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4.to grado: Ciencia y Tecnología
Recurso 3:
Elaboramos modelos que expliquen el 
metabolismo y la respiración celular
SEMANA 14
¿Qué es la respiración celular?
En el recurso anterior estudiamos el 
metabolismo celular y las rutas del 
metabolismo (catabolismo y anabolismo). 
Además, aprendimos sobre la relación que 
existe entre este concepto, la obtención 
de energía y los alimentos.
Sabemos que los alimentos que ingerimos son la fuente de energía que nuestro 
cuerpo necesita, porque están conformados por unas moléculas o biomoléculas 
llamadas nutrientes. Estos nutrientes se metabolizan en nuestro tracto digestivo 
hasta convertirse en moléculas más pequeñas que deben llegar a nuestras células a 
través de la sangre.
Cuando la glucosa, que es una de las biomoléculas producidas por el proceso 
digestivo y que reparte la sangre a todos los tejidos del cuerpo, entra a nuestras 
células ocurre un proceso denominado respiración celular, en el cual la glucosa, se 
transforma en la energía que necesitan la célula y el ser vivo. En las plantas también 
ocurre este proceso, pues ellas también necesitan de energía para realizar las 
funciones de transpiración, circulación de las savias, entre otras. 
La respiración celular es un catabolismo aeróbico que consiste en procesos que 
ocurren en presencia de oxígeno. La ecuación química general de la respiración 
celular es la siguiente:
Educación Secundaria
Lee y analiza la siguiente situación. Luego, responde a las preguntas.
El hijo mayor del señor Genancio, Roberto, al ver que su familia y él ganaron peso, se 
formuló las siguientes preguntas:
1. ¿Para qué nos alimentamos y respiramos? 
2. ¿De qué manera nuestro cuerpo transforma a los nutrientes en energía y viceversa? 
3. Si consumimos muchos alimentos, ¿a dónde se va toda esa energía que no gastamos?
¿Qué ocurre en nuestras 
células cuando llega una 
molécula de nutriente? 
¿Cómo esta biomolécula 
se convierte al final en 
energía?
En este recurso aprenderás a explicar cómo las células de nuestro cuerpo 
transforman los nutrientes, obtienen la energía (respiración celular) y construyen 
la materia necesaria para realizar las funciones vitales.
1
C
6
H
12
O
6
Glucosa
+ ++6 O2
Oxígeno
6 CO
2
Dióxido de 
carbono
6 H
2
O
Agua
Energía
ATP
Recurso 3: Elaboramos modelos que expliquen el 
metabolismo y la respiración celular
EDUCACIÓN SECUNDARIA
4.to grado: Ciencia y Tecnología
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Cuando ocurre la respiración celular, intervienen unas sustancias llamadas coenzimas, 
que son importantes porque colaboran con las reacciones químicas. Estas sustancias 
son NAD y FAD que, al oxidarse, forman 36 moléculas de ATP por cada molécula de 
glucosa utilizada. 
La respiración celular tiene tres etapas que se dan consecutivamente: la glucólisis, el 
ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa. 
Observa el esquema.
Célula
Mitocondrio
Citosol
Glicólisis
Glucosa Piruvato
Fosforilación 
oxidativa
Ciclo 
del ácido 
cítrico Transporte electrónico 
y quimiósmosis
Respiración celular
Veamos cada una de las etapas:
La glucólisis
Recordemos nuevamente que los alimentos contienen nutrientes. Por ejemplo, la 
papa sancochada tiene almidón (que es una molécula muy grande). Una molécula de 
almidón puede contener entre 300 y 3000 moléculas de glucosa. La digestión debe 
garantizar, de alguna manera, que el almidón se transforme en glucosa, porque es 
esta molécula la que necesitan las células del organismo, y la que pasa a la sangre y 
es transportada y repartida por ella.
La glucólisis es una serie de reacciones que extraen energía de la glucosa al romperla 
en dos moléculas de tres carbonos llamadas piruvato, y se realiza en ausencia 
de oxígeno. Esto quiere decir que este proceso lo hacen también organismos 
anaeróbicos.
