Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2024

La fermentación láctica es un proceso del catabolismo que tiene lugar en:

a) ¿Qué tipo de células? [0,2 puntos]

b) ¿En qué condiciones? [0,2 puntos]

c) ¿Cuáles son las moléculas iniciales y los productos finales del proceso? [0,2 puntos]

d) Compare el rendimiento energético de la fermentación con el de la respiración, ¿qué diferencias observa? ¿Qué consecuencias tiene este rendimiento para los organismos que la utilizan? [0,4 puntos]

$\textbf{a) ¿Qué tipo de células? [0,2 puntos]}$

La realizan las bacterias lácticas de los géneros $\textit{Lactobacillus}$, $\textit{Streptococcus}$ y $\textit{Lactococcus}$, responsables de la fabricación del yogur, del queso y del chucrut.

También la llevan a cabo las células animales, y en particular las fibras musculares esqueléticas, así como los eritrocitos, que al carecer de mitocondrias dependen siempre de ella.

$\textbf{b) ¿En qué condiciones? [0,2 puntos]}$

En ausencia de oxígeno, o cuando el aporte de oxígeno es insuficiente para la demanda energética de la célula.

En las bacterias lácticas, que son anaerobias, es su forma habitual de obtener energía. En el músculo se produce durante el ejercicio intenso: la sangre no aporta oxígeno al ritmo que el músculo lo necesita, la cadena respiratoria no da abasto y la fibra recurre a la fermentación para seguir obteniendo ATP.

$\textbf{c) ¿Cuáles son las moléculas iniciales y los productos finales del proceso? [0,2 puntos]}$

Se parte de la glucosa, que en la glucólisis se transforma en dos moléculas de ácido pirúvico, con un rendimiento de dos ATP y dos NADH.

El ácido pirúvico se reduce después a ácido láctico gracias al NADH, que se reoxida a $NAD^{+}$:

$\text{piruvato} + \text{NADH} + H^{+} \rightarrow \text{lactato} + NAD^{+}$

El producto final es, por tanto, el ácido láctico, dos moléculas por cada glucosa, y el balance neto es de dos ATP. A diferencia de la fermentación alcohólica, no se desprende $CO_2$.

El sentido de esta última reacción es exclusivamente regenerar el $NAD^{+}$ que la glucólisis necesita para no detenerse.

$\textbf{d) Compare el rendimiento energético de la fermentación con el de la respiración, ¿qué diferencias observa? ¿Qué consecuencias tiene este rendimiento para los organismos que la utilizan? [0,4 puntos]}$

La fermentación rinde $2$ ATP por molécula de glucosa y la respiración aerobia unos $30$ a $32$: unas quince veces más.

La razón es que en la fermentación la glucosa no se oxida por completo. El ácido láctico que se desecha es una molécula orgánica que conserva casi toda la energía de la glucosa sin extraer, mientras que en la respiración el carbono se oxida hasta $CO_2$ y los coenzimas reducidos ceden sus electrones a la cadena respiratoria, donde se sintetiza la mayor parte del ATP.

Las consecuencias para los organismos fermentadores son claras: para obtener la misma energía tienen que consumir mucha más glucosa, de modo que necesitan un medio rico en azúcares y su crecimiento es más lento. Además acumulan un producto de desecho que acidifica el medio y que acaba inhibiendo su propio crecimiento, cosa que se aprovecha en la conservación de alimentos.

En el músculo, la acumulación de lactato contribuye a la acidosis y a la fatiga muscular, y obliga a contraer una deuda de oxígeno: al terminar el esfuerzo, el lactato se transporta al hígado, donde se reconvierte en glucosa por el ciclo de Cori.