Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-39

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G R O U P
Aprovechamiento de la energía: 
glucólisis y respiración celular
E s tu d io de caso
Cuando los deportistas 
alteran su conteo sanguíneo: 
¿los tramposos se salen 
con la su y a ?
U N A HORA ANTES d e que iniciara la duodécim a 
etapa del T o u r d e F rance . e l equ ipo Saunier- 
D uval ten ía e l m ejor án im o . Su c ic lis ta estrella. 
Riccardo R iccó. hab ía encabezado e l grupo 
durante dos etapas, u n a d e ellas la terrib le 
novena etapa, en la q u e se asciende dos 
m ontañas en u n trayecto d e 224 kilóm etros.
Su optim ism o se transform ó en consternación 
cuando observaron que la policía se llevaba a su 
prim er cic lista. M inutos después, e l equ ipo se 
retiró de la com petencia . ¿C uá l fue e l de lito de 
R iccó ? Dopaje sanguíneo.
Este tipo d e dopa je introduce a l torrente 
sanguíneo m ás g lóbu los ro jos q u e transportan 
oxigeno con la finalidad d e m ejorar el 
rendim iento d e u n deportista . Lo que h izo Riccó 
fue inyectarse u n fárm aco, a c tivad o r continuo 
del recep to r d e la eritropoyetina (CERA , por 
su s sig las en ing lés), una ve rs ión sin tética de 
la eritropoyetina . La horm ona eritropoyetina 
natural (EPO ) estim ula la producción d e g lóbu los 
ro jos en la m édula. Un o rgan ism o sano produce 
sufic iente eritropoyetina para reponer los 
g lóbu los ro jos q u e enve jecen y m ueren. Si una 
persona acude a una reg ión más e levada , donde 
cada bocanada d e a ire p roporciona m enos 
oxígeno, e l cue rpo lo com pensa aum entando 
la EPO para p roduc ir m ás g lóbu los rojos.
Una inyección d e la EPO sin tética estim u la la 
producción d e una gran cantidad d e glóbulos 
ro jos ad ic ionales, lo que aum enta la capacidad 
de ca rg a d e ox igeno d e la sangre m ás de 
lo no rm a l y favo rece e l rend im iento en los 
deportes d e resistencia, com o el ciclism o.
¿Por qué aum enta la resistencia cuando se 
tienen m oléculas ad icionales d e ox igeno en 
el torrente sangu íneo? P iensa en la pregunta 
m ientras se ana liza la func ión de l ox ígeno en el 
aporte d e energ ía a las célu las de los músculos.
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1 2 8 • I L i vkI j de la célula
De un v is ta z o
Estudio do caso Cuando los deportistas a lte ran su 
corneo sanguíneo: ¿los tram posos se salen con la suya?
8.1 ¿C ó m o o b tienen energ ia las cé lu las?
La fotosíntesis es la fuente definitiva d e energía celular 
La g u co sa e s un a molécula c lave de alm acenam iento 
d e energía
Generalidades de la degradación de la glucosa
8.2 ¿Q u é p asa d u ra n te la g lucó lis is?
8 .3 ¿Q u é p asa d u ra n te la resp irac ión ce lu lar?
L a respiración d e las célu las eucariontes se realiza 
e n la m itocondria en tres etapas
Do co rea C lucó liS iS
Do co rea Reacciones d e la m atriz m itocondria l 
Estud io do caso continuación Cuando los deportistas 
a lte ran su co n teo sanguíneo : ¿ lo s tram posos se 
salen con la suya?
Resum en d e la degradación d e la glucosa en células 
eucariontes
R io FH x C e llu la r R esp iratíon (d ispon ib le en 
inglés)
8.4 ¿Q u é pasa en la fe rm en tac ión ?
¿P o r qué es necesaria la ferm entación?
Guard ian do la sa lud ¿P o r qué se eng o rda al com er 
carboh id ratos?
Algunas células ferm entan el p iru vato para fo rm a r lactato 
A lgunas células ferm entan el p iruvato para fo rm ara lcoh o l 
etílico y d ióx ido de ca rbono
Estu d io do c a so continuación Cuando los 
depo rtis tas a lte ran su co n teo sanguíneo: ¿ lo s 
tram posos se salen con la suya?
