Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2025

Respiración y fermentaciones son dos formas de realizar el catabolismo de los glúcidos.

a) ¿Qué diferencias existen entre ambos procesos? [0,6 puntos]

b) ¿Existen reacciones comunes a ambos procesos? Si la respuesta es positiva explique de qué reacciones se trata y cuáles son los productos de las mismas. [0,3 puntos]

c) Explique la diferencia de rendimiento energético entre ambos procesos si la molécula de partida en los mismos es una molécula de glucosa. [0,6 puntos]

$\textbf{a) ¿Qué diferencias existen entre ambos procesos? [0,6 puntos]}$

$\text{Carácter}$	$\text{Respiración celular}$	$\text{Fermentación}$ Aceptor final de electrones	Una molécula inorgánica: el oxígeno en la respiración aerobia, o nitratos y sulfatos en la anaerobia	Una molécula orgánica procedente del propio sustrato: el piruvato o el acetaldehído Oxidación del sustrato	Completa: la glucosa se degrada hasta $CO_2$ y agua	Incompleta: quedan productos orgánicos que aún contienen energía Productos finales	$CO_2$ y $H_2O$	Etanol y $CO_2$, o ácido láctico Lugar	Citosol (glucólisis) y mitocondria (ciclo de Krebs y cadena respiratoria)	Íntegramente en el citosol Cadena transportadora	Sí, con fosforilación oxidativa	No: solo hay fosforilación a nivel de sustrato Rendimiento	Alto	Muy bajo Quién la realiza	La mayoría de los seres vivos	Levaduras, algunas bacterias y, ocasionalmente, el músculo esquelético

$\textbf{b) ¿Existen reacciones comunes a ambos procesos? Si la respuesta es positiva explique de qué reacciones se trata y cuáles son los productos de las mismas. [0,3 puntos]}$

Sí: los dos procesos comparten la glucólisis, que es la vía común y el punto de partida de ambos.

La glucólisis ocurre en el citosol y no necesita oxígeno. En ella, una molécula de glucosa se escinde y se oxida en diez reacciones sucesivas hasta dar dos moléculas de ácido pirúvico. Sus productos son, por cada glucosa, dos piruvatos, dos ATP netos —se consumen dos en la fase preparatoria y se obtienen cuatro en la fase de beneficio, por fosforilación a nivel de sustrato— y dos NADH.

A partir del piruvato los caminos se separan. Si hay oxígeno, el piruvato entra en la mitocondria, sufre la descarboxilación oxidativa que lo convierte en acetil-CoA y se incorpora al ciclo de Krebs. Si no lo hay, el piruvato se reduce en el propio citosol —a etanol y $CO_2$ en la fermentación alcohólica, a lactato en la láctica—, y el único objeto de esa reducción es reoxidar el NADH para recuperar el $NAD^{+}$ que la glucólisis necesita para no detenerse.

$\textbf{c) Explique la diferencia de rendimiento energético entre ambos procesos si la molécula de partida en los mismos es una molécula de glucosa. [0,6 puntos]}$

Partiendo de una molécula de glucosa, la fermentación rinde $2$ ATP y la respiración aerobia unos $30$ a $32$ ATP, es decir, unas quince veces más.

En la fermentación, todo el ATP procede de la glucólisis, por fosforilación a nivel de sustrato. Los dos NADH que allí se producen no se aprovechan energéticamente: se gastan en reducir el piruvato, y ese es todo su cometido. Además, los productos finales —etanol o ácido láctico— siguen siendo moléculas orgánicas con mucha energía sin extraer, que la célula desecha.

En la respiración aerobia, en cambio, la glucosa se oxida por completo hasta $CO_2$. A los $2$ ATP de la glucólisis se suman $2$ del ciclo de Krebs, también a nivel de sustrato, y sobre todo el rendimiento de los coenzimas reducidos: $10$ NADH y $2$ $FADH_2$ que ceden sus electrones a la cadena transportadora de la membrana mitocondrial interna. El paso de esos electrones bombea protones al espacio intermembrana y crea un gradiente que la ATP-sintasa aprovecha para fosforilar el ADP: cada NADH rinde unos $2{,}5$ ATP y cada $FADH_2$ unos $1{,}5$.

La razón de fondo de la diferencia es el aceptor final de electrones. El oxígeno es muy electronegativo y permite una caída de energía libre muy grande a lo largo de la cadena; una molécula orgánica como el piruvato no. Por eso la fermentación solo compensa como recurso de emergencia, cuando falta oxígeno, y la célula la abandona en cuanto vuelve a disponer de él.