Biologia-Geologia.com
Biología y Geología 1º ESO	Biología y Geología 3º ESO	Biología y Geología 4º ESO	Anatomía Aplicada 1º Bach
Biología 2º Bachillerato	Geología 2º Bachillerato	Blog "Profedebiogeo"

7.2.2.2.4. Balance energetico de la respiracion celular

Balance energético de la respiración celular

La glucólisis produce, en el citosol, dos moléculas de ATP directamente y dos moléculas de NADH. Si hay oxígeno disponible, los electrones del NADH entran en la cadena transportadora de electrones de la membrana mitocondrial interna, produciendo tres moléculas de ATP por cada NADH. Por tanto, el rendimiento de la glucólisis es de (6+2) 8 ATP.

En algunas células, el llevar los electrones desde el NADH de la glucólisis, en el citosol, hasta la membrana mitocondrial interna rebaja el rendimiento neto de estos 2 NADH a sólo 4 ATP en lugar de 6 ATP, por lo que el rendimiento de la glucólisis será de 6 ATP (añadiendo las dos moléculas de ATP obtenidas directamente).

Después, el paso de ácido pirúvico a acetil-CoA, en la matriz mitocondrial, produce dos moléculas de NADH por cada molécula de glucosa, cuyos electrones producirán en la cadena respiratoria 6 ATP.

En el ciclo de Krebs se introducen dos moléculas de acetil-CoA y se obtienen dos de GTP (igual a 2 ATP), seis moléculas de NADH y dos de FADH₂.

En la cadena transportadora de electrones, las seis moléculas de NADH y las dos de FADH₂, producen 22 ATP, por lo que en el ciclo de Krebs, por cada molécula de glucosa, se obtienen 24 ATP.

El rendimiento total que produce la oxidación completa de glucosa es de 36 ó 38 moléculas de ATP, de las que sólo dos se originan en el citosol, fuera de la mitocondria.

Reacción global de la respiración celular:
Glucosa + 6 O₂ + 38 ADP + 38 Pi → 6 CO₂ + 6 H₂O + 38 ATP

By miguelferig (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons

		Citoplasma	Matriz mitocondrial	cadena transportadora de electrones	Rendimiento energético
Glucólisis		2 ATP			2 ATP
Glucólisis		2 NADH		2 x 3 ATP	6 ATP (o 4 ATP)
Respiración celular	De ácido pirúvico a acetil-CoA		2 x 1 NADH	2 x 3 ATP	6 ATP
	Ciclo de Krebs		2 x 1 ATP		2 ATP
			2 x 3 NADH	6 x 3 ATP	18 ATP
			2 x 1 FADH₂	2 x 2 ATP	4 ATP
Balance energético global (ATP) obtenido por cada molécula de glucosa					38 ATP

Aunque estos datos son los que aparecen en los libros tradicionales, los estudios más recientes, con técnicas de bioenergética mucho más precisas, han demostrado que:

Cada NADH mitocondrial produce alrededor de 2,5 ATP (no 3 ATP).
Cada FADH₂ rinde alrededor de 1,5 ATP (no 2 ATP).
Parte de la energía del gradiente de protones se pierde (no todo va al ATP sintasa).
Los NADH citosólicos de la glucólisis tienen que pasar a la mitocondria mediante lanzaderas (malato-aspartato o glicerol-fosfato), y eso también reduce la ganancia energética.

Por eso, el cálculo moderno se resume así:

10 NADH × 2,5 ATP = 25 ATP
2 FADH₂ × 1,5 ATP = 3 ATP
4 ATP directos (fosforilación a nivel de sustrato)

→ Total: 30–32 ATP

Vídeo: Repaso de la respiración celular. (La Biología te hará libre)

Cuestión de reflexión

Cataluña, Septiembre de 2014, serie 5, pregunta 1

Las diversas razas de perros se han obtenido mediante selección artificial de lobos domesticados para conseguir animales adaptados a diferentes entornos. Actualmente, las diferencias entre razas de perros no solo son morfológicas sino también metabólicas. Los galgos y los perros de trineo son un buen ejemplo.

