Porque LEO va GER. Dejame explicar.
El oxígeno tiene una poderosa atracción para los electrones, que se llama electronegatividad. Esto le da al oxígeno la capacidad de alejar los electrones de casi cualquier otro átomo si los necesita. Los químicos dicen que el oxígeno es “infeliz” si no tiene una carga completa de electrones en sus carcasas de valencia, por lo que reacciona con otros átomos o moléculas que mantienen sus electrones con menos poder, quitándoles sus electrones. La clave aquí es que cuando se rompen los enlaces de una molécula de “combustible”, la energía contenida en estos enlaces químicos se libera.
Figura 1: Tabla periódica con electronegatividad listada para cada elemento (grandes números azules). El oxígeno se encuentra en la parte superior derecha y, en 3.5, tiene la segunda electronegatividad más alta de cualquier elemento.
Lo que el cuadro anterior nos dice es que, en una competencia por electrones, el oxígeno ganará casi todo el tiempo, incluso si eso significa romper los enlaces químicos entre otros átomos.
Los combustibles utilizados por los sistemas biológicos tienen muchos electrones y contienen energía potencial en los enlaces químicos formados por sus electrones. El oxígeno no puede esperar para sacar estos electrones, liberando energía en combustibles biológicos como la glucosa. Los enlaces con hidrógeno son uno de los más débiles en términos de aferrarse a sus electrones. Los combustibles como la glucosa, otros azúcares y las grasas tienen hidrógeno en abundancia. A medida que el oxígeno reacciona con estos combustibles en una célula (utilizando una compleja variedad de enzimas, orgánulos y cofactores, pero ese es un tema para otro día), elimina los electrones energéticos de la molécula de combustible, esencialmente oxidante (o “combustión”). “) eso. La energía que se libera durante este lento proceso de combustión biológica, impulsado enzimáticamente, es luego capturada por moléculas como el ATP, que actúa como la moneda de energía para la célula. El ATP se utiliza para potenciar casi todo en la célula, incluida la síntesis de moléculas (ADN, proteínas, lípidos, etc.), el movimiento (por ejemplo, el movimiento de las fibras de actina contra la miosina que causa el movimiento muscular), el transporte de moléculas (por ejemplo, las moléculas a través de la membrana celular); Sodio y cloruro dentro y fuera de las neuronas para crear impulsos nerviosos) y almacenamiento de energía como glucógeno y gluconeogénesis. Una advertencia: las plantas tienen una fuente de energía que no proviene de moléculas reducidas, sino de ciertas longitudes de onda de la luz y se usa principalmente para sintetizar glucosa.
La oxidación no biológica libera energía también
Vemos lo mismo en la naturaleza con petróleo, madera, hierro, aluminio y muchos otros. Donde la madera se quema en presencia de oxígeno, y la energía se libera en forma de plasma caliente y calor, o fuego. Todos los productos derivados del petróleo son solo cadenas de carbono que solo tienen enlaces con átomos de hidrógeno. Al igual que en nuestros cuerpos, los enlaces con estos hidrógenos contienen una gran cantidad de energía potencial. Entonces, cuando el oxígeno está presente, puede quemarse (u oxidarse rápidamente), liberando calor.
El hierro y el aluminio se oxidan. El hierro se oxida cuando entra en contacto con el oxígeno. El nombre químico para el óxido es óxido de hierro III. Contrariamente a la creencia popular, el aluminio se oxida … rápidamente. Más rápido que el hierro. Tan rápidamente que el brillo apagado que asociamos con el aluminio es una capa de óxido de aluminio. Esta capa tiene un grosor de solo 4 nm (nm significa nanómetros, o mil millonésimas de metro). El metal solo se oxida tan rápidamente que la capa de “óxido” protege el aluminio debajo de él de la exposición al oxígeno.
Volver a LEO va GER
Por lo tanto, LEO significa perder electrones = oxidación. GER significa Ganancia de Electrones = Reducción. En los sistemas biológicos, la energía se almacena reduciendo las moléculas para crear glucosa, lípidos y grasas; y la oxidación se utiliza para eliminar la energía almacenada de la glucosa, los lípidos y las grasas para crear una molécula que se convierte en la moneda de energía de la célula, la mayoría de las veces ATP. Entonces, el oxígeno se usa para robar electrones de las moléculas de combustible (LEO; oxidación), y en el proceso reduce (GER) el oxígeno, generalmente al agua. Tenga en cuenta que para que se produzca la oxidación, otra molécula debe liberar electrones al oxígeno, por lo que una oxidación de una molécula significa la reducción concomitante de otra. El punto central de estas reacciones químicas es que a medida que la molécula de combustible se oxida, la energía se libera y luego se captura, con mayor frecuencia por el ATP, en una serie compleja de reacciones entre muchas enzimas y sustratos. Entonces, a nivel celular, necesitamos oxígeno para crear una molécula energética que pueda usarse fácilmente para impulsar reacciones químicas en toda la célula. La forma en que la hemoglobina en los glóbulos rojos transmite el oxígeno de los pulmones a las células debe ser el tema de otra publicación.
Para ver cómo se usa la glucosa y la fosforilación para impulsar las células, vea la respuesta de mi post Mark Cross a ¿Qué es la fosforilación a nivel de sustrato? ¿Cuáles son algunos ejemplos?
NOTA: Samuel ha proporcionado una excelente respuesta para la otra parte de la pregunta acerca de qué seres vivos no requieren oxígeno.
(Crédito de la imagen: Wikipedia Commons) 
(Crédito de la imagen: Pearson Education)