Ejercicio resuelto de Glucólisis · Biología · Cantabria · 2024

¿En qué consiste la glucólisis? Dibuje la reacción global de la glucólisis, indicando el nombre de todos los elementos que forman parte de la reacción. ¿Cuáles son los dos tipos de degradación que puede seguir el producto final de la glucólisis? Compárelos a nivel de productos finales y cantidad de energía generada. [1,25 puntos]

$\textbf{¿En qué consiste la glucólisis? Dibuje la reacción global de la glucólisis, indicando el nombre de todos los elementos que forman parte de la reacción. ¿Cuáles son los dos tipos de degradación que puede seguir el producto final de la glucólisis? Compárelos a nivel de productos finales y cantidad de energía generada. [1,25 puntos]}$

La glucólisis, o ruta de Embden-Meyerhof, es la vía por la que una molécula de glucosa se degrada hasta dos moléculas de ácido pirúvico. Consta de diez reacciones enzimáticas, ocurre íntegramente en el CITOSOL y no necesita oxígeno, lo que la hace común a prácticamente todos los seres vivos y la señala como una de las rutas metabólicas más antiguas.

Se divide en dos tramos. En el primero, de gasto, la glucosa se fosforila dos veces consumiendo dos ATP y se rompe en dos moléculas de tres carbonos. En el segundo, de beneficio, cada una de esas dos moléculas se oxida y se desfosforila, produciendo dos ATP y un NADH por cada tres carbonos. El balance neto es, por tanto, de dos ATP y dos NADH por glucosa.

La reacción global es:

$\text{Glucosa} + 2\,\text{NAD}^+ + 2\,\text{ADP} + 2\,\text{P}_i \longrightarrow 2\,\text{\'acido pir\'uvico} + 2\,\text{NADH} + 2\,\text{H}^+ + 2\,\text{ATP} + 2\,\text{H}_2\text{O}$

donde la glucosa es el sustrato, el $\text{NAD}^+$ la coenzima que se reduce recogiendo los electrones, el ADP y el fosfato inorgánico los precursores del ATP, y el ácido pirúvico el producto final de la ruta.

El ácido pirúvico puede seguir después dos destinos, y quién decide es la disponibilidad de oxígeno:

La respiración celular, en presencia de oxígeno. El piruvato entra en la mitocondria, se descarboxila oxidativamente a acetil-CoA y este se oxida por completo en el ciclo de Krebs; las coenzimas reducidas ceden sus electrones a la cadena de transporte de la membrana mitocondrial interna y el gradiente de protones resultante mueve la ATP sintasa. La oxidación es COMPLETA.

La fermentación, en ausencia de oxígeno. El piruvato se reduce con el propio NADH de la glucólisis, sin cadena de transporte y sin oxígeno. La finalidad no es obtener energía, sino reoxidar ese NADH para que la glucólisis pueda seguir funcionando. Según el producto se habla de fermentación alcohólica, en la que el piruvato se descarboxila y se reduce a etanol, y de fermentación láctica, en la que se reduce a ácido láctico. La oxidación es PARCIAL.

$$	$\text{Respiración celular}$	$\text{Fermentación}$
Necesita oxígeno	Sí	No
Localización	Mitocondria	Citosol
Productos finales	$\text{CO}_2$ y $\text{H}_2\text{O}$	Etanol y $\text{CO}_2$, o ácido láctico
Oxidación del sustrato	Completa	Parcial: el producto sigue siendo orgánico
ATP por glucosa	De 30 a 32	2, los de la propia glucólisis

La diferencia de rendimiento —unas quince veces— tiene una explicación clara: en la fermentación el producto final es una molécula orgánica que conserva casi toda la energía del enlace carbono-carbono sin aprovechar, mientras que en la respiración el carbono se oxida hasta dióxido de carbono, el estado más oxidado posible, y no queda nada por extraer. Es lo que explica que la levadura consuma mucha más glucosa para crecer lo mismo cuando fermenta que cuando respira.