en varias etapas y en diferentes contextos, sin embargo de manera general esta sustancia química se constituye como el mecanismo primario de obtención de energía que llevan a cabo todos los seres vivos. Entender los distintos tipos de Fermentación como el proceso de la Respiración Celular, resulta de vital importancia en los profesionales del área de la Salud, dado que alteraciones en estos procesos pueden llevar a la aparición de lesiones en atletas, o al desarrollo de condiciones patológicas como la Diabetes, Infartos, algunos tipos de Cáncer, alteraciones de la Bioenergética muscular, algunas enfermedades del sistema nervioso, entre otros. Si bien catabolismo de la glucosa, forma parte de los contenidos de los cursos de Biología, Bioquímica y Fisiología entre otros, el contexto en el cual se dan los descubrimientos que permitieron entender el proceso así como su línea temporal, está poco definidos en la mayoría de los textos, y este tipo de información resulta necesaria para entender el contexto en el cual se dieron esos descubrimientos, contexto que resulta de importancia a su vez para la integración de estos conocimientos en la aplicación concreta de los mismos. Aquellos que nos dedicamos a la Educación y a la Divulgación de la ciencia, entendemos la importancia que tiene la investigación sobre la evolución de los conceptos científicos y los acontecimientos que permitieron ir mejorando las explicaciones de los procesos que describe la ciencia, esto con la finalidad de ayudar a identificar aspectos y temas que se constituyen como obstáculos y proporciona herramientas valiosas para el diseño de nuevas formas de pensamiento. Uno de los campos del conocimiento más importantes, para entender cómo funcionan los seres vivos, es la respiración. Sin embargo, su comprensión es difícil debido a las abstracciones que con lleva, a las representaciones que se tienen de ella al gran número de procesos que involucra y a las dificultades propias del proceso de enseñanza aprendizaje. El proceso que llevó a entender el metabolismo oxidativo de la glucosa, fue difícil, pero permitió el desarrollo de tecnologías, la integración de métodos de observación, la deducción científica, el desarrollo gradual de ideas, ideas que se modifican a la luz de la evidencia y que terminó por otorgar múltiples premios Nobel a muchos de los científicos que a lo largo del tiempo fueron parte de la historia que vamos a revisar el día de hoy. En nuestro viaje de hoy haremos un recorrido por la historia, tratando de abarcar secuencialmente los acontecimientos que permitieron al ser humano entender como ocurre este proceso de transformación de la glucosa en energía, ya que su entendimiento resulta de vital importancia en la formación y ejercicio profesional de muchos tipos de profesionales en el campo de la salud, para desarrollar capacidades a nivel cognitivo en los profesionales, pero también por las implicaciones que las alteraciones del metabolismo tienen en procesos patológicos, pero que también tiene influencia en otros campos como por ejemplo la industria y la evolución. Música del capítulo Lorne Balfe - Hans Zimmer - Genius - National Geographic Original Series Soundtrack Supersillyus Music - Lorne Balfe - Genius Main Theme (Rearranged) Gilles Nuytens - Steve Jablonsky - Transformers - Autobots Theme [Extended] 8 Bit Universe - Thriller (8 Bit Remix Cover Version) Dirty Loops & Cory Wong - Thriller Enlaces Barnett, J.A. (1998), A history of research on yeasts 1: Work by chemists and biologists 1789–1850. Yeast, 14: 1439-1451. Disponible en: https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0061(199812)14:16<1439::AID-YEA339>3.0.CO;2-Z Barnett, J.A. (2000), A history of research on yeasts 2: Louis Pasteur and his contemporaries, 1850–1880. Yeast, 16: 755-771. Disponible en: https://doi.org/10.1002/1097-0061(20000615)16:8<755::AID-YEA587>3.0.CO;2-4 Barnett, J.A. (2003), A history of research on yeasts 5: the fermentation pathway. Yeast, 20: 509-543. Disponible en: https://doi.org/10.1002/yea.986 Barnett, J.A. (2003), A history of research on yeasts 6: the main respiratory pathway. Yeast, 20: 1015-1044. Disponible en: https://doi.org/10.1002/yea.1021 CARBONERO ZALDUEGUI P. BIOQUÍMICA DE LAS FERMENTACIONES. 