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1. Respiración
Celular
y
Fermentación
Base
celular
de
la
vida
P: ¿Cómo los organismos obtienen energía?
GAtoledo-2014 •Depto.
de
Ciencias,
SFC.
1

2. Contenido:
•
1.1
Respiración
celular:
una
visión
general
•
1.2
El
Proceso
de
Respiración
celular
•
1.3
Fermentación
BUCEO
SIN
UN
RESPIRO
Todo
el
mundo
está
familiarizado
con
la
sensación
de
estar
"sin
aliento".
Sólo
unos
pocos
minutos
de
un
ejercicio
vigoroso
pueden
dejar
a
los
humanos
con
jadeos
y
resoplidos
por
falta
de
aire.
Pero,
¿qué
pasa
si
no
se
puede
obtener
aire?
¿Qué
pasa
si
te
pidieran
que
mantengas
tanto
la
respiración
como
el
ejercicio?
En
poco
tiempo
te
desmayarías
debido
a
la
falta
de
oxígeno.
Esto
puede
parecerte
un
experimento
tonto,
pero
hay
animales
que
ejercitan
sin
respiración
y
sin
desmayarse
todo
el
tiempo
-­‐
las
ballenas.
A
diferencia
de
la
mayoría
de
los
animales
que
viven
toda
su
vida
en
el
agua,
las
ballenas
siguen
dependiendo
del
oxígeno
obtenido
del
aire
cuando
salen
a
la
superficie.
Sorprendentemente,
los
cachalotes
rutinariamente
permanecen
bajo
el
agua
durante
45
minutos
o
más
cuando
bucean.
Algunos
científicos
sospechan
que
pueden
permanecer
bajo
el
agua
durante
¡90
minutos!
¿Cómo
es
posible
eso?
El
buceo
necesita
mucha
energía.
¿Cómo
se
mantiene
activa
una
ballena
durante
tanto
tiempo
con
una
sola
inhalada?
Al
leer
este
capítulo,
busca
pistas.
Luego,
resolverás
el
misterio.
Nunca
dejes
de
explorar
tu
mundo.
Aprender
sobre
las
ballenas
y
su
extraordinaria
capacidad
para
mantener
la
respiración,
es
sólo
el
comienzo.
Mitocondria
(roja)
y
retículo
Endoplasmatico
liso
(amarillo)
en
una
célula
del
ovario
(MB
75,000×).
Respiración
celular
y
fermentación
2

3. Respiración
celular:
Una
visión
general
Preguntas
clave
¿De
dónde
obtienen
energía
los
organismos?
¿Qué
es
la
Respiración
celular?
¿Cuál
es
la
relación
entre
fotosíntesis
y
Respiración
celular?
PIENSA
EN
ESTO
Cuando
tienes
hambre,
¿cómo
te
sientes?
Si
eres
como
la
mayoría
de
la
gente,
es
posible
que
te
sientas
lento,
un
poco
mareado
y,
sobre
todo,
débil.
La
debilidad
es
una
sensación
provocada
por
la
falta
de
energía.
Te
sientes
débil
cuando
tienes
hambre,
porque
la
comida
funciona
como
una
fuente
de
energía.
La
debilidad
es
la
forma
que
tu
cuerpo
tiene
para
comunicarte
que
tus
suministros
de
energía
están
bajos.
Pero,
¿cómo
se
convierten
los
alimentos
en
una
forma
utilizable
de
energía?
Los
motores
de
los
automóviles
tienen
que
quemar
gasolina,
con
el
fin
de
liberar
su
energía.
¿Nuestros
cuerpos
queman
alimentos
de
la
misma
manera
que
un
coche
quema
la
gasolina,
o
hay
algo
más? Vocabulario
Caloría
•
Respiración
celular
•
Aeróbico
•
Anaeróbico Energía
química
y
alimentos
¿De
donde
obtienen
Toma
de
apuntes
energía
los
organismos?
Antes
de
estudiar
el
texto
observa
la
Figura
de
las
página
3.
Haz
una
lista
de
las
preguntas
que
tengas
acerca
del
diagrama.
A
medida
que
leas,
escribe
las
respuestas
de
dichas
preguntas.
ARMA
Vocabulario
PREFIJO
El
prefijo
macro,
significa
“grande”.
Las
Macromoléculas
están
formadas
de
muchas
subunidades
moleculares
más
pequeñas.
Los
Carbohidratos,
las
proteínas
y
los
lípidos
son
macromoléculas
importantes
de
los
seres
vivos.
Los
alimentos
proporcionan
a
los
seres
vivos
los
bloques
químicos
de
construcción
que
necesitan
para
crecer
y
reproducirse.
Recordemos
que
algunos
organismos,
como
las
plantas,
son
autótrofos,
es
decir,
que
producen
su
propio
alimento
mediante
la
fotosíntesis.
Otros
organismos
son
heterótrofos,
lo
que
significa
que
dependen
de
otros
organismos
para
obtener
comida.
Para
todos
los
organismos,
las
moléculas
de
los
alimentos
contienen
Energía
química
que
se
libera
cuando
se
rompen
sus
enlaces
químicos.
¿Cuánta
energía
hay
realmente
presente
en
los
Alimentos?
Mucha,
aunque
varía
con
el
tipo
de
alimento.
La
energía
almacenada
en
los
Alimentos
se
expresa
en
unidades
llamadas
Calorías.
Una
caloría
es
la
cantidad
de
energía
necesaria
para
elevar
la
temperatura
de
1
gramo
de
agua
en
1
grado
Celsius.
La
Caloría
(C
mayúscula)
que
se
utiliza
en
las
etiquetas
de
los
alimentos
es
una
kilocaloría
o
1.000
calorías.
Las
células
pueden
usar
varios
tipos
de
moléculas
para
nutrirse,
incluyendo
a
las
grasas,
a
las
proteínas
y
a
los
hidratos
de
carbono.
La
energía
almacenada
en
cada
una
de
estas
macromoléculas
varía,
debido
a
que
presentan
diferencias
en
sus
estructuras
químicas
y,
por
lo
tanto,
en
sus
enlaces
de
almacenamiento
de
energía.
Por
ejemplo,
1
gramo
del
azúcar
glucosa
libera
3.811calorías
de
energía
calórica
cuando
se
quema.
Por
el
contrario,
1
gramo
de
triglicéridos
contenidos
en
un
biftec
de
vacuno
libera
8.893
calorías
de
energía
cuando
se
rompen
sus
enlaces.
En
general,
los
carbohidratos
y
las
proteínas
contienen
Ca.
4.000
calorías
(4
Calorías)
de
energía
por
gramo,
mientras
que
las
grasas
contienen
aproximadamente
9.000
calorías
(9
Calorías)
por
gramo.
Las
células
no
realizan
una
simple
quema
de
los
nutrientes
para
liberar
la
energía
en
forma
de
calor.
En
vez
de
esto,
descomponen
las
moléculas
nutritivas
de
manera
gradual,
capturando
un
poco
de
Energía
química
en
pasos
clave.
Esto
permite
a
las
células
utilizar
la
energía
almacenada
en
los
enlaces
químicos
de
nutrientes,
como
la
glucosa,
para
producir
compuestos,
tales
como
el
ATP,
GTP
y
otros,
que
energizan
directamente
las
actividades
de
la
célula.
3
Lección
9.1 • Lección:
visión
general •
Lección:
notas

