Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2024

Bloque 2. BIOLOGÍA CELULAR. METABOLISMO. Conteste DOS de las cuatro preguntas siguientes (3 puntos cada una).

Explique las dos vías alternativas que pueden seguir las moléculas obtenidas en la glucólisis dependiendo de la disponibilidad de ${\text{O}}_2$; indique sus productos finales y cuál de ellas ofrece un mayor rendimiento energético (no es necesario explicar el balance energético de cada una); mencione, en ambos casos, las rutas metabólicas que tienen lugar y su localización precisa en la célula (1,5 puntos).

La glucólisis transcurre en el citosol y de ella salen dos moléculas de ácido pirúvico, dos ATP y dos NADH por cada glucosa. El destino del piruvato depende de que haya oxígeno o no, y el motivo de fondo es siempre el mismo: la célula necesita reoxidar el NADH para que la glucólisis pueda continuar.

En presencia de oxígeno el piruvato sigue la vía de la respiración celular aerobia. Entra en la mitocondria y en la matriz mitocondrial se descarboxila oxidativamente para dar acetil-CoA, $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ y NADH; el acetil-CoA se incorpora al ciclo de Krebs, también en la matriz mitocondrial, donde se completa la oxidación de sus carbonos a $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ y se obtienen NADH, $\mathrm{F}\mathrm{A}\mathrm{D}{\mathrm{H}}_2$ y GTP. Todas las coenzimas reducidas ceden después sus electrones a la cadena transportadora de la membrana mitocondrial interna, cuyas crestas albergan también la ATP-sintasa que realiza la fosforilación oxidativa; el aceptor final de los electrones es el oxígeno, que se reduce a agua. Los productos finales son, por tanto, dióxido de carbono, agua y una gran cantidad de ATP.

En ausencia de oxígeno el piruvato sigue la vía de la fermentación, que ocurre íntegramente en el citosol. Su finalidad no es obtener energía, sino reoxidar el NADH producido en la glucólisis para que esta pueda seguir funcionando, y para ello utiliza como aceptor de electrones una molécula orgánica. En la fermentación láctica, propia del músculo en esfuerzo intenso y de las bacterias del yogur, el piruvato se reduce directamente a ácido láctico. En la fermentación alcohólica, propia de las levaduras, el piruvato se descarboxila a acetaldehído y este se reduce a etanol, con desprendimiento de $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$. Los productos finales son, según el caso, ácido láctico, o bien etanol y dióxido de carbono, y en ambos el único ATP obtenido es el de la glucólisis.

El rendimiento energético mayor corresponde con mucha diferencia a la vía aerobia. La razón es que la fermentación deja el carbono en moléculas orgánicas que todavía conservan casi toda su energía, mientras que la respiración lo oxida por completo hasta dióxido de carbono y aprovecha los electrones en la cadena respiratoria.