Biología - Eldra Solomon, Linda Berg, Diana Martin - 9 Edición-comprimido-223

Vista previa del material en texto

¿Cómo producen ATP las células? Rutas de liberación de energía 189
Tanto la fermentación alcohólica como la fermentación láctica 
son muy inefi caces porque el combustible se oxida sólo parcialmente. 
El alcohol, que es el producto fi nal de la fermentación por células de 
levadura, se puede quemar e incluso se utiliza como combustible del 
automóvil, obviamente, que contiene una gran cantidad de energía que 
las células de levadura no puede extraer utilizando métodos anaeró-
bicos. El lactato es un compuesto de tres carbonos, contiene aún más 
energía que el alcohol de dos carbonos. Por el contrario, toda la energía 
disponible se elimina durante la respiración aeróbica debido a que las 
moléculas de combustible se oxidan completamente a CO2. Se produce 
una ganancia neta de sólo 2 ATP por la fermentación de una molécula 
de glucosa, en comparación con hasta de 36 a 38 ATP cuando se dis-
pone de oxígeno.
La inefi cacia de la fermentación requiere un gran suministro de 
combustible. Para realizar la misma cantidad de trabajo, una célula de-
dicada a la fermentación debe consumir hasta 20 veces más glucosa u 
otro carbohidrato por segundo que una célula que utiliza la respiración 
aeróbica. Por esta razón, las células del músculo esquelético almacenan 
grandes cantidades de glucosa en forma de glucógeno, lo que les permite 
metabolizar anaeróbicamente durante períodos cortos.
Repaso
 ■ ¿Cuál es el destino de los átomos de hidrógeno eliminados de la 
glucosa durante la glucólisis cuando el oxígeno está presente en las 
células musculares? ¿Cómo se compara esto con el destino de los 
átomos de hidrógeno eliminados de la glucosa cuando la cantidad de 
oxígeno disponible es insufi ciente para apoyar la respiración aeróbica?
 ■ ¿Por qué es la producción de ATP de la fermentación sólo una pequeña 
fracción del rendimiento de la respiración aeróbica?
producir dióxido de carbono, que provoca que la masa se infl e; el alcohol 
se evapora durante la cocción.
Algunos hongos y bacterias realizan la fermentación láctica (ácido 
láctico). En esta ruta alternativa, el NADH producido durante la glucó-
lisis transfi ere átomos de hidrógeno al piruvato, reduciéndolo a lactato 
(FIGURA 8-14c). La capacidad de algunas bacterias para producir el lac-
tato es aprovechada por los seres humanos, que utilizan estas bacterias 
para hacer yogur y para fermentar la col a col agria.
Las células musculares de los vertebrados también producen lac-
tato. El ejercicio puede provocar fatiga y calambres musculares, debido 
posiblemente a la insufi ciencia de oxígeno, agotamiento de las moléculas 
de combustible, y acumulación de lactato durante la actividad vigorosa. 
Esta acumulación de lactato se produce porque las células musculares 
cambian rápidamente a la fermentación láctica si la cantidad de oxígeno 
suministrado a las células musculares es insufi ciente para sostener la res-
piración aeróbica. El cambio es sólo temporal, sin embargo, el oxígeno 
es necesario para un trabajo sostenido. Aproximadamente el 80% del lac-
tato es fi nalmente exportado al hígado, donde se utiliza para regenerar 
más glucosa para las células musculares. El 20% restante del lactato se 
metaboliza en las células musculares en presencia de oxígeno. Por esta 
razón, se continúa respirando pesadamente después de haber dejado de 
hacer ejercicio: el oxígeno adicional es necesario para oxidar el lactato, 
con lo que las células musculares vuelven a su estado normal.
Aunque los seres humanos utilizan la fermentación del lactato para 
producir ATP durante sólo unos minutos, algunos animales pueden vivir 
sin oxígeno durante períodos mucho más largos. La tortuga de orejas 
rojas, una tortuga de agua dulce, permanece bajo el agua durante tanto 
tiempo como dos semanas. Durante este tiempo, es relativamente inac-
tiva y por lo tanto no gasta una gran cantidad de energía. Se basa en la 
fermentación de lactato para la producción del ATP.
