Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2020

Bloque 2. LA CÉLULA VIVA. MORFOLOGÍA, ESTRUCTURA Y FISIOLOGÍA CELULAR. Se deberá escoger DOS de los siguientes cuatro cuestiones (3 puntos):

Cuestión 2.3. Respecto a la respiración aerobia de la glucosa:
a) Indique cada una de sus etapas y en qué lugar de la célula ocurren (0,5 puntos)
b) Describa cada una de dichas etapas, señalando los substratos iniciales y los productos finales de cada una. (0,5 puntos)
c) Complete la descripción anterior añadiendo el balance de oxidación/reducción y energético. (0,5 puntos)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{sus}}\mathbf{\text{etapas}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{ocurren}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\text{Etapa}$	$\text{Localizaci}\acute{\text{o}}\text{n}$
Glucólisis	Citosol
Descarboxilación oxidativa del piruvato	Matriz mitocondrial
Ciclo de Krebs	Matriz mitocondrial
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa	Membrana mitocondrial interna (crestas)

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Describa}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{dichas}}\mathbf{\text{etapas,}}\mathbf{\text{se}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{alando}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{substratos}}\mathbf{\text{iniciales}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{productos}}\mathbf{\text{finales}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{una.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

La glucólisis parte de la glucosa y la escinde en dos moléculas de ácido pirúvico. Tras invertir dos ATP en la fase de activación y obtener cuatro en la de beneficio, rinde dos piruvatos, dos ATP netos y dos NADH.

La descarboxilación oxidativa parte del ácido pirúvico, que ha entrado en la mitocondria. El complejo de la piruvato deshidrogenasa le retira un carbono en forma de dióxido de carbono y lo une al coenzima A: se obtienen dos acetil-CoA, dos $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ y dos NADH.

El ciclo de Krebs parte del acetil-CoA, cuyo grupo acetilo se condensa con el oxalacetato para dar citrato. A lo largo del ciclo se desprenden los dos carbonos como dióxido de carbono, se obtiene un GTP y se reducen tres $\mathrm{N}\mathrm{A}{\mathrm{D}}^{+}$ y un FAD por vuelta; por molécula de glucosa, cuatro $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, dos GTP, seis NADH y dos $\mathrm{F}\mathrm{A}\mathrm{D}{\mathrm{H}}_2$.

La cadena respiratoria parte de esas coenzimas reducidas. Sus electrones recorren los complejos de la membrana interna y acaban en el oxígeno, que se reduce a agua; la energía liberada bombea protones al espacio intermembranoso y su retorno a través de la ATP-sintasa fosforila el ADP.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Complete}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{descripci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{anterior}}\mathbf{\text{a}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{adiendo}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{balance}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{oxidaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n/reducci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tico.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

En cuanto al balance de oxidación y reducción, los seis carbonos de la glucosa, que estaban parcialmente reducidos, acaban completamente oxidados en forma de seis moléculas de dióxido de carbono. Los electrones y protones retirados en esas oxidaciones quedan recogidos en diez NADH y dos $\mathrm{F}\mathrm{A}\mathrm{D}{\mathrm{H}}_2$, que se reoxidan en la cadena respiratoria cediéndolos al oxígeno, el oxidante final, que se reduce a agua. La reacción global es:

${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6+6{\mathrm{O}}_2⟶6\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

En cuanto al balance energético, se obtienen cuatro ATP por fosforilación a nivel de sustrato, dos en la glucólisis y dos en el ciclo de Krebs, y el resto en la fosforilación oxidativa, contando unos dos ATP y medio por cada NADH y uno y medio por cada $\mathrm{F}\mathrm{A}\mathrm{D}{\mathrm{H}}_2$. El total ronda las treinta moléculas de ATP por glucosa, aunque los textos que atribuyen tres ATP al NADH y dos al $\mathrm{F}\mathrm{A}\mathrm{D}{\mathrm{H}}_2$ elevan la cifra a treinta y ocho. En cualquier caso, más del noventa por ciento de la energía procede de la cadena respiratoria, no de las fosforilaciones a nivel de sustrato.