4. Eres
lo
que
comes
Los
organismos
obtienen
energía
a
partir
de
los
alimentos
que
comen,
pero
la
energía
contenida
en
los
alimentos
varía
mucho.
La
mayoría
de
los
Alimentos
contienen
una
combinación
de
proteínas,
carbohidratos
y
grasas.
Un
gramo
de
proteína
o
de
un
hidrato
de
carbono,
tal
como
glucosa,
contiene
aproximadamente
4
Calorías.
Sin
embargo,
un
gramo
de
grasa
contiene
alrededor
de
9
Calorías.
En
el
cuadro
adjunto
se
muestra
la
composición
aproximada
de
una
porción
de
algunos
alimentos
comunes.
1.
Interpreta
datos
por
porción:
¿Cuál
de
los
Alimentos
incluidos
en
la
tabla
tiene
la
mayor
cantidad
de
proteínas?
¿Cuál
tiene
más
carbohidratos?
¿Cuál
tiene
más
grasa?
Composición
de
algunos
alimentos
comunes
Alimento
Manzana,
1
mediana
Jamón,
2
rodajas
Chocolate,
1
barra
Huevos,
2
enteros
Leche
2%
de
grasa,
1
taza
Papas
fritas,
15
chips
Pavo
asado,
3
rodajas
Proteína
(g)
0
5
3
12
8
2
11
Carbohidrato(g)
22
0
23
0
12
14
3
Grasa(g)
0
6
13
9
5
10
1
2.
Calcula
Aproximadamente
¿Cuántas
calorías
más
hay
en
dos
2
rodajas
de
jamón
comparada
con
tres
rodajas
de
pavo
asado?
Explica
la
diferencia.
3.
Calcula
Caminando
a
paso
moderado
consumes
cerca
de
300
Calorías
por
hora.
A
esa
tasa,
¿Cuántosminutos
debieras
caminar
para
“quemar”
las
Calorías
que
contiene
una
barra
de
chocolate?
(Pista:
Comienza
calculando
el
número
de
Calorías
consumidas
por
minuto
cuando
caminas.)
Visión
general
de
la
Respiración
celular
¿Qué
es
Respiración
celular?
Si
el
oxígeno
está
disponible,
los
organismos
pueden
obtener
energía
de
los
alimentos
por
respiración
celular
La
Respiración
celular
es
el
proceso
que
libera
energía
de
los
alimentos
en
presencia
de
oxígeno.
Aunque
la
Respiración
celular
involucra
a
docenas
de
reacciones
separadas,
el
proceso
se
puede
resumir
de
manera
simple:
En
Símbolos:
6O2
+
C6H12O6
En
palabras:
Oxígeno
+
Glucosa
6CO2
+
6H2O
+
Energía
Dióxido
de
carbono
+
Agua
+
Energía
Podrás
apreciar
que
la
Respiración
celular
requiere
oxígeno
y
una
molécula
tal
como
la
Glucosa;
libera
dióxido
de
carbono,
agua
y
energía.
Sin
embargo,
no
te
dejes
engañar
por
la
simplicidad
de
esta
ecuación.
Si
la
respiración
celular
ocurriera
en
un
solo
paso,
toda
la
energía
de
la
Glucosa
sería
liberada
de
una
sola
vez
y
la
mayor
parte
de
esa
energía
se
degradaría
como
luz
y
calor,
formas
de
energía
no
disponibles
para
los
seres
vivos.
Claramente,
una
célula
viva
tiene
que
controlar
esa
energía.
La
célula
no
puede
simplemente
iniciar
“un
fuego”
—la
célula
tiene
que
liberar
de
a
poquito
la
energía
química
explosiva
presente
en
las
moléculas
de
ciertos
nutrientes.
La
célula
necesita
encontrar
la
forma
para
atrapar
esa
poca
energía
y
luego
ocuparla
para
sintetizar
ATP.
En
tu
cuaderno
¿Realizan
Respiración
celular
las
plantas?
FIGURA
1
–1
Una
liberación
Controlada
La
Respiración
celular
involucra
una
serie
de
reacciones
controladas
que
lentamente
liberan
la
energía
almacenada
en
los
nutrientes.
Si
la
energía
fuese
liberada
demasiado
rápido,
la
mayor
parte
de
ella
se
degradaría
como
calor
y
otra
parte
como
luz—similar
al
momento
en
que
un
marshmallow
arde.
Respiración
celular
y
fermentación
4

5. Glucosa Glucólisis
Energía
Ciclo
de
Krebs
Energía
CO2
Cadena
de
Transporte
de
e-­‐
Energía
O2 H
2O
FIGURA
9
–2
Los
estados
de
la
respiración
Estados
de
la
respiración
celular
La
respiración
celular
captura
la
energía
de
los
alimentos
en
tres
principales
procesos
—
la
glucólisis,
el
ciclo
de
Krebs
y
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
Aunque
las
células
pueden
usar
al
menos
3
moléculas
alimenticias
para
obtener
energía,
en
este
apunte
nos
concentraremos
en
sólo
una,
como
ejemplo—el
azúcar
simple
glucosa.
La
Glucosa
entra
primero
a
una
vía
química
conocida
como
glucólisis.
Sólo
una
pequeña
cantidad
de
energía
es
capturada
para
producir
ATP
durante
este
estado.
En
realidad,
al
final
de
la
glucólisis,
cerca
del
90
por
ciento
de
la
energía
química
que
está
disponible
en
la
Glucosa
aún
no
ha
sido
utilizada
pues
está
“atrapada”
en
los
enlaces
químicos
de
una
molécula
llamada
ácido
pirúvico.
¿Cómo
el
resto
de
esa
energía
es
extraída
por
la
célula?
Primero,
el
ácido
pirúvico
entra
al
segundo
estado
de
la
Respiración
celular,
el
ciclo
de
Krebs,
donde
es
liberada
un
poco
más
de
energía.
Sin
embargo,
la
mayor
parte
de
energía,
resulta
del
estado
final
de
la
Respiración
celular,
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
Este
estado
requiere
de
reactantes
de
los
otros
dos
estados
del
proceso,
tal
como
se
ilustra
por
las
líneas
entrecortadas
de
la
Figura
9–2.
¿Cómo
extrae
tanta
energía
la
cadena
de
transporte
de
electrones
de
estos
reactantes?
Usa
uno
de
los
más
poderosos
aceptores
de
electrones—el
oxígeno.
Oxígeno
y
Energía
El
oxígeno
se
requiere
al
final
de
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
En
el
momento
que
la
célula
aumenta
su
demanda
energética,
el
uso
de
oxígeno
también
aumenta.
Como
sabes,
la
palabra
respiración
a
menudo
es
usada
como
sinónimo
de
inhalación.
Esa
es
la
razón
del
por
qué
debemos
usar
el
término
respiración
celular
para
referirnos
a
la
vía
liberadora
de
energía
intracelular.
El
doble
significado
de
respiración
nos
sugiere
una
crucial
conexión
entre
las
células
y
los
organismos:
La
mayoría
de
las
vías
liberadoras
de
energía
dentro
de
las
células
requiere
oxígeno
y
esa
es
la
razón
por
la
que
necesitamos
inhalar
cuando
realizamos
respiración
celular.
Las
vías
de
la
Respiración
celular
que
requieren
oxígeno
se
les
denomina
aeróbicas
(“con
aire”).
El
ciclo
de
Krebs
y
la
cadena
de
transporte
de
electrones
son
procesos
aeróbicos.
A
pesar
de
que
el
ciclo
de
Krebs
no
requiere
directamente
de
oxígeno,
es
clasificado
como
un
proceso
aeróbico
debido
a
que
no
puede
funcionar
sin
oxígeno
-­‐
requerido
por
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
La
glucólisis,
sin
embargo,
no
requiere
directamente
de
oxígeno,
ni
se
basa
en
un
proceso
que
necesite
oxígeno
para
funcionar.
Por
lo
tanto,
se
dice
que
la
glucólisis,
es
anaeróbica
(“sin
aire”).
Pese
a
que
la
glicólisis
es
anaeróbica,
es
considerada
parte
de
la
Respiración
celular
debido
a
que
sus
productos
finales
son
reactantes
claves
para
los
estados
aeróbicos.
Recuerda
que
las
mitocondrias
son
organelos
intracelulares
que
convierten
energía
química,
almacenada
en
los
alimentos,
a
energía
que
pueda
usar
la
célula.
La
glucólisis
en
realidad
ocurre
en
el
citoplasma
de
una
célula,
pero
el
ciclo
de
Krebs
y
la
cadena
de
transporte
de
electrones,
las
cuales
generan
la
mayor
parte
del
ATP
durante
la
respiración
celular,
tiene
lugar
dentro
de
la
mitocondria.
Si
el
oxígeno
está
ausente,
otra
vía
anaeróbica,
llamada
fermentación,
hace
posible
que
la
célula
mantenga
funcionando
a
la
glucólisis
en
la
célula,
generando
ATP
para
energizar
las
actividades
celulares.
Aprenderás
más
sobre
fermentación
más
adelante
en
este
documento.
En
tu
cuaderno
haz
un
flujograma
que
muestre
los
diferentes
pasos
de
la
respiración
celular.
celular
Hay
tres
estados
de
la
respiración
celular:
la
glucólisis,
el
ciclo
de
Krebs
y
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
Interpreta
imágenes:
¿Cuál
(es)
estado(s)
de
la
Respiración
celular
ocurren
en
la
mitocondria?
Si
ballenas
permanecen
bajo
agua
durante
45
Minutos
o
más,
¿Qué
tipos
de
vías
principales,
aeróbicas
o
anaeróbicas
crees
que
ocupan
estos
animales
en
condiciones
de
inmersión?
5
•
Lección
1