8.1 (página 173)
 1 Escribir una reacción resumida de la respiración aeróbica donde se muestre el 
reactivo que se oxida y el que se reduce.
¡
Oxidación
C6H12 O6 � 6 O2 6 CO2 � 6 H2O � energía
Reducción
 ■ La respiración aeróbica es un proceso catabólico en el que una molécula 
de combustible como la glucosa se descompone para formar dióxido de 
carbono y agua. Esto incluye las reacciones redox que resultan de la 
transferencia de electrones de la glucosa (que se oxida) al oxígeno (que se 
reduce).
 ■ La energía liberada durante la respiración aeróbica se utiliza para producir 
hasta 36 a 38 moléculas de ATP por molécula de glucosa.
8.2 (página 173)
 2 Identifi car y brevemente las cuatro etapas de la respiración aeróbica. 
 ■ Las reacciones químicas de la respiración aeróbica ocurren en cuatro 
etapas: la glucólisis, la formación de acetil CoA, el ciclo del ácido cítrico y 
la cadena de transporte de electrones y quimiosmosis.
 ■ Durante la glucólisis, una molécula de glucosa se degrada a dos moléculas 
de piruvato. Dos moléculas (netas) de ATP se producen por fosforilación 
a nivel del sustrato durante la glucólisis. Cuatro átomos de hidrógeno se 
retiran y se utiliza para producir dos NADH.
 Vea el proceso de glucólisis haciendo clic sobre la 
fi gura en CengageNOW 
 ■ Durante la formación de acetil CoA, cada una de las dos moléculas de 
piruvato pierde una molécula de dióxido de carbono, y cada grupo acetilo 
restante se combinan con la coenzima A, produciendo dos moléculas de 
acetil CoA; se produce un NADH por piruvato.
 ■ Cada acetil CoA entra en el ciclo del ácido cítrico mediante la combina-
ción con un compuesto de cuatro carbonos, el oxaloacetato, para formar 
citrato, un compuesto de seis carbonos. Dos moléculas de acetil CoA 
entran al ciclo por cada molécula de glucosa. Por cada dos átomos de 
carbono que entran al ciclo como parte de una molécula de acetil CoA, 
dos la dejan como dióxido de carbono. Por cada acetil CoA, los átomos de 
hidrógeno se transfi eren a tres NAD+ y un FAD; solamente se produce un 
ATP por fosforilación a nivel del sustrato.
 Interactúe con el ciclo del ácido cítrico haciendo 
clic sobre la fi gura en CengageNOW
 ■ Los átomos de hidrógeno (o sus electrones) eliminados de las moléculas 
de combustible se transfi eren de un aceptor de electrones a otro en una 
cadena de transporte de electrones localizado en la membrana mito-
condrial interna, en última instancia, estos electrones reducen el oxígeno 
molecular, formando agua. En la fosforilación oxidativa, las reacciones 
redox en la cadena de transporte de electrones se acoplan a la síntesis de 
ATP a través del mecanismo de quimiosmosis.
 Vea la cadena de transporte de electrones en acción 
haciendo clic sobre la fi gura en CengageNOW 
 3 Indicar en qué parte de la célula eucariota se realiza cada etapa de la respira-
ción aeróbica. 
■■ R E SUM E N : E N F O Q U E E N LOS O B J E T I VOS D E A P R E N D I Z A J E
08_Cap_08_SOLOMON.indd 18908_Cap_08_SOLOMON.indd 189 11/12/12 16:1811/12/12 16:18
	Parte 2 Transferencia de energía a través de sistemas vivos 
	8 ¿Cómo producen ATP las células? Rutas de liberación de energía
	8.4 Respiración anaeróbica y fermentación
	Repaso
	RESUMEN: ENFOQUE EN LOS OBJETIVOS DE APRENDIZAJE