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Respiración celular

Cellular Respiration

La respiración celular degrada la glucosa poco a poco en varias etapas y guarda en ATP la energía que se va liberando. En la glucólisis, en el citoplasma, la glucosa se divide en dos moléculas de piruvato; si hay oxígeno, el piruvato entra en la mitocondria y pasa por el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones, y se obtienen hasta unos 32 ATP por glucosa. Sin oxígeno, la cadena de transporte de electrones se detiene y solo funciona la glucólisis en la fermentación, que rinde apenas 2 ATP, y las células musculares humanas producen ácido láctico. En el diagrama puedes bajar el aporte de oxígeno del 100 % al 0 % y ver cómo caen a la vez los ATP del ciclo de Krebs y de la cadena de transporte mientras el piruvato se desvía hacia el ácido láctico.

Quemar glucosa despacio para obtener energía

🔥 La respiración es una combustión lenta
①Cuando la madera arde, su energía se dispersa de golpe como calor y luz
②La célula oxida la glucosa poco a poco en muchas etapas y guarda parte de la energía liberada en ATP
③Los productos finales, dióxido de carbono y agua, son los mismos que en la combustión, pero las enzimas llevan la reacción paso a paso y la célula no sufre daño

Las tres etapas de la respiración celular

100%
💡 Al reducir el oxígeno
①Con oxígeno de sobra, la glucólisis aporta 2, el ciclo de Krebs 2 y la fosforilación oxidativa unos 28: hasta unos 32 ATP por glucosa
②Al bajar el oxígeno, a la cadena de transporte le falta su último aceptor de electrones y se frena junto con el ciclo de Krebs
③El piruvato sobrante se convierte en ácido láctico (fermentación láctica), lo que regenera NAD⁺ para que la glucólisis siga funcionando
④Sin nada de oxígeno solo quedan los 2 ATP de la glucólisis, así que para obtener la misma energía hay que gastar casi 16 veces más glucosa

Reacciones clave

Ecuación global de la respiración celular
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O → 6CO₂ + 12H₂O + energía (hasta unos 32 ATP)
contando unos 2,5 ATP por NADH y 1,5 ATP por FADH₂ (los libros antiguos cuentan 3 y 2 y dan 38)

Comparación de etapas

Comparación de las tres etapas
EtapaLugarSustratoProductoATP
Glucólisiscitoplasmaglucosa2 piruvato, 2 NADH2
Ciclo de Krebsmatriz mitocondrialpiruvato → acetil-CoACO₂, NADH, FADH₂2
Cadena de transporte de electrones (fosforilación oxidativa)membrana mitocondrial internaNADH, FADH₂, O₂H₂Ounos 28

Fermentación: ATP sin oxígeno

Fermentación

Fermentación alcohólica y láctica
AspectoFermentación alcohólicaFermentación láctica
Organismoslevadurasbacterias lácticas, células musculares humanas
Productos finalesetanol + CO₂ácido láctico
ATP2 por glucosa2 por glucosa
Usospan, bebidas alcohólicasyogur, kimchi (bacterias lácticas)

Ejemplos y examen

Ejemplo 1
Con oxígeno de sobra, ¿cuántas moléculas de ATP, como máximo, se forman al degradar por completo una molécula de glucosa? (Cuenta 2,5 ATP por NADH y 1,5 ATP por FADH₂.)
1
La glucólisis forma 2 ATP y el ciclo de Krebs 2 ATP por fosforilación a nivel de sustrato.
2
Una glucosa produce 10 NADH y 2 FADH₂, así que la fosforilación oxidativa forma 10 × 2,5 + 2 × 1,5 = 28 ATP.
3
2 + 2 + 28 = 32
▸ hasta unos 32 ATP
La mayor parte del ATP (28 moléculas) sale de la fosforilación oxidativa a través de la cadena de transporte de electrones. Por eso, al bajar el oxígeno al 0 % en el diagrama, la caja de la cadena se apaga y solo quedan los 2 ATP de la glucólisis.
Ejemplo 2
En células musculares humanas con falta de oxígeno durante un ejercicio intenso, ¿qué fermentación ocurre, cuál es su producto final y cuántos ATP se obtienen por glucosa?
1
Las células musculares humanas con falta de oxígeno hacen fermentación láctica.
2
La glucosa pasa a piruvato en la glucólisis, y el piruvato toma electrones del NADH y se convierte en ácido láctico.
▸ fermentación láctica; producto final, ácido láctico; 2 ATP
En la fermentación solo la glucólisis produce ATP, así que hay apenas 2 ATP por glucosa. Convertir el piruvato en ácido láctico no produce ATP, pero regenera el NAD⁺ para que la glucólisis no se detenga.
Problema tipo CSAT
¿Qué afirmación sobre la respiración celular humana es correcta?
①La glucólisis ocurre en la matriz mitocondrial.
②En el ciclo de Krebs se libera CO₂.
③La cadena de transporte de electrones funciona aunque no haya oxígeno.
④La glucólisis es la etapa que más ATP produce.
⑤La fermentación láctica ocurre en la mitocondria.
▸ ② En el ciclo de Krebs se libera CO₂.
1
En el ciclo de Krebs (matriz mitocondrial) el carbono se oxida y se libera como CO₂, y se forman NADH y FADH₂.
2
La glucólisis ocurre en el citoplasma (①), la cadena de transporte necesita O₂ (③), la mayor parte del ATP sale de la fosforilación oxidativa a través de la cadena (④) y la fermentación ocurre en el citoplasma (⑤).

Resumen

Respiración aerobia
hasta unos 32 ATP
con oxígeno (por glucosa)
Fermentación
2 ATP
sin oxígeno (por glucosa)
🎯 Puntos clave
①Glucólisis: citoplasma, glucosa → 2 piruvato, 2 ATP (no necesita oxígeno)
②Ciclo de Krebs: matriz mitocondrial, libera CO₂, produce NADH y FADH₂
③Cadena de transporte de electrones: membrana mitocondrial interna, necesita O₂, produce la mayor parte del ATP por fosforilación oxidativa
④Sin oxígeno suficiente hay fermentación (alcohólica o láctica) y solo se obtienen los 2 ATP de la glucólisis
⑤El último aceptor de electrones de la cadena es el O₂, que se convierte en agua (H₂O)
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