1975. Monogafías de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos. Universidad Politénica de Madrid. Disponible en: https://oa.upm.es/55235/1/FERMENTACIONES.pdf Castellano Estornell G, Fagoaga García C. Sarrión Sos I.,Vega Bello M. Burguete Miguel E. 2018. DESCUBRIMIENTOS CIENTÍFICOS Y SU CONTEXTO FILOSÓFICO Y SOCIAL. PROYECTO DE INNOVACIÓN DOCENTE CURSO 2017-2018. Universidad Católica de Valencia. Disponible en: https://riucv.ucv.es/bitstream/handle/20.500.12466/634/REVISTA%20INNOVACI%C3%93N%20DOCENTE%20FINAL.pdf?sequence=1&isAllowed=y Fani, R. 2012 The Origin and Evolution of Metabolic Pathways: Why and How did Primordial Cells Construct Metabolic Routes?. Evo Edu Outreach 5, 367–381. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s12052-012-0439-5 Faulkner F. & Robb D.C. (s.f). The Physiological Theory Of Fermentation By Louis Pasteur. Disponible en: https://biotech.law.lsu.edu/cphl/history/articles/pasteur.htm#paperI Hu J. 2021. Cell Respiration — Energy Production of Cells. Advances in Social Science, Education and Humanities Research, volume 634. p77-80. Disponible en: https://www.atlantis-press.com/article/125969197.pdf Kalckar H.M. 1991. 50 YEARS OF BIOLOGICAL RESEARCH—FROM OXIDATIVE PHOSPHORYLATION TO ENERGY REQUIRING TRANSPORT REGULATION Annual Review of Biochemistry. 60:1, 1-38. Disponible en: https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.bi.60.070191.000245 Krebs HA, Johnson WA. Metabolism of ketonic acids in animal tissues. Biochem J. 1937 Apr;31(4):645-60. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1266984/pdf/biochemj01050-0164.pdf Krebs HA, Johnson WA. Acetopyruvic acid (alphagamma-diketovaleric acid) as an intermediate metabolite in animal tissues. Biochem J. 1937 May;31(5):772-9. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1267003/pdf/biochemj01049-0070.pdf Krebs, H.A. (1937). "The Intermediate Metabolism of Carbohydrates". The Lancet. 230 (5952): 736–738. Disponible en: doi:10.1016/S0140-6736(00)88690-0. Krebs, HA; Salvin, E; Johnson, WA (1938). "The formation of citric and alpha-ketoglutaric acids in the mammalian body". The Biochemical Journal. 32 (1): 113–7. Disponible en: doi:10.1042/bj0320113. Krebs, HA (1938). "Micro-determination of alpha-ketoglutaric acid". The Biochemical Journal. 32 (1): 108–12. Disponible en: doi:10.1042/bj0320108 Krebs, H.A. (1970). The History of the Tricarboxylic Acid Cycle. Perspectives in Biology and Medicine 14(1), 154-172. Disponible en: https://doi.org/10.1353/pbm.1970.0001. Kresge N., Simoni D., Hill R.L. 2005. Otto Fritz Meyerhof and the Elucidation of the Glycolytic Pathway. THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY Vol. 280, No. 4, p. e3. Disponible en: https://www.jbc.org/action/showPdf?pii=S0021-9258%2820%2976366-0 Kresge, N.; Simoni, R. D.; Hill, R. L. (27 de mayo de 2005). «Fritz Lipman and the discovery of Coenzyme A». Journal of Biological Chemistry 280 (21): e18. Disponible en: https://web.archive.org/web/20190412153806/http://www.jbc.org/content/280/21/e18 Lahiri S. 2000. Historical perspectives of cellular oxygen sensing and responses to hypoxia. Journal of Applied Physiology. 88:4, 1467-1473. Disponible en: https://journals.physiology.org/doi/epdf/10.1152/jappl.2000.88.4.1467 Laín-Entralgo P. (2012). El cuerpo humano: Oriente y Grecia antigua. Biblioteca Virtual Miguel de Cervantes. Disponible en: https://www.cervantesvirtual.com/nd/ark:/59851/bmc6m3v5 Leloir L.F. 1942. Metabolismo intermedio de los Hidratos de Carbono. MEDICINA. Tomo 2. p.3-14. Disponible en: https://ri.conicet.gov.ar/bitstream/handle/11336/141032/LFL-PI-O-ART.43.pdf?sequence=1&isAllowed=y Martin WF (2020) Older Than Genes: The Acetyl CoA Pathway. and Origins. Front. Microbiol. 11:817. Disponible en: doi: 10.3389/fmicb.2020.00817 Meyerhof O.; RECENT INVESTIGATIONS ON THE AEROBIC AND AN-AEROBIC METABOLISM OF CARBOHYDRATES . J Gen Physiol 7 March 1927; 8 (6): 531–542. Disponible en: doi: https://doi.org/10.1085/jgp.8.6.531 Quesada Núñez B. 2011. “La respiración celular: Representaciones y conceptos de los estudiantes de bachillerato de la Institución Educativa Departamental Serrezuela de Madrid y de la Fundación Universitaria Juan N. Corpas”. Tesis. Universidad Nacional de Colombia Disponible en: https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/handle/unal/10188/186348.2012.pdf?sequence=1&isAllowed=y Schlenk F (1997) "Early Research on Fermentation — a Story of Missed Opportunities" pp. 43–50 in New Beer in an Old Bottle: Eduard Buchner and the Growth of Biochemical Knowledge (ed. A. Cornish-Bowden), Universitat de València, Valencia, Spain. This chapter originally appeared in Trends Biochem. Sci. 10, 252–254 (1985) Early Research on Fermentation — a Story of Missed Opportunities Archived 2012-02-07 at the Wayback Machine. Disponible en: https://web.archive.org/web/20120207154746/http://bip.cnrs-mrs.fr/bip10/schlenk.htm