En lacas con la v id a d ia r ia Una ja rra d e v in o , una 
hogaza d e pan y un buen tazón d e c o l agria 
Es tu d io d a caso o tro v is ta z o Cuando los 
depo rtis tas a lte ran su co n teo sanguíneo: ¿ lo s 
tram posos se salen con la suya?
8.1 ¿ C Ó M O O B T IE N E N E N E R G ÍA L A S C É L U L A S ? 
la s células requ ieren un abasto co n tin uo d e energ ía para im p u l­
sar la gran cantidad de reaedones m etabólicas q ue so n esendales 
u n só lo para mantenerse con vida. A ho ra b ien, para q ue la ener­
gía impuLse un a reacción, debe estar e n un a form a aprovechable. 
Casi toda la energía celu lar se a lm acena e n los enlaces quím icos 
d e m oléculas porladoras de energía, p rin dp a lm en te del ad e n o s ín 
tr ifo s fa to (A T P ). En este cap ítu lo se describen las reaedones ce­
lulares que transfieren energía de las m oléculas q ue la a lm acenan , 
particularm ente la glucosa, a aquellas q ue la portan, co m o el ATP. 
la s cé lu las degradan la glucosa e n dos etapas: g lucólisis, q ue libera 
un a pequeña cantidad d e A T P , seguida por la resp iradón celu lar, 
q ue produce m u cho m ás ATP.
M ientras lees e l cap ítu lo , p iensa e n los p rin d p io s d e l uso 
d e la energ ía e n las célu las vistos e n e l cap itu lo 6. C o m o recor­
darás, e n la exposición d e la segunda le y d e la te rm o d inám ica se 
d ijo q u e cu an d o se p roduce un a reacdó n espontánea, d ism in u ­
ye la can tid ad de energ ía ú til y se genera ca lo r. Las célu las son 
re lativam ente e fid en tes para captar energ ía q u ím ic a duran te la 
d eg rad ad ó n d e la g lucosa, pues a cu m u la n cerca d e 4 0 % d e 
la energ ía lib e rad a p o r esta g lucosa e n m o lécu las d e A T P y liberan 
el resto co m o ca lor. S i las cé lu las fueran ta n p oco e fid en tes co m o 
lo s m otores d e g aso lina (2 5 % o m eno s), los an im a les tend rían 
q u e com er co n m ucha m ás vo rad d a d para estar activos.
Recordarás tam b ién d e l ca p ítu lo 6 q u e se necesitan enzi­
m as para favorecer las reaed on es b ioqu ím icas. A u n q u e para s im ­
p lif ica r n o m ostram os las enz im as e n las ru tas ilustradas aq u í, 
cada etapa d e la conversión d e un a m o lécu la e n o tra requ iere un a 
enz im a específica para rebasar la energ ía de ac tivadó n , d e m o do 
q ue e l cuerpo regule la v e lo d d a d d e un a reacdón .
L a f o to s ín te s is e s l a f u e n t e d e f in i t iv a 
d e e n e r g ía c e lu la r
En la F IG U R A 8-1 se ilustran las re ladones entre la fotosíntesis y la 
degradadón d e la glucosa p o r g lucólisis y resp iración celu lar. Casi
A F IG U R A 8-1 En la fo to s ín te s is se c a p ta e n e rg ía i b e ra d a 
p o r g lu c ó lis is y re s p ira d ó n c e lu la r La energia de la luz solar 
se alm acena en la glucosa por fotosíntesis, la cual se realiza en 
los doroplastos de las plantas verdes. Luego, la g lucólisis (que se 
produce en el citosol) y la respiración celular (en la mitocondria) 
liberan la energia química almacenada en la glucosa. Com o lo indica 
el grosor de las flechas rojas, la respiración celular produce mucho 
m ás energia que la glucólisis. Los productos de la fotosíntesis se 
aprovechan en la respiración celular, la cual produce las moléculas 
que se aprovechan en la fotosíntesis.
