Ejercicio resuelto de Cadena respiratoria · Biología · 2026

En la imagen se representa la última etapa de la respiración aerobia. Realice las siguientes tareas: [1,25 puntos]

a) ¿Qué nombre recibe dicha etapa, y qué dos procesos, separados por la línea vertical discontinua, participan en ella? [0,25 puntos]

b) Identifique todos los elementos numerados del 1 al 8. [0,20 puntos]

c) Escriba la reacción señalada con el número 9 y razone si se trata de una reacción de oxidación o de reducción. [0,40 puntos]

d) Razone cuál de los dos espacios señalados A y B es un espacio intermembranal. [0,40 puntos]

$\textbf{a) ¿Qué nombre recibe dicha etapa, y qué dos procesos, separados por la línea vertical discontinua, participan en ella? [0,25 puntos]}$

La etapa representada es la fosforilación oxidativa, la última de la respiración aerobia, que tiene lugar en la membrana interna de la mitocondria.

A la izquierda de la línea discontinua está el transporte de electrones a lo largo de la cadena respiratoria: los coenzimas reducidos ceden sus electrones a una serie de complejos que los van pasando de uno a otro y aprovechan la energía liberada para bombear protones a través de la membrana.

A la derecha está la quimiosmosis o síntesis de ATP: los protones acumulados vuelven a favor de gradiente por la ATP sintasa, y esa corriente mueve el enzima y le permite fosforilar el ADP. La hipótesis quimiosmótica de Mitchell es precisamente la que explica cómo se acoplan los dos procesos.

$\textbf{b) Identifique todos los elementos numerados del 1 al 8. [0,20 puntos]}$

Número	Elemento 1	Protones, $\mathrm{H^{+}}$ 2	$\mathrm{NADH}$, coenzima reducido que entra en el complejo I 3	$\mathrm{NAD^{+}}$, el mismo coenzima ya oxidado 4	$\mathrm{FADH_2}$, coenzima reducido que entra en el complejo II 5	$\mathrm{FAD}$, el mismo coenzima ya oxidado 6	Canal de protones de la ATP sintasa (su porción $F_0$, la que atraviesa la membrana) 7	$\mathrm{ADP}+\mathrm{P_i}$, los sustratos de la ATP sintasa 8	$\mathrm{ATP}$, el producto de la fosforilación

Obsérvese que el complejo que recibe el $\mathrm{FADH_2}$ no lleva flecha de protones: es el único de la cadena que no bombea, y por eso el $\mathrm{FADH_2}$ rinde menos ATP que el $\mathrm{NADH}$.

$\textbf{c) Escriba la reacción señalada con el número 9 y razone si se trata de una reacción de oxidación o de reducción. [0,40 puntos]}$

El recuadro 9 está en el último complejo de la cadena, la citocromo c oxidasa, donde los electrones se entregan a su aceptor final, que es el oxígeno molecular.

$\tfrac{1}{2}\,\mathrm{O_2}+2\,\mathrm{H^{+}}+2e^{-}\longrightarrow\mathrm{H_2O}$

Como el corchete va multiplicado por dos, la reacción global del complejo es

$\mathrm{O_2}+4\,\mathrm{H^{+}}+4e^{-}\longrightarrow2\,\mathrm{H_2O}$

Se trata de una reducción, y por partida doble en el razonamiento: el oxígeno gana electrones, que es la definición misma de reducirse, y su número de oxidación pasa de $0$ en la molécula de $\mathrm{O_2}$ a $-2$ en el agua. El oxígeno actúa aquí como aceptor final de electrones y agente oxidante de toda la cadena; si falta, los transportadores quedan reducidos, la cadena se detiene y con ella la síntesis de ATP.

$\textbf{d) Razone cuál de los dos espacios señalados A y B es un espacio intermembranal. [0,40 puntos]}$

El espacio intermembranal es el B, y hay tres argumentos independientes que lo demuestran, todos leídos del propio esquema.

El primero es el sentido del bombeo. Las flechas gruesas de protones de los tres complejos de la izquierda van de A hacia B, y la función de la cadena respiratoria es sacar protones de la matriz para acumularlos en el espacio intermembranal. Si los protones se bombean hacia B, es en B donde se crea la alta concentración, y ese es el espacio intermembranal.

El segundo es la ATP sintasa. Su flecha va de B hacia A, es decir, devuelve los protones a favor de gradiente, y esa es exactamente la dirección de la quimiosmosis: del espacio intermembranal hacia la matriz.

El tercero es dónde aparecen los reactivos y los productos. El $\mathrm{ADP}+\mathrm{P_i}$ y el $\mathrm{ATP}$ están del lado A, y el ATP se sintetiza en la matriz; también el $\mathrm{NADH}$ y el $\mathrm{FADH_2}$ se oxidan del lado A, y proceden del ciclo de Krebs, que ocurre en la matriz.

Los tres coinciden: A es la matriz mitocondrial y B, el espacio intermembranal.