6. Comparación
entre
Fotosíntesis
y
Respiración
celular
¿Cuál
es
la
relación
entre
fotosíntesis
y
Respiración
celular?
Energía
Lumínica
Si
casi
todos
los
organismos
de
la
tierra
descomponen
ciertos
nutrientes
por
el
proceso
de
respiración
celular,
¿por
qué
no
se
acaba
el
Oxígeno
en
la
tierra?
¿Hacia
adonde
va
todo
el
dióxido
de
carbono
que
resulta
como
producto
de
desecho?
¿Cómo
es
reemplazada
la
energía
química
almacenada
en
los
Alimentos?
Pues
bien,
la
Respiración
celular
se
balancea
por
otro
proceso:
la
fotosíntesis.
La
energía
en
la
fotosíntesis
y
la
Respiración
celular
fluye
en
direcciones
opuestas.
Observa
la
figura
9–3
e
imagina
a
la
energía
química
de
los
carbohidratos
como
si
fuese
una
moneda
en
la
“cuenta
de
ahorro
de
la
tierra”.
La
fotosíntesis
es
el
proceso
que
“deposita”
energía.
La
Respiración
celular
es
el
proceso
que
“retira”
energía.
Como
es
de
esperar,
las
ecuaciones
para
la
fotosíntesis
y
para
la
Respiración
celular
son
casi
idénticas,
pero
invertidas.
En
un
nivel
global
la
fotosíntesis
y
la
respiración
celular
también
son
opuestas.
La
fotosíntesis
remueve
dióxido
de
carbono
desde
la
atmósfera
y
la
respiración
celular
lo
devuelve
a
la
atmósfera.
La
fotosíntesis
libera
oxígeno
a
la
atmósfera
y
la
respiración
celular
usa
ese
oxígeno
para
liberar
energía
de
algunos
nutrientes.
La
liberación
de
energía
por
la
respiración
celular
ocurre
en
casi
toda
la
vida:
plantas,
animales,
hongos
protistas
y
en
la
mayoría
de
las
bacterias.
Sin
embargo,
la
energía
capturada
por
la
fotosíntesis
ocurre
sólo
en
las
plantas,
en
las
algas
y
en
algunas
bacterias.
FOTOSÍNTESIS
C6H12O6
+
6O2 ATP,
energía
calórica 6H2O
+
6CO2
RESPIRACIÓN
CELULAR
FIGURA
9
–3
La
Fotosíntesis
y
la
respiración
celular
pueden
considerarse
como
procesos
opuestos.
Compara
y
Contrasta
¿Cómo
se
diferencia
exactamente
la
ecuación
de
la
fotosíntesis
de
la
ecuación
de
la
Respiración
celular?
Conceptos
clave:
Revisión
1.
a.
Revisa
¿Por
qué
todos
los
organismos
necesitan
alimento?
b.
Relaciona
Causa
y
Efecto
¿Por
qué
las
macromoléculas
presentan
diferencias
en
la
cantidad
de
energía
que
contienen?
2.
a.
Revisa
Escribe
la
reacción
general
de
la
Respiración
celular.
b.
Aplica
Conceptos
¿Cómo
mantiene
la
homeostasis
el
proceso
de
respiración
celular
a
nivel
celular?
Lección
1
3.
a.
Revisa
¿De
qué
maneras
la
respiración
celular
y
la
fotosíntesis
se
consideran
procesos
opuestos?
b.
Usa
Analogías
Has
una
analogía
entre
la
energía
química
de
la
glucosa
y
el
dinero
en
una
cuenta
de
ahorros?
4.
la
palabra
griega
glukus
significa
“dulce,”
y
la
palabra
Latina
lysis
se
refiere
al
proceso
liberar
o
descomponer.
Basado
en
esta
información,
escribe
una
definición
para
la
palabra
glucólisis
• Lección:
evaluación
6

7. El
proceso
de
Respiración
celular
Preguntas
clave
¿Qué
ocurre
durante
el
proceso
de
glucólisis?
¿Qué
ocurre
durante
el
Ciclo
de
Krebs
?
¿Cómo
usa
los
electrones
de
alta
energía
la
cadena
de
transporte
de
electrones
provenientes
de
la
glucólisis
y
del
ciclo
de
Krebs?
¿Cuánto
ATP
genera
la
respiración
celular?
PIENSA
EN
ESTO
¡El
alimento
se
quema!
Es
verdad
que
muchos
alimentos
comunes
(como
manzanas,
peras,
carne)
tienen
demasiada
agua
para
arder
mediante
un
fósforo.
Sin
embargo,
los
alimentos
con
poca
agua,
como
el
azúcar,
el
aceite
para
cocinar
arderán.
En
realidad,
la
harina,
la
cual
contiene
tanto
carbohidratos
como
proteínas,
es
tan
inflamable
que
ha
causado
muchas
explosiones,
incluyendo
la
que
se
ve
aquí
en
una
molinera
de
la
ciudad
de
Londres,
en
1872
(razón
por
la
cual
el
almacenamiento
de
harina
encima
de
una
estufa,
no
es
el
lugar
más
adecuado).
Está
claro
que
hay
disponible
mucha
energía
en
los
alimentos,
pero
….¿cómo
una
célula
viva
extrae
esa
energía,
sin
generar
un
incendio
o
causar
una
explosión?
Vocabulario
Glucólisis
•
NAD+
•
Ciclo
de
Krebs
•
matriz
Toma
notas
Compara/Contrasta.
Mientras
lees,
haz
una
tabla
tipo
compara/contrasta
que
ilustre
la
localización,
los
reactantes
iniciales
y
los
productos
finales
de
la
glucólisis,
del
ciclo
de
Krebs
y
de
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
También
incluye
¿Cuántas
moléculas
de
ATP
son
producidos
en
cada
paso
del
proceso.
La
glucólisis
¿Qué
ocurre
durante
el
proceso
de
glucólisis?
El
primer
set
de
reacciones
en
la
respiración
celular
se
conoce
como
glucólisis,
una
palabra
que
literalmente
significa
“ruptura
del
azúcar.”
La
glucólisis
involucra
muchos
pasos
químicos
que
transforman
a
la
Glucosa.
El
resultado
final
es
la
producción
de
2
moléculas
de
3
átomos
de
carbono
llamada
ácido
pirúvico.
Durante
la
glicólisis
una
molécula
de
glucosa,
un
compuesto
de
6-­‐
carbono
es
transformada
a
2
moléculas
de
ácido
pirúvico,
un
compuesto
de
3
átomos
de
carbono.
A
medida
que
los
enlaces
en
la
glucosa
son
descompuestos
y
reordenados,
la
energía
es
liberada.
El
proceso
de
glucólisis
puede
ser
visto
en
la
página
8.
Producción
de
ATP.
Aún
cuando
la
glucólisis
es
un
proceso
liberador
de
energía,
la
célula
necesita
ocupar
un
poco
de
esa
energía
para
funcionar.
Al
inicio
de
la
vía
glicolítica,
se
usan
2
Moléculas
de
ATP.
Antes,
en
este
documento,
fueron
comparadas
la
fotosíntesis
y
la
respiración,
como
un
depósito
y
un
retiro,
respectivamente,
en
una
cuenta
de
ahorro.
De
manera
similar,
las
2
Moléculas
de
ATP
usadas
al
inicio
de
la
glucólisis
son
como
una
inversión
que
se
pagará
con
“interés”.
Para
ganar
interés
en
un
banco,
primero
debes
depositar
dinero
en
una
cuenta.
Aunque
la
célula
invierte
2
Moléculas
de
ATP
en
su
“cuenta”
para
que
funcione
la
glucólisis,
esta
vía
produce
4
Moléculas
de
ATP.
Esto
le
da
a
la
célula
una
ganancia
neta
de
2
moléculas
de
ATP
por
cada
molécula
de
Glucosa
que
entra
a
glucólisis.
7
Lección
9.2 • Lección:
visión
genera•l
Lección:
notas

