Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2021

Indique razonadamente si la respiración celular es un proceso anabólico o catabólico. Describa brevemente cada una de sus etapas. Diga en qué lugar concreto de la célula y del orgánulo se produce cada una de esas etapas. En cada una de las etapas, cite los sustratos que entran y los productos que se obtienen. [1 punto]

$\textbf{Indique razonadamente si la respiración celular es un proceso anabólico o catabólico. Describa brevemente cada una de sus etapas. Diga en qué lugar concreto de la célula y del orgánulo se produce cada una de esas etapas. En cada una de las etapas, cite los sustratos que entran y los productos que se obtienen. [1 punto]}$

La respiración celular es un proceso catabólico, y lo es por tres razones: degrada moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas, hasta $CO_2$ y agua; consiste en una serie de oxidaciones, en las que el sustrato pierde electrones que recogen los coenzimas; y es exergónico, es decir, libera energía, que la célula almacena en forma de ATP. Es, además, una vía convergente, porque a ella acaban incorporándose glúcidos, lípidos y aminoácidos.

$\text{Etapa}$	$\text{Lugar}$	$\text{Entra}$	$\text{Sale}$ Glucólisis	Citosol	Glucosa, $2$ ATP, $2\ NAD^{+}$	$2$ piruvato, $4$ ATP (netos $2$), $2$ NADH Descarboxilación oxidativa	Matriz mitocondrial	$2$ piruvato, $2$ CoA-SH, $2\ NAD^{+}$	$2$ acetil-CoA, $2\ CO_2$, $2$ NADH Ciclo de Krebs	Matriz mitocondrial	$2$ acetil-CoA, oxalacético, $NAD^{+}$, $FAD$, GDP	$4\ CO_2$, $6$ NADH, $2\ FADH_2$, $2$ GTP Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa	Membrana mitocondrial interna, en las crestas	NADH, $FADH_2$, $O_2$, ADP y fosfato	$NAD^{+}$, $FAD$, agua y unos $26$ a $28$ ATP

La glucólisis escinde y oxida la glucosa, molécula de seis carbonos, en dos de tres carbonos, en diez reacciones sucesivas. No necesita oxígeno ni orgánulo alguno, y por eso la comparten todos los seres vivos.

La descarboxilación oxidativa del piruvato es el paso de conexión: la lleva a cabo el complejo de la piruvato deshidrogenasa y transforma el piruvato en acetil-CoA, liberando el primer $CO_2$. Es también el punto donde confluyen los ácidos grasos y los aminoácidos.

El ciclo de Krebs oxida por completo el grupo acetilo hasta $CO_2$ en cada vuelta, y como de una glucosa salen dos acetilos, da dos vueltas. Su rendimiento energético no está en el GTP que produce, sino en los coenzimas que reduce. Todas sus enzimas están en la matriz salvo la succinato deshidrogenasa, que está insertada en la membrana interna.

La cadena respiratoria recoge los electrones del NADH y del $FADH_2$ y los conduce de complejo en complejo hasta el oxígeno, aceptor final, que se reduce a agua. Ese transporte bombea protones desde la matriz al espacio intermembranoso y crea un gradiente electroquímico; los protones vuelven a la matriz a través de la ATP-sintasa, y la energía que liberan al hacerlo es la que sintetiza el ATP. Es la fosforilación oxidativa, según la hipótesis quimiosmótica de Mitchell.

El balance global es de unos $30$ a $32$ ATP por molécula de glucosa.