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Recurso 3: Elaboramos modelos que expliquen el 
metabolismo y la respiración celular
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4.to grado: Ciencia y Tecnología
La glucólisis es un proceso complejo de 10 pasos, pero lo más importante de él es 
lo siguiente:
1. Ocurre en el citoplasma de las células.
2. Tiene dos fases, una que requiere energía y otra en la que se libera energía.
- En la fase en la que se requiere energía, la molécula de glucosa sufre un 
reacomodo, en el cual se le añade dos moléculas de fosfatos. Esto causa 
inestabilidad en la molécula modificada (llamada fructosa-1,6-bifosfato) y esta 
se divide en dos mitades que forman azúcares fosfatados de tres carbonos. 
Estos azúcares no son iguales: uno es el gliceraldheído-3-fosfato, que puede 
ingresar a la siguiente etapa, y el otro es DHAP, que se puede convertir en una 
molécula fácil de pasar a la siguiente etapa. Los fosfatos que se utilizan en esta 
fase provienen de dos moléculas de ATP. Por ello, dijimos al inicio que necesita 
energía, es decir, ATP.
- En la fase en la que se libera energía, los azúcares de tres carbonos se convierten 
en moléculas de piruvato mediante una serie de reacciones químicas. Estas 
reacciones producen dos moléculas de ATP y una de NADH. Como son dos 
azúcares, esta fase ocurre dos veces; por lo tanto, al final se producen cuatro 
moléculas de ATP y dos de NADH.
Para comprender mejor el proceso de glucólisis o respiración celular, es necesario que te 
apoyes con videos que puedes encontrar en Internet, sobre este tema.
Ciclo 
de Krebs
Ciclo 
de Krebs
Célula Respiración celular
Acetil CoA
CO2
6C
5C
4C
2H
2H
2H
2H
CO2
4
La respiración celular está estrechamente relacionada con la respiración general de 
un ser vivo. El oxígeno que ingresa a través del sistema respiratorio pasa a la sangre 
(glóbulos rojos) y la sangre lo distribuye a todas las células del cuerpo. Dentro de las 
células, el oxígeno ingresa a la mitocondria para realizar el ciclo de Krebs, en el cual 
se obtendrán diversos productos, dentro de ellos está el dióxido de carbono (CO
2
). 
El dióxido de carbono sale de la célula a la sangre y, cuando llega a los alvéolos 
pulmonares, sale al exterior en la espiración
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metabolismo y la respiración celular
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El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico
Es un proceso que ocurre inmediatamente después de la glucólisis en la matriz de 
la mitocondria, donde el piruvato se ha transformado el acetil CoA. Esta molécula 
da inicio al ciclo formando el ácido cítrico (molécula de seis carbonos). Al final de 
muchas reacciones químicas, se liberan dos moléculas de dióxido de carbono (CO
2
), 
y se producen tres NAD, un FADH
2
 y una molécula de ATP por cada acetil CoA. 
El ciclo de Krebs se da dos veces por cada molécula de glucosa que ingresa a la 
respiración celular, porque hay dos piruvatos y, por lo tanto, dos acetil CoA. 
Al final entonces el resultado es 4 moléculas de dióxido de carbono (que salen de 
la mitocondria y de la célula a la sangre, y que son transportadas hasta los pulmones 
desde donde salen al exterior por medio de la espiración), 6 NAD, 2 FADH
2
 y 2 ATP.
Órganos
A
rt
e
ri
a
s
V
e
n
a
s
Corazón 
bombea sangre
Tráquea
Aire inspirado
y espirado
Pulmones
Circulación sanguínea
Intercambio de gases 
en los capilares
Intercambio de aire 
en alvéolos
Circulación sanguínea
Capilar Células del cuerpo
Capilar
Alvéolo
Bronquiolo
Capilar
Alvéolo
Circulación 
de aire
Circulación 
sanguínea
Circulación 
sanguínea
Respiración celular
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Es un proceso que continúa al ciclo de Krebs y es la última etapa de la respiración 
celular que se realiza en presencia de oxígeno. Al igual que en el ciclo de Krebs, 
el oxígeno llega a través de la sangre cuando ha sido captado de los alvéolos 
pulmonares en el proceso de la respiración. 
La fosforilación oxidativa ocurre en la membrana interna de la mitocondria y se 
divide en dos procesos simultáneos:
• La cadena transportadora de electrones es una serie de reacciones químicas que 
podríamos comparar con una cascada en la que loselectrones pasan rápidamente 
desde las coenzimas NADH o el FADH
2
 hasta el receptor final que es el oxígeno 
(O
2
) con el que se produce agua.