8. Glucosa Glucólisis
Energía
Glucosa
Ciclo
de
Krebs
Energía 2 ATP
Producción
de
ATP
Dos
Moléculas
de
ATP
son
“invertidas”
para
que
funcione
el
proceso
de
glucólisis.
Al
final,
se
producen
4
Moléculas
de
ATP,
con
una
ganancia
neta
de
2
ATP
por
molécula
de
Glucosa.
CO2 C
I
T
O
P
L
A
S
MA
2
ADP
Cadena
de
transporte
de
e-­‐
Energía
O2 H2O
Producción
de
NADH
Se
transfieren
4
electrones
de
alta
energía
al
transportador
NAD+
para
producir
NADH.
NADH
transporta
a
estos
electrones
a
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
2 NAD
+ 4
ADP
2 NADH 4 ATP
2
Ácido
pirúvico
A
la
cadena
de
Transporte
de
Electrones
Al
Ciclo
de
Krebs
LA GLUCÓLISIS
FIGURA
9–4.
La
glucólisis
es
el
primer
Producción
de
NADH.
Una
de
las
reacciones
de
la
glucólisis
remueve
4
electrones,
ahora
en
un
estado
de
alta
energía
y
los
transfiere
a
un
transportador
de
electrones
llamado
NAD+,
o
nicotinamida
adenina
dinucleótido.
Tal
como
el
NADP+
en
la
fotosíntesis,
cada
molécula
de
NAD+
acepta
un
par
de
electrones
de
alta
energía
y
un
H+.
Esta
molécula,
ahora
conocida
como
NADH,
mantiene
a
los
electrones
hasta
que
ellos
puedan
ser
transferidos
a
otras
moléculas.
Como
lo
verás,
en
presencia
de
oxígeno,
estos
electrones
de
alta
energía
pueden
ser
usados
para
producir
aún
más
Moléculas
de
ATP.
Las
ventajas
de
la
glucólisis
En
el
proceso
de
glucólisis,
4
moléculas
de
ATP
son
sintetizadas
a
partir
de
4
Moléculas
de
ADP.
Dado
que
2
moléculas
ATP
se
usan
en
el
inicio
del
proceso,
hay
una
ganancia
neta
de
sólo
2
Moléculas
de
ATP.
Aunque
la
ganancia
neta
de
energía
por
la
glucólisis
es
pequeña,
el
proceso
es
tan
rápido
que
las
células
pueden
producir
miles
de
moléculas
de
ATP
en
solo
unos
pocos
milisegundos.
La
rapidez
de
la
glucólisis
puede
ser
una
gran
ventaja
cuando
las
demandas
de
energía
por
parte
de
una
célula
aumentan
repentinamente.
Además
de
la
rapidez,
otra
ventaja
de
la
glucólisis
es
que
el
proceso
es
anaeróbico.
Esto
significa
que
la
glucólisis
puede
abastecer
rápidamente
de
energía
química
a
las
células
cuando
no
hay
disponibilidad
de
oxígeno.
Sin
embargo,
cuando
este
gas
está
disponible,
los
“outputs”
ácido
pirúvico
y
NADH
generados
durante
la
glucólisis
son
los
“inputs”
para
los
otros
dos
procesos
de
la
Respiración
celular.
En
tu
Cuaderno
Con
tus
propias
palabras,
describe
las
ventajas
de
la
glucólisis
para
la
célula
en
relación
con
la
transformación
de
energía.
estado
de
la
Respiración
celular.
Durante
la
glucólisis,
la
Glucosa
es
descompuesta
a
2
moléculas
de
ácido
pirúvico.
Se
produce
ATP
y
NADH
como
parte
del
proceso.
Interpreta
imágenes
¿Cuántos
átomos
de
Carbono
hay
en
la
Glucosa?
¿Cuántas
átomos
de
carbono
hay
en
cada
molécula
de
ácido
pirúvico?
ARMA
Vocabulario
PALABRA
ACADÉMICA
El
verbo
sintetizar
significa
"componer
un
todo
por
la
unión
de
sus
partes."
Por
lo
tanto,
una
molécula
de
ATP
es
sintetizada
cuando
un
grupo
fosfato
se
combina
con
la
molécula
de
ADP,
formando
un
enlace
de
alta
energía
.
8

