La aparición del oxígeno en la atmósfera terrestre hace unos 2.400 millones de años (Gran Oxidación) permitió la selección y el desarrollo de estructuras celulares especializadas y organismos multicelulares. La eficiencia energética ofrecida por la respiración aeróbica (que utiliza oxígeno) hizo posible este desarrollo.
El dioxígeno (O₂), la forma molecular del oxígeno gaseoso que respiramos, es indispensable para la mayoría de los organismos vivos porque juega un papel central en la producción de energía celular. Este proceso, llamado Respiración Celular Aeróbica, se lleva a cabo principalmente en las mitocondrias de las células eucariotas.
Sin oxígeno, nuestras células no podrían producir eficientemente el ATP (adenosina trifosfato), la molécula energética universal que alimenta todas las funciones biológicas.
El oxígeno es el último aceptor de electrones en la cadena de transporte de electrones situada en la membrana interna de las mitocondrias. El oxígeno interviene, por lo tanto, como aceptor final de electrones en la cadena respiratoria, permitiendo la producción de energía a partir de las moléculas de Adenosina Trifosfato (ATP).
La producción de ATP (C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃) a partir de la glucosa (C₆H₁₂O₆) y el dioxígeno (O₂) es un proceso complejo llamado respiración celular aeróbica (30-38 ATP producidos por glucólisis). Sin oxígeno, el rendimiento energético cae considerablemente (solo 2 ATP por glucólisis).
¡Esta transformación es la clave del metabolismo energético de los organismos aeróbicos!
La glucosa (C₆H₁₂O₆) es una estructura química rica en electrones (12 enlaces C-H oxidables). Durante su degradación metabólica, los enlaces de la glucosa se rompen, liberando fácilmente electrones para un aceptor como el oxígeno.
Los electrones transferidos al oxígeno (O₂), a través de la cadena respiratoria mitocondrial, generan un gradiente de protones (H⁺). El flujo de H⁺ alimenta la ATP sintasa. O₂ garantiza la evacuación de los e⁻ y el mantenimiento del gradiente.
ATP (C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃)
Una privación de oxígeno (hipoxia) provoca rápidamente disfunciones celulares. Después de solo unos minutos sin oxígeno, las células cerebrales comienzan a morir, lo que explica por qué la asfixia es tan rápidamente mortal.
Los organismos pluricelulares anaerobios estrictos son extremadamente raros, ya que la mayoría de los seres multicelulares dependen de la respiración aeróbica para su alta demanda energética. Sin embargo, existen algunas excepciones notables, principalmente en entornos extremos pobres en oxígeno, como Henneguya salminicola (Parásito del salmón), Loricifera (Ecosistemas anóxicos de los fondos marinos), Nematodos de los Sedimentos Profundos, Hongos Anaeróbicos.
