Ejercicio resuelto de Glucólisis · Biología · Asturias · 2025

Fotosíntesis y respiración son procesos inversos y complementarios. Mediante la fotosíntesis algunas células son capaces de sintetizar carbohidratos utilizando la energía solar y mediante la respiración casi todas las células son capaces de obtener energía a partir de los productos de la fotosíntesis.


1. Escriba la ecuación global de la glucolisis e indique el compartimento o región celular donde tiene lugar este proceso. [1 punto]

2. ¿Qué molécula entra en el ciclo de Krebs? Escriba la reacción de su formación con los nombres de sustratos y productos y el compartimento celular donde ocurre. [1 punto]

3. Explique para qué se reduce el ácido pirúvico (o piruvato) a ácido láctico (o lactato) en una célula del músculo cuando se queda sin oxígeno por un ejercicio intenso. [0,5 puntos]

$\textbf{1. Escriba la ecuación global de la glucolisis e indique el compartimento o región celular donde tiene lugar este proceso. [1 punto]}$

La glucólisis degrada una molécula de glucosa en dos de ácido pirúvico, oxidándola parcialmente. Su ecuación global es

$\mathrm{C_6H_{12}O_6}+2\,\mathrm{NAD^+}+2\,\mathrm{ADP}+2\,\mathrm{P_i}\ \longrightarrow\ 2\,\mathrm{C_3H_4O_3}+2\,\mathrm{NADH}+2\,\mathrm{H^+}+2\,\mathrm{ATP}+2\,\mathrm{H_2O}$

Los dos ATP son el balance $\textbf{neto}$: en la fase preparatoria se gastan dos, al fosforilar la glucosa y la fructosa-6-fosfato, y en la fase de beneficios se obtienen cuatro por fosforilación a nivel de sustrato, dos por cada triosa.

Tiene lugar en el $\textbf{citosol}$, es decir, en el hialoplasma, fuera de cualquier orgánulo. Esa localización explica dos cosas: que sea la ruta común de todas las células, con mitocondrias o sin ellas, y que pueda funcionar en ausencia total de oxígeno. Se considera, de hecho, la vía metabólica más antigua y universal.

$\textbf{2. ¿Qué molécula entra en el ciclo de Krebs? Escriba la reacción de su formación con los nombres de sustratos y productos y el compartimento celular donde ocurre. [1 punto]}$

La molécula que entra en el ciclo de Krebs es el $\textbf{acetil-CoA}$, es decir, un grupo acetilo de dos carbonos unido a la coenzima A por un enlace rico en energía. Se forma a partir del ácido pirúvico procedente de la glucólisis mediante una $\textbf{descarboxilación oxidativa}$, catalizada por el complejo de la piruvato-deshidrogenasa:

$\mathrm{CH_3\text{–}CO\text{–}COOH}+\mathrm{CoA\text{–}SH}+\mathrm{NAD^+}\ \longrightarrow\ \mathrm{acetil\text{–}CoA}+\mathrm{CO_2}+\mathrm{NADH}+\mathrm{H^+}$

Los sustratos son el ácido pirúvico, la coenzima A y el $\mathrm{NAD^+}$; los productos, el acetil-CoA, el dióxido de carbono —el primero que se desprende en la degradación de la glucosa— y el NADH, que llevará sus electrones a la cadena respiratoria.

Ocurre en la $\textbf{matriz mitocondrial}$, adonde el piruvato llega desde el citosol a través de un transportador de la membrana interna. Es un paso irreversible y es la puerta de entrada al metabolismo aerobio: allí confluyen también el acetil-CoA de la $\beta$-oxidación de los ácidos grasos y el de la degradación de algunos aminoácidos.

$\textbf{3. Explique para qué se reduce el ácido pirúvico (o piruvato) a ácido láctico (o lactato) en una célula del músculo cuando se queda sin oxígeno por un ejercicio intenso. [0,5 puntos]}$

Se reduce para $\textbf{regenerar el}$ $\mathrm{NAD^+}$, y no para obtener energía: la reacción, catalizada por la lactato-deshidrogenasa, no rinde ni un solo ATP.

$\mathrm{CH_3\text{–}CO\text{–}COOH}+\mathrm{NADH}+\mathrm{H^+}\ \longrightarrow\ \mathrm{CH_3\text{–}CHOH\text{–}COOH}+\mathrm{NAD^+}$

El razonamiento es este. La glucólisis necesita $\mathrm{NAD^+}$ en el paso del gliceraldehído-3-fosfato, y la célula solo dispone de una cantidad muy pequeña de ese coenzima, que tiene que reutilizar una y otra vez. Con oxígeno, el NADH se reoxida en la cadena respiratoria de la mitocondria; sin oxígeno, esa vía está cerrada, todo el coenzima quedaría reducido y la glucólisis se pararía en cuestión de segundos.

Al ceder los electrones del NADH al piruvato, la fibra recupera el $\mathrm{NAD^+}$ y puede seguir haciendo glucólisis, obteniendo 2 ATP por glucosa. Es un rendimiento pobre, pero es inmediato y no depende del aporte de oxígeno, y es lo que permite mantener el esfuerzo intenso durante un tiempo corto. El precio es la acumulación de lactato, que baja el pH del músculo y contribuye a la fatiga; después se transporta al hígado, donde se reconvierte en glucosa por el ciclo de Cori.