9. El
ciclo
de
Krebs
¿Qué
ocurre
durante
el
ciclo
de
Krebs?
La
necesidad
de
regresar
a
la
superficie
y
jadear
en
busca
de
aire
cuando
estamos
bajo
el
agua
es
una
respuesta
a
la
acumulación
de
CO2
en
la
sangre.
El
humano
promedio
puede
aguantar
la
respiración
por
aproximadamente
un
Minuto.
Las
ballenas
se
quedan
bajo
el
agua
durante
mucho
más
tiempo.
¿Qué
sugiere
esto
sobre
la
tolerancia
de
una
ballena
al
CO2?
En
presencia
de
oxígeno,
el
ácido
pirúvico
producido
en
la
glucólisis
pasa
al
2º
estado
de
la
Respiración
celular,
el
ciclo
de
Krebs.
El
ciclo
de
Krebs
es
llamado
así
después
que
Hans
Krebs,
un
bioquímico
británico
demostró
su
existencia,
en1937.
Durante
el
ciclo
de
Krebs,
el
ácido
pirúvico
es
descompuesto
a
dióxido
de
carbono
en
una
serie
de
reacciones
que
extraen
energía.
Debido
a
que
el ácido
cítrico
es
el
primer
compuesto
formado
en
esta
serie
de
reacciones,
el
ciclo
de
Krebs
también
se
conoce
como
ciclo
del
ácido
cítrico.
Producción
de
Ácido
cítrico.
El
ciclo
de
Krebs
comienza
cuando
el
ácido
pirúvico,
producido
por
la
glucólisis,
pasa
a
través
de
las
dos
membranas
de
la
mitocondria
y
llega
a
la
matriz.
La
matriz
es
el
compartimento
más
externo
de
la mitocondria
y
es
el
sitio
de
las
reacciones
del
ciclo
de
Krebs.
Una
vez
dentro
de
la
matriz,
1
átomo
de
carbono
del
ácido
pirúvico
llega
a
ser
parte
de
una
molécula
de
dióxido
de
carbono,
el
cual
es
finalmente
liberado
al
aire.
Los
otros
dos
átomos
de
carbonos
del
ácido
pirúvico
se
reordenan
y
forman
ácido
acético,
el
cual
se
une
a
un
compuesto
llamado
coenzima
A.
Lo
que
resulta
es
una
molécula
llamada
acetil-­‐CoA.
(La
parte
acetil
de
la
acetil-­‐CoA
está
formada
por
2
átomo
de
carbonos,
1
átomo
de
oxígeno
y
3
átomos
de
hidrógeno.)
Al
comenzar
el
ciclo
de
Krebs,
la
acetil-­‐CoA
añade
su
grupo
acetilo
de
2
carbono
a
una
molécula
de
4
carbono,
el
oxalacetato,
ya
presente
en
el
ciclo,
produciendo
una
molécula
de
6
carbono
llamado
ácido
cítrico
o
citrato.
Extracción
de
energía.
A
medida
que
el
ciclo
continúa,
el
ácido
cítrico
es
descompuesto
a
una
molécula
de
4
átomos
de
carbono
y
es
liberado
más
dióxido
de
carbono,
mientras
que
los
electrones
son
transferidos
a
transportadores
de
electrones
de
alta
energía.
Sigue
las
reacciones
en
la
Figura
9–5
y
verás
cómo
sucede
esto.
Primero,
fíjate
en
los
6
átomos
de
carbono
en
el
ácido
cítrico.
Uno
es
removido
y
luego
otro,
liberándose
2
moléculas
de
dióxido
de
carbono
y
dejando
una
molécula
de
4
carbono.
¿Por
qué
el
ciclo
de
Krebs
es
un
ciclo?
Debido
a
que
la
molécula
de
4
carbono
producida
en
el
último
paso
es
la
misma
molécula
que
acepta
a
la
acetil-­‐CoA
en
el
primer
paso.
La
Molécula
necesaria
para
iniciar
las
reacciones
del
ciclo
es
rehecha
con
cada
"vuelta".
Luego,
busca
el
ATP.
Por
cada
vuelta
del
ciclo,
una
molécula
de
ADP
es
convertida
a
una
molécula
de
ATP.
Recuerda
que
la
glucólisis
produce
2
moléculas
de
ácido
pirúvico
a
partir
de
una
molécula
de
Glucosa.
Así,
por
cada
molécula
de
glucosa
que
entra
al
ciclo
da
como
resultado
dos
vueltas
completas
del
ciclo
de
Krebs
y,
por
lo
tanto,
2
Moléculas
de
ATP.
Finalmente,
observa
a
los
transportadores
de
electrones,
NAD+
y
FAD
(flavín
adenin
dinucleótido).
En
cinco
lugares,
los
transportadores
de
electrones
aceptan
un
par
de
electrones
de
alta
energía
y
el
NAD+
cambia
a
NADH
y
el
FAD
a
FADH2.
FAD
y
FADH2
son
moléculas
similares
al
NAD+
y
NADH,
respectivamente.
¿Qué
sucede
con
cada
uno
de
estos
productos
del
Ciclo
de
Krebs—dióxido
de
carbono,
ATP
y
transportadores
de
electrones?
El
Dióxido
de
carbono
no
es
usado
por
la
célula
y
es
expulsado
cada
vez
que
exhalas.
Las
Moléculas
de
ATP
son
muy
útiles
y
quedan
inmediatamente
disponibles
para
energizar
actividades
celulares.
En
cuanto
a
las
moléculas
transportadoras
de
electrones
como
NADH,
en
presencia
de
oxígeno,
los
electrones
que
poseen
son
usados
para
generar
una
gran
cantidad
de
ATP.
En
tu
Cuaderno
Enumera
a
loa
transportadores
de
electrones
involucrados
en
el
9
Lección
2
ciclo
de
Krebs.
Incluye
sus
nombres,
antes
y
después
que
aceptan
los
electrones.

10. C
I
T
O
P
L
A
S
M
A
Glucosa Glucólisis
Energía Membrana
externa
mitocondrial
Ácido
pirúvico EL CICLO DE KREBS
FIGURA
9–5
Durante
el
ciclo
de
Krebs,
el
ácido
pirúvico
de
la
glucólisis
es
usado
para
generar
dióxido
de
carbono,
NADH,
ATP
y
FADH2.
Debido
a
que
la
glucólisis
produce
2
moléculas
de
ácido
pirúvico
por
cada
molécula
de
glucosa,
el
ciclo
de
Krebs
tiene
que
dar
dos
vueltas
por
cada
Molécula
de
glucosa
que
entra
a
glucólisis.
Interpreta
diagramas
¿Qué
le
pasa
a
las
moléculas
de
NADH
y
FADH2
generadas
en
el
ciclo
de
Krebs?
Ciclo
de
Krebs
Energía
CO2
Cadena
de
transporte
de
e-­‐
Energía
O2 H2O
Membrana
Interna
mitocondrial
NAD
+
NADH CO2
M
AT
R
I
Z
Co
A
Acetil-­‐CoA Co
A
NADH
NAD
+
Ácido
Cítrico
Producción
de
Ácido
cítrico
El
Ácido
pirúvico
de
la
glucólisis
reacciona
para
formar
acetil-­‐CoA,
la
cual
luego
entra
al
ciclo
de
Krebs.
En
el
proceso,
se
produce
una
molécula
de
CO2
y
2
electrones
de
alta
energía
son
pasadas
al
NAD+
para
producir
NADH.
La
acetil-­‐CoA
se
combina
con
un
compuesto
de
4
carbonos
en
el
ciclo
de
Krebs
para
producir
ácido
cítrico.
Extracción
de
Energía
A
través
de
una
serie
de
muchas
reacciones,
el
ácido
cítrico
es
descompuesto
a
una
molécula
de
5
carbono
y
luego
a
un
compuesto
de
4
carbono
(liberando
2
moléculas
de
CO2
).
Este
compuesto
de
4
carbono
puede
luego
iniciar
nuevamente
el
ciclo
combinándose
con
la
acetil-­‐CoA.
La
Energía
liberada
al
romper
y
reordenar
los
enlaces
entre
los
carbono
es
capturada
en
las
formas
de
ATP,
NADH,
y
FADH2.
CO2
NAD
+
NADH
FADH
2
FAD
ATP ADP
NADH
NAD +
CO2
A
la
cadena
de
transporte
de
electrones
10