1. Los galgos son perros cazadores que pueden alcanzar una velocidad de hasta 70 km/h. Pueden mantener este esfuerzo tan intenso siempre y cuando no se prolongue mucho en el tiempo.

a) Para lograr esta velocidad máxima, los galgos obtienen la glucosa a partir del glucógeno acumulado en los músculos. ¿Qué tipo de biomolécula es el glucógeno?. Diga una función de esta molécula.

b) Los músculos de los galgos están compuestos principalmente por "fibras blancas", que se caracterizan por tener pocos capilares sanguíneos y muy pocas mitocondrias. Durante la carrera, ¿qué vías metabólicas utiliza principalmente un perro galgo para obtener energía a partir de una molécula de glucosa? Además del ATP, ¿cuál es el producto final?

2. Los perros de tiro, como el husky, que se utilizan para arrastrar trineos, son animales que no alcanzan la velocidad de los galgos, pero en cambio, tienen una resistencia enorme.

a) Para poder mantener el esfuerzo durante mucho tiempo, estos perros no se conforman con la energía del glucógeno de los músculos y deben obtener la energía suplementaria a partir de la oxidación de los ácidos grasos procedentes del tejido adiposo. ¿Qué tipo de biomolécula sonlos ácidos grasos?. Diga una propiedad de estas moléculas.

b) ¿Qué vías metabólicas se utilizan para obtener energía a partir de los ácidos grasos? Nómbrelas todas en el orden en que ocurren.

3. Las fibras musculares de los perros de trineo son del tipo llamado "fibras rojas", porque tienen una gran cantidad de vasos sanguíneos y mitocondrias. Ambas razas de perros mencionadas utilizan la glucosa del glucógeno para obtener energía. Indica el balance energético en ambos casos a partir de una molécula de glucosa y justifica la diferencia de rendimiento.

Retroalimentación

1a) El glucógeno es un homopolisacárido (glúcido). Su función es la de reserva de energía en animales.

1b) Las vías metabólicas que utilizan los galgos para obener energía a partir de una molécula de glucosa son la glucólisis y la fermentación láctica.

Además de ATP, el producto final es lactato.

2a) Los ácidos grasos son lípidos. Algunas propiedades de los ácidos grasos son: anfipáticos, eterificación, saponificación, sólidos o líquidos según su punto de fusión, etc.

2b) Las vías metabólicas que se utilizan para obtener energía a partir de los ácidos grasos son:

Beta-oxidación.
Ciclo de Krebs.
Cadena respiratoria.

3a) Balance energético de los galgos: 2 ATP.

Balance energético de los perros de tiro: 36-38 ATP.

Los perros de tiro hacen la oxidación completa de la glucosa (ciclo de Krebs + cadena respiratoria) y se obtiene CO₂ y 36-38 ATP por cada molécula de glucosa. En cambio, los galgos realizan la fermentación láctica.

Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (Selectividad, EBAU, EvAU)

Aragón, septiembre de 2009, opción B. 4. (2 puntos).

En relación al metabolismo energético de las células, responda a las siguientes cuestiones:

a) ¿En qué proceso metabólico se obtiene más ATP?

b) ¿Qué otras rutas suministran ATP?

c) ¿Cuál es la incidencia de la presencia o la ausencia de Oxígeno?

d) ¿Qué papel juegan las membranas en la síntesis de ATP en las mitocondrias y en los cloroplastos?

Murcia, julio de 2020, pregunta 2.3

2.3. Respecto a la respiración aerobia de la glucosa:

a) Indique cada una de sus etapas y en qué lugar de la célula ocurren (0,5 puntos)
b) Describa cada una de dichas etapas, señalando los substratos iniciales y los productos finales de cada una. (0,5 puntos)
c) Complete la descripción anterior añadiendo el balance de oxidación/reducción y energético. (0,5 puntos)

Murcia, junio de 2023, pregunta 2.4.

Describa de forma concisa las vías catabólicas necesarias para la oxidación completa de la glucosa mediante respiración aerobia. Indique, en cada una, la molécula de partida, el o los productos resultantes, las moléculas energéticas (ATP/GTP) y coenzimas reducidas implicados y su localización precisa en la célula eucariota (1,5 puntos).

Castilla y León, julio de 2025, opción 3.2.B.

Contestar a las siguientes cuestiones:

a) Nombrar las rutas metabólicas que experimentará una molécula de glucosa hasta que se convierta por completo en CO₂ y H₂O. Citar los compartimentos celulares por los que transcurren dichas rutas. (1,0)
b) ¿Cuántos NADH y FADH₂ se producen en cada una de dichas rutas partiendo de una molécula de glucosa? (0,5)

Obra publicada con Licencia Creative Commons Reconocimiento Compartir igual 4.0