• La síntesis de ATP ocurre en la membrana interna de la mitocondria. Allí los iones 
de H+ solamente cuentan con un canal disponible: una proteína transmembranal 
conocida como ATP sintasa. Conceptualmente, la ATP sintasa es muy parecida 
a las turbinas de una planta de energía hidroeléctrica; en vez de activarse con 
agua, se activa con el flujo de iones de H+ que se desplazan por su gradiente 
electroquímico. Este flujo causa que la ATP sintasa gire y catalice la adición de un 
fosfato a ADP, con lo que captura la energía del gradiente de protones en forma 
de ATP. Al final se producen 28 ATP por la degradación de una glucosa.
La fosforilación oxidativa
Recurso 3: Elaboramos modelos que expliquen el 
metabolismo y la respiración celular
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Observa el esquema de la fosforilación oxidativa. 
Espacio intermembranal
Membrana mitocondrial interior
Matriz mitocondrial interior
Cadena de transporte del electrón Quimiosmosis
Proteína compleja de cargador de electrón
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¿Qué ocurre con todo ese ATP que produce la célula y que se ha formado a 
partir de una sola molécula de glucosa que se obtuvo de una de las moléculas de 
almidón que forma parte de un trozo de papa sancochada que se ha consumido? 
El ATP o la energía que se produce en la célula es distribuido primero dentro de 
ella para que cumpla otras funciones en los procesos de digestión, almacenamiento 
y formación de proteínas, en el transporte de macromoléculas, en la división de la 
célula, etc. Dependiendo del tipo de célula y del tejido al cual pertenece, la célula 
puede necesitar más o menos ATP; por ejemplo, una célula muscular necesita más 
ATP que una célula epitelial.
Las células necesitan cierta cantidad de glucosa (para obtener ATP) a fin de realizar 
sus diversas funciones. Sin embargo, cuando se consumen muchos alimentos como 
carbohidratos y se producen muchas moléculas de glucosa que al final la célula 
no necesita inmediatamente, se genera un exceso de recursos. Este excedente se 
almacena en ciertas partes de nuestro cuerpo a las que se les denomina reservas 
energéticas: en el hígado, se almacenan en forma de glucógeno; en los músculos, 
se guardan en forma de glucógeno; y, en las células adiposas (que se encuentran 
debajo de la piel y en otras partes y órganos del cuerpo), se almacenan en forma de 
grasa. Por ello, el consumo excesivo de alimentos que nuestro cuerpo no necesita 
hace que aumentemos nuestra masa corporal. Este aumento no es otra cosa que 
almacenar tejido adiposo en el cuerpo.
Recurso 3: Elaboramos modelos que expliquen el 
metabolismo y la respiración celular
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Para comprender mejor el proceso de fosforilación 
oxidativa, es necesario que te apoyes con videos 
que puedes encontrar en Internet, sobre este tema.
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Catabolismo Anabolismo
Glucólisis Ciclo de Krebs Fosforilación oxidativa
Productos: Productos: Productos:
Recurso 3: Elaboramos modelos que expliquen el 
metabolismo y la respiración celular
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1. Sintetiza: Después de leer el recurso 1 y observar el video propuesto, elabora un 
esquema sobre el metabolismo y la respiración celular, y escribe la cantidad de 
energía (ATP) y los productos que se generan en cada etapa de la respiración 
celular. 
2. Argumenta. ¿Por qué es importante el metabolismo y 
la respiración celular para un ser vivo?
3. Explica. ¿De qué manera las células de nuestro cuerpo 
transforman los nutrientes como la glucosa, contenida 
en muchos de los alimentos que consumimos, y 
obtiene la energía necesaria para realizar nuestras 
funciones vitales?
4. Aplica. Si una molécula de almidón puede contener 
entre 300 y 3000 moléculas de glucosa, ¿cuánta 
energía (en moléculas de ATP) puede producirse en la 
respiración celular?
Observa el siguiente video: Introducción 
a la respiración celular
ACTIVIDADES
Glosario de términos 
científicos
Síntesis: procedimiento 
que ocurre para formar 
un compuesto a partir de 
sustancias más simples.
ATP: adenosín trifosfato, 
molécula que guarda 
gran cantidad de energía.
ADP: adenosín difosfato, 
molécula que guarda 
energía.
https://es.khanacademy.org/science/high-school-biology/
hs-energy-and-transport/hs-cellular-respiration/v/introduc-
tion-to-cellular-respiration?modal=1