11. Cadena
de
Transporte
de Electrones
y
síntesis
de
ATP
¿Cómo
la
cadena
de
transporte
de
electrones
use
a
los
electrones
de
alta
energía
de
la
glucólisis
y
del
ciclo
de
Krebs?
Algunos
productos
tanto
del
ciclo
de
Krebs
como
de
la
glucólisis
son
usados
en
el
último
paso
de
la
respiración
celular:
la
cadena
de
transporte
de
electrones,
tal
como
se
ilustra
en
la
Figura
9–6.
Recuerda
que
la
glucólisis
genera
electrones
de
alta
energía
que
son
pasados
al
NAD+,
formando
NADH.
Estas
moléculas
de
NADH
pueden
entrar
a
la
mitocondria,
donde
ellas
se
suman
al
NADH
y
al
FADH2
generados
por
el
ciclo
de
Krebs.
Luego
los
electrones
son
pasados,
desde
todos
aquellos
transportadores
de
electrones,
a
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
La
cadena
usa
a
los
electrones
de
alta
energía
de
la
glucólisis
y
del
ciclo
de
Krebs
para
convertir
ADP
a
ATP.
Transporte
de
electrones.
Los
NADH
y
FADH2
pasan
sus
electrones
de
alta
energía
a
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
En
eucariotas,
la
cadena
de
transporte
de
electrones
está
compuesta
por
una
serie
de
transportadores
de
electrones,
localizados
en
la
membrana
interna
de
la
mitocondria.
En
procariotas,
la
misma
cadena
está
en
la
membrana
celular.
Los
electrones
de
alta
energía
pasan
desde
un
transportador
al
siguiente.
Al
final
de
la
cadena
de
transporte
de
electrones
hay
una
enzima
que
combina
a
estos
electrones
con
iones
hidrógeno
y
oxígeno,
para
formar
agua.
El
Oxígeno
sirve
como
aceptor
final
de
electrones
de
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
Así,
el
oxígeno
es
esencial
para
deshacerse
de
los
electrones
de
baja
energía
y
de
los
iones
hidrógeno,
los
cuales
son
los
desechos
de
la
Respiración
celular.
Sin
oxígeno,
la
cadena
de
transporte
de
electrones
no
puede
funcionar.
¡Ya
sabían
esto
los
jerarcas
nazis
en
la
segunda
guerra
mundial!.
Cada
vez
que
2
electrones
de
alta
energía
se
mueven
a
lo
largo
de
la
cadena
de
transporte
de
electrones,
su
energía
será
usada
para
bombear
iones
hidrógeno
(H+)
a
través
de
la
membrana.
Durante
el
transporte
de
electrones,
los
iones
H+
se
acumulan
en
el
espacio
intermembrana,
dejándolo
con
una
carga
positiva
en
relación
con
la
matriz.
De
manera
similar,
el
lado
de
la
membrana
que
está
en
contacto
con
la
matriz,
desde
donde
se
bombearon
aquellos
iones
H+,
tiene
ahora
una
carga
negativa
comparada
con
el
espacio
intermembrana.
Producción
de
ATP.
¿Cómo
la
célula
usa
la
energía
potencial
de
la
diferencia
de
cargas
generada
como
resultado
del
transporte
de
electrones?
Como
en
la
fotosíntesis,
la
célula
usa
un
proceso
conocido
como
quimiosmosis
para
producir
ATP.
La
membrana
interna
mitocondrial
contiene
enzimas
llamadas
ATP
sintasa.
La
diferencia
de
cargas
existente
a
ambos
lados
de
la
membrana
fuerza
a
los
iones
H+
a
fluir
a
través
de
los
canales
de
las
ATP
sintasa,
provocando
que
la
ATP
sintasa
rote.
Con
cada
rotación,
la
enzima
“toma”
a
una
molécula
de
ADP
y
la
enlaza
a
un
grupo
fosfato,
produciendo
ATP.
La
belleza
de
este
sistema
es
la
manera
mediante
la
cual
se
acopla
el
movimiento
de
e-­‐
de
alta
energía
con
la
producción
de
ATP.
Cada
vez
que
un
par
de
e-­‐
de
alta
energía
se
mueve
a
lo
largo
de
la
cadena
de
transporte
de
e-­‐,
la
energía
es
usada
para
mover
Iones
H+,
desde
la
matriz
hacia
el
espacio
intermembrana,
a
través
de
la
membrana
interna
mitocondrial.
Estos
iones
vuelven
nuevamente
hacia
la
matriz,
usando
un
canal
de
la
ATP
sintasa
(proteína
de
transmembrana)
por
donde
se
mueven
con
suficiente
fuerza
para
hacer
rotar
a
la
ATP
sintasa
y
generar
enormes
cantidades
de
ATP.
En
promedio,
cada
par
de
e-­‐
de
alta
energía
que
se
mueve
a
lo
largo
de
toda
la
cadena
de
transporte
de
e-­‐
provee
la
suficiente
energía
para
producir
3
moléculas
de
ATP.
En
tu
cuaderno
Relaciona
la
importancia
del
oxígeno
en
la
respiración
celular
con
el
motivo
de
respirar
más
rápido
durante
un
ejercicio
intenso.
11
Lección
9.2

12. Glucosa Glucólisis
Energía TRANSPORTE DE ELECTRONES Y
SÍNTESIS DE ATP
FIGURA
9–6
La
cadena
de
transporte
de
electrones
usa
electrones
de
alta
energía
transportados
por
las
moléculas
transportadoras
NADH
tanto
del
ciclo
de
Krebs
como
de
la
glucólisis
y
FADH2
del
ciclo
de
Krebs,
para
convertir
ADP
en
ATP.
Interpreta
imágenes
¿En
cuál
lado
de
la
membrana
interna
mitocondrial
está
más
alta
la
concentración
de
H+?
Ciclo
de
Krebs
Energía
CO2
Cadena
de
Transporte
de
e-­‐
Energía
H+ O2 H2O
Desde
el
Ciclo
de
Krebs
NADH
Desde
la
glucólisis
NADH
FADH
2
M
AT
R
I
Z
Producción
de
ATP
Los
iones
H+
regresan
a
través
de
la
membrana
mitocondrial
pero
esta
vez
usando
un
canal
de
la
ATP
sintasa
causando
una
rotación
de
la
molécula
ATP
sintasa.
Con
cada
rotación,
impulsada
por
el
movimiento
de
un
ion
H+,
la
ATP
sintasa
genera
ATP
a
partir
de
ADP
y
grupos
fosfatos.
H+
Transporte
de
Electrones
Los
Electrones
de
alta
energía
del
NADH
y
FADH2
pasan
de
transportador
a
transportador
a
lo
largo
de
la
cadena
de
transporte
de
electrones.
Se
forma
agua
cuando
el
oxígeno
acepta
a
los
electrones
en
combinación
con
iones
hidrógeno.
La
energía
generada
por
la
cadena
de
transporte
de
electrones
es
usada
para
mover
Iones
H+
a
través
de
la
membrana
interna
mitocondrial
y
hacia
el
espacio
intermembrana.
+
4H+
FAD
O2
+
4e-­‐
H+
Transportadores
de
electrones
ATPATP
ADP
NADH
membrana
mitocondrial
Interna
NAD
+
H+
FADH
2
2
H2O
H+
H+ H+ H+
ESPACIO
INTERMEMBRANA
Membrana
Externa
mitocondrial
C
I
T
O
P
L
A
S
M
A 12

13. 2
El
Total
Glucosa Glucólisis
2
ATP
¿Cuánto
ATP
genera
la
Respiración
celular?
Ciclo
de
Krebs
CO2
Cadena
de
transporte
de
e-­‐
O2 H2
O
25
ATP
2
ATP
FIGURA
9–7
Energía
Total
La
descomposición
completa
de
la
Glucosa
mediante
la
respiración
celular
permite
la
producción
de
29
moléculas
de
ATP.
Calcula
¿Cuántas
veces
más
energía
es
transferida
a
moléculas
de
ATP
por
las
tres
etapas
de
la
respiración
celular
comparada
con
la
que
se
transfiere
sólo
por
la
glucólisis?
Aunque
la
glucólisis
rinde
sólo
2
Moléculas
de
ATP
por
molécula
de
Glucosa,
en
presencia
de
O2,
todo
cambia.
La
glucólisis,
el
ciclo
de
Krebs
y
la
cadena
de
transporte
de
electrones
generan
aproximadamente
29
moléculas
de
ATP
por
molécula
de
glucosa.
Fíjese
en
la
Figura
9–7
que,
bajo
condiciones
aeróbicas,
estas
vías
permiten
a
la
célula
transferir
cerca
de
15
veces
más
energía
al
ATP
si
se
compara
por
la
energía
transformada
sólo
por
la
glucólisis,
un
proceso
anaeróbico.
(vías
aeróbicas=27
Moléculas
de
ATP
por
Molécula
de
glucosa,
versus
solo
2
Moléculas
de
ATP
por
la
glucólisis).
Nuestra
dieta
contiene
mucho
más
que
únicamente
Glucosa,
pero
eso
no
es
problema
para
la
célula.
Los
carbohidratos
Complejos
son
descompuestos
a
azúcares
simples
como
la
Glucosa.
Los
lípidos
y
las
proteínas
pueden
ser
descompuestas
a
moléculas
que
entran
al
ciclo
de
Krebs
o
a
la
glucólisis
en
uno
de
varios
lugares
de
esas
vías
metabólicas.
Al
igual
que
un
horno
que
puede
quemar
petróleo,
gas
o
madera,
la
célula
puede
transformar
la
energía
química
de
varias
biomoléculas
a
ATP.
¿Cuán
eficiente
es
la
Respiración
celular?
Las
29
moléculas
de
ATP
generadas
representan
sólo
un
porcentaje
cercano
al
30%
por
ciento
de
la
energía
total
liberada
de
la
glucosa
por
la
respiración
celular.
Eso
no
parece
ser
mucha,
pero
significa
que
la
célula
es
en
realidad
más
eficiente
en
usar
los
alimentos
que
los
motores
de
un
automóvil
al
quemar
gasolina.
¿Qué
pasa
con
el
porcentaje
remanente?
Es
liberado
como
calor,
lo
cual
es
una
de
la
razones
de
por
qué
tu
cuerpo
se
siente
caliente
después
de
un
ejercicio
vigoroso
y
de
por
qué
la
Tº
de
tu
cuerpo
permanece
en
homeostasis
térmica,
entre
Ca.
36,5ºC
a
algunas
décimas
más
de
37ºC
tanto
en
el
día
como
en
la
noche.
Revisa
conceptos
clave
1.
a.
Revisa
¿Cuáles
son
los
productos
de
la
glucólisis?
b.
Compara
y
Contrasta
¿Cuál
es
la
similitud
de
la
función
del
NAD+
y
del
NADP+?
2.
a.
Revisa
¿Qué
le
ocurre
al
ácido
pirúvico
en
el
ciclo
de
Krebs?
b.
Interpreta
imágenes
Observa
la
Figura
9–5
y
enumera
los
productos
del
ciclo
de
Krebs.
¿Qué
le
ocurre
a
cada
uno
de
esos
productos?
3.
a.
Revisa
¿Cómo
la
cadena
de
transporte
de
electrones
usa
a
los
electrones
de
alta
energía
de
la
glucólisis
y
del
ciclo
de
Krebs
?
b.
Relaciona
Causa
y
Efecto
¿Cómo
usa
la
célula
la
diferencia
de
carga
que
se
genera
entre
ambos
lados
de
la
membrana
interna
mitocondrial
durante
la
Respiración
celular?
4.
a.
Revisa
¿Cuántas
moléculas
de
ATP
son
producidos
en
la
descomposición
completa
de
la
glucosa?
b.
Usa
Analogías
Haz
una
analogía
entre
la
mitocondria
y
la
célula
Bases
celulares
de
la
vida
5.
Como
has
aprendido,
la
respiración
celular
es
un
proceso
mediante
el
cual
las
células
transforman
la
energía
almacenada
en
los
enlaces
de
Moléculas
de
Alimentos
en
los
enlaces
del
ATP.
¿Qué
hace
tu
cuerpo
con
la
totalidad
del
ATP
que
este
proceso
genera?
Revisa
las
características
de
la
vida
y
explica
por
qué
el
ATP
es
necesario
para
cada
proceso
de
la
vida.
13