todos los organism os, efectúen o n o la fotosíntesis, dependen de 
e lla para tener m oléculas energéticas y e l oxígeno necesario para
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A p r o v e c h a m ie n t o d e la e n e r g ía : g l u c ó l i s i s y r e s p i r a c ió n t e lu l j r 1 2 9
C o m o se v io e n e l cap itu lo 7, la fotos ín tes is q ue se realiza 
e n los clo rop lastos capta la energ ía d e la lu z so la r y la usa para 
s intetizar glucosa ( C ,H , ,O t ) a p a rtir d e las m o lécu las s im p les de 
C O , y H ,0 . S e libera oxígeno co m o subproducto . E n la mito- 
condria , las célu las degradan la glucosa para p roporcionar ener­
gía, q ue es captada p o r la m o lé cu la p o rtad o ra d e energ ía A T P . A l 
fo rm a r A T P duran te la resp iración ce lu lar, las cé lu las consum en 
oxígenoy liberan agua y d ió x id o de carbono, las m aterias prim as 
d e la fotosíntesis.
I.as ecuaciones qu ím icas d e la fo rm ac ió n de la g lucosa e n la 
fotosíntesis y su d egradación son prácticam ente sim étricas:
Fotosíntesis:
b C O j + 6 H jO ♦ energía lum inosa -> C J I i , 0 . + 6 O j
D egradación com pleta d e la glucosa:
CbI I ijO . + 6 O j -* 6 C O i + 6 I I jO + 
energía quím ica (A T P ) + calor
L a g lu c o s a e s u n a m o lé c u la c la v e 
d e a lm a c e n a m ie n t o d e e n e r g ía
l a m ayoría de las célu las puede m etaholizar diversas m oléculas 
orgánicas para p roducir A T P . En este cap ítu lo nos enfocam os en 
la degradación d e la glucosa, q ue todas las células pueden utili­
zar co m o til e n te d e energía. Los seres h u m an os y m u chos otros 
an im ales guardan la energía e n m o lécu las co m o el g lucógeno (u n 
p o lisacárido com puesto por largas cadenas d e m oléculas d e g luco ­
sa ) y grasa ( véanse las páginas 43 y 44 ). C u an d o las célu las p rod u ­
cen A T P co n m oléculas d e g lucógeno, a lm id ó n o grasa, p rim ero las 
con vien en e n glucosa o e n otros com puestos que entran e n la ruta 
m etabó lica q ue se sigue para degradar la glucosa ( i& s e e l apartado 
'G u a rd iá n d e la salud: ¿Po r qué se engorda a l com er carboh id ra­
tos?* e n la pág ina 137).
G e n e r a l id a d e s d e la d e g r a d a c ió n d e l a g lu c o s a
1.a glucosa se degrada e n etapas, co m o se resum e a co n tin uac ión y 
se ilustra e n la F IG U R A 8-2:
• La p rim era etapa es L i g lucó lisis (d e l griego ¿Juco-, q ue s ign i­
fica 'd u lc e ', y -Jisis. 'r o m p e r ') . La g lu c ó lis is co m ienza con 
la degradación d e la g lucosa (u n azúcar d e seis ca rbo n os), lo 
q ue da p o r resu ltado dos m o lécu las d e p itu v a io (m o lé cu la 
d e tres ca rbo n os). Parte d e la energ ía de la glucosa sirve para 
generar d o s m o lécu las de A T P . La g lucó lisis n o necesita ox í­
geno y o cu rre d e la m ism a m anera e n co n d ic io nes a e ró b ic a s 
(c o n ox ígeno ) q ue a n a e ró b lc a s (s in ox ígeno ). Las reacciones 
d e l a g lucó lisis se verifican e n e l r ito so l, co m o se verá e n la 
sección 8.2.
• S i h a y oxígeno, la segunda etapa d e la degradación d e la 
glucosa es la re s p ira c ió n c e lu la r . D u ran te ésta, las dos 
m o lécu las de p iru vato p roducidas p o r g lucó lisis se degradan 
en seis m o lécu las d e d ió x id o de ca rb o n o y seis d e agua. Se 
usa oxígeno e n la ú lt im a etapa d e la resp iración ce lu lar, que 
p roduce 34 o 36 m o lécu las ad ic iona les d e A T P p o r cada dos
< F IG U R A 8-2 R e su m e n d e la d e g ra d a c ió n 
d e la g lu co sa(crtosol)
¿ u c ó lb is
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