14. Biología y Sociedad
¿Debieran
ser
regulados
los
suplementos
de
Creatina?
ATP
es
el
compuesto
químico
que
da
Energía
a
los
músculos
para
contraerse,
pero
la
cantidad
de
ATP
en
la
mayoría
de
las
células
musculares
es
sólo
lo
suficiente
para
unos
pocos
segundos
de
actividad.
Sin
embargo,
las
células
musculares
tienen
un
truco
químico
que
les
permite
mantener
el
máximo
esfuerzo
durante
varios
segundos
más.
Ellas
unen
grupos
fosfato
a
un
compuesto
llamado
creatina.
A
medida
que
se
contraen,
las
células
transfieren
rápidamente
el
fosfato
de
la
creatina
al
ADP,
produciendo
suficiente
ATP
para
seguir
trabajando.
El
fosfato
de
la
creatina
en
los
músculos
esqueléticos
dobla
o
triplica
la
cantidad
de
ATP
disponible
para
el
ejercicio
intenso
con
eficacia.
Si
un
poco
de
creatina
es
bueno,
entonces
más
creatina
sería
aún
mejor,
¿verdad?
Eso
es
lo
que
muchos
atletas
piensan
y
por
eso
toman
suplementos
de
creatina.
Algunos
estudios
sugieren
que
la
creatina
puede
aumentar
la
capacidad
del
cuerpo
para
las
contracciones
musculares
fuertes.
Sin
embargo,
como
una
razón
para
regular
el
uso
de
la
creatina,
los
críticos
señalan
efectos
secundarios
potencialmente
graves
tales
como
daño
hepático
y
renal
cuando
la
creatina
se
usa
en
exceso.
Debido
a
que
la
creatina
se
produce
naturalmente
en
el
cuerpo
y
en
los
alimentos,
los
test
para
detectar
el
uso
de
la
creatina
es
casi
imposible;
así,
la
creatina
no
es
penada
en
las
principales
disciplinas
deportivas.
Sin
embargo,
debido
a
la
carencia
de
estudios
de
largo
plazo,
la
NCAA
prohíbe
a
los
entrenadores
dar
creatina
a
atletas
universitarios.
Algunas
universidades
afirman
que
la
creatina
debe
ser
prohibida
por
completo.
Los
suplementos
de
creatina
deben
ser
regulados.
Los
científicos
saben
que
la
creatina
puede
causar
graves
problemas
de
salud
cuando
se
abusa
de
ella.
Pero
incluso,
cuando
se
utiliza
correctamente,
se
sabe
que
la
creatina
puede
causar
algunos
problemas,
tales
como
deshidratación
y
malestar
estomacal.
No
se
han
realizado
estudios
adecuados
sobre
el
uso
de
la
creatina
por
personas
menores
de
18
años
y
no
hay
buenos
estudios
sobre
sus
efectos
a
largo
plazo.
Por
estas
razones,
los
suplementos
de
creatina
deben
ser
regulados
así
como
los
cigarrillos
y
el
alcohol
y
no
se
debe
permitir
la
venta
de
alcohol
a
ninguna
persona
menor
de
18
años
y
las
escuelas
deberían
tener
el
derecho
de
regular
o
prohibir
su
uso
por
los
atletas.
Investiga
y
decide
1.
Analiza
puntos
de
vista
Obtén
más
información
acerca
de
este
problema
mediante
la
consulta
de
recursos
en
Internet.
A
continuación,
haz
una
lista
de
los
principales
argumentos
de
los
defensores
y
de
los
críticos
al
uso
de
la
creatina.
2.
Forma
una
Opinión
¿Debería
regularse
la
creatina?
Da
ejemplos
de
investigación
de
las
universidades
que
han
prohibido
el
uso
de
creatina
por
los
atletas.
¿Cuáles
fueron
las
razones
de
estas
decisiones?
¿Estás
de
acuerdo
con
ellas?
Puntos
de
vista
Los
suplementos
de
creatina
no
debería
regularse
Tomada
en
dosis
recomendadas,
la
creatina
ayuda
a
desarrollar
potencia
muscular
y
aumentar
el
rendimiento.
Se
ha
informado
que
no
tiene
efectos
secundarios
graves
si
se
siguen
las
instrucciones
en
las
etiquetas
del
envase.
Por
supuesto,
cualquier
cosa
puede
ser
perjudicial
cuando
se
abusa,
pero
la
creatina
no
debe
ser
tratada
de
manera
diferente
a
otras
sustancias
como
la
cafeína
o
el
azúcar.
14

15. Fermentación
Preguntas
clave
¿Cómo
generan
energía
los
organismos
cuando
el
oxígeno
no
está
disponible?
¿Cómo
produce
ATP
un
organismo
durante
diferentes
estados
de
un
ejercicio
físico?
PIENSA
EN
ESTO
Somos
organismo
que
respiran
aire
y
usamos
Oxígeno
para
liberar
Energía
química
de
los
alimentos
que
comemos.
Pero
¿y
si
el
oxígeno
no
está
presente?
¿Qué
sucede
cuando
se
contiene
la
respiración
y
nos
sumergimos
en
agua,
o
utilizamos
Oxígeno
tan
rápido
que
no
se
puede
reemplazar
lo
suficientemente
rápido?
¿Tus
células
simplemente
dejan
de
funcionar?
Y,
¿qué
pasa
con
los
microorganismos
que
viven
en
lugares
donde
el
Oxígeno
no
está
disponible?
¿Hay
una
vía
que
permite
a
las
células
extraer
Energía
de
los
Alimentos
en
ausencia
de
Oxígeno?
Vocabulario
Fermentación Fermentación
¿Cómo
los
organismos
generan
energía
cuando
el
oxígeno
no
está
disponible?
Toma
apuntes
Esquematiza
Antes
de
leer.
Haz
un
esquema
utilizando
los
títulos
verde
y
azul
en
el
texto.
A
medida
que
leas,
completa
las
notas
bajo
cada
título.
ARMA
Vocabulario
PALABRAS
RELACIONADAS.
El
sustantivo
fermentación
y
el
verbo
fermentar
son
palabras
que
están
relacionadas.
La
masa
que
empieza
a
fermentar
está
comenzando
a
experimentar
el
proceso
de
fermentación.
Recuerda
lo
que
se
señaló
anteriormente
en
ente
documento
sobre
los
dos
beneficios
de
la
glucólisis:
a)
puede
producir
ATP
rápidamente
y,
b)
no
requiere
oxígeno.
Sin
embargo,
cuando
una
célula
genera
grandes
cantidades
de
ATP
por
glucólisis,
surge
un
problema.
En
tan
sólo
unos
segundos,
todas
las
moléculas
de
NAD+
disponibles
en
las
células
se
llenan
con
electrones.
Sin
oxígeno,
la
cadena
de
transporte
de
electrones
no
funciona,
por
lo
que
no
hay
ningún
lugar
para
que
las
moléculas
de
NADH
transfieran
sus
electrones.
Por
lo
tanto,
el
NADH
no
consigue
convertirse
de
nuevo
a
NAD+.
Sin
NAD+,
la
célula
no
puede
mantener
la
glucólisis
en
funcionamiento,
de
modo
que
se
detiene
la
producción
de
ATP.
Ahí
es
donde
un
proceso
llamado
fermentación
comienza
a
funcionar.
Cuando
el
oxígeno
no
está
presente,
la
glucólisis
es
seguida
por
una
vía
que
hace
posible
continuar
la
producción
de
ATP,
sin
oxígeno.
El
proceso
combinado
de
esta
vía
y
la
glucólisis
es
llamado
fermentación.
En
ausencia
de
oxígeno,
la
fermentación
libera
energía
de
algunas
biomoléculas
contenidas
en
los
alimentos,
con
el
objeto
de
producir
ATP.
Durante
la
fermentación,
las
células
convierten
NADH
a
NAD+
pasando
los
electrones
de
alta
energía
al
ácido
pirúvico.
Esta
acción
convierte
NADH
a
una
molécula
transportadora
de
electrones
NAD+,
permitiendo
que
la
glucólisis
siga
produciendo
ATP.
La
Fermentación
es
un
proceso
anaeróbico
que
ocurre
en
el
citoplasma
de
las
células.
Hay
dos
formas
sutilmente
diferentes
del
proceso—la
fermentación
alcohólica
y
la
fermentación
del
ácido
láctico,
tal
como
se
ilustra
en
la
Figura
9–8.
En
tu
Cuaderno
Haz
una
tabla
de
comparación/contrastación
mediante
la
cual
compares
la
fermentación
alcohólica
con
la
fermentación
del
ácido
láctico.
15
Lección
9.3 • Lección:
visión
general
•
Lección:
notas

16. Fermentación
alcohólica
Las
levaduras
y
unos
pocos
microorganismos
Usan
la
fermentación
alcohólica,
la
cual
produce
alcohol
etílico
y
dióxido
de
carbono.
Un
resumen
de
la
fermentación
alcohólica
después
de
la
glucólisis
es
Ácido
pirúvico
+
NADH Alcohol
+
CO2
+
NAD+
La
Fermentación
alcohólica
es
usada
para
producir
bebidas
alcohólicas.
Es
también
el
proceso
que
provoca
la
subida
del
pan
(no
de
precio,
sino
de
volumen).
Cuando
las
células
de
la
levadura
en
la
masa
funcionan
sin
oxígeno,
la
masa
comienza
a
fermentar,
generando
pequeñas
burbujas
de
dióxido
de
carbono.
Estas
burbujas
forman
los
espacios
de
aire
que
vemos
en
una
rodaja
de
pan.
La
pequeña
cantidad
de
alcohol
producida
en
la
masa
se
evapora
cuando
el
pan
se
está
cociendo.
Fermentación
del
ácido
láctico
La
mayoría
de
los
organismos
realizan
fermentación
usando
una
reacción
química
que
convierte
ácido
pirúvico
a
ácido
láctico.
A
diferencia
de
la
fermentación
alcohólica,
la
fermentación
del
ácido
láctico
no
genera
dióxido
de
carbono.
Sin
embargo,
al
igual
que
la
fermentación
alcohólica,
la
fermentación
láctica
también
regenera
NAD+
para
que
la
glucólisis
no
se
detenga.
La
fermentación
del
ácido
láctico
después
de
la
glucólisis
se
resume
así:
Ácido
pirúvico
+
NADH Ácido
láctico
+
NAD+
Ciertas
bacterias
que
producen
ácido
láctico
como
un
producto
de
desecho
durante
la
fermentación
son
importantes
para
la
industria.
Por
ejemplo,
los
procariotas
se
utilizan
en
la
producción
de
una
amplia
variedad
de
Alimentos
y
bebidas-­‐
tal
como
queso,
yogur,
suero
de
leche
y
crema
ácida,
a
los
cuales
el
ácido
láctico
contribuye
a
darle
su
sabor
especial.
Los
pickles,
chucrut
y
kimchi
también
se
producen
utilizando
fermentación
del
ácido
láctico.
Los
seres
humanos
son
fermentadores
de
ácido
láctico.
Durante
breves
períodos
sin
Oxígeno,
muchas
de
la
células
en
nuestros
cuerpos
son
capaces
de
producir
ATP
por
fermentación
del
ácido
láctico.
Sin
embargo,
las
células
mejor
adaptadas
para
hacer
eso
son
las
musculares,
que
a
menudo
necesitan
grandes
suministros
de
ATP
para
explosiones
rápidas
de
actividad.
FIGURA
9–8
Fermentación.
En
la
fermentación
alcohólica,
el
ácido
pirúvico
producido
por
la
glucólisis
es
convertido
a
alcohol
y
dióxido
de
carbono.
La
fermentación
del
ácido
láctico
convierte
al
ácido
pirúvico
a
ácido
láctico.
Compara
y
Contrasta
¿Cuáles
reactantes
y
productos
tienen
en
común
los
dos
tipos
de
fermentación?
Glucólisis
2
NAD+
vuelve
a
la
glucólisis
NAD
+
Glucosa
2
ADP C
I
T
O
P
L
A
S
M
A
NAD+
vuelve
a
la
2 NADH 2 ATP
glucólisis
2
Ácido
pirúvico
2 NADH 2 NADH
2 NAD
+
2
CO2 2 NAD
+
Fermentación
Alcohólica
2
Alcohol
etílico 2
Ácido
láctico
Fermentación
del
ácido
láctico
16

17. ¿Cómo
afecta
el
ejercicio
a
la
eliminación
de
residuos
procedentes
de
la
respiración
celular?
1
Rotula
A
y
B
a
dos
tubos
de
ensayo.
Pon
10
ml
de
agua
y
unas
gotas
de
solución
de
bromotimol
azul
en
cada
tubo
de
ensayo.
El
CO2
causa
que
el
bromotimol
azul
se
ponga
amarillo
o
verde.
2
4
Corre
rápidamente
en
el
patio
durante
2
Minutos.
PRECAUCIÓN:
No
hagas
esto
si
tienes
una
condición
médica
que
interfiera
con
el
ejercicio.
Si
te
sientes
débil
o
mareado,
detente
y
siéntate
de
inmediato.5
Tu
compañero
te
va
a
medir
el
tiempo
en
este
paso.
Cuando
él
te
diga
"ya,"
sopla
aire
lentamente
a
través
de
una
paja
cuyo
extremo
distal
esté
en
la
parte
inferior
del
tubo
de
ensayo
A.
PRECAUCIÓN:
No
inhales
a
través
de
la
paja..
Cuando
la
solución
cambie
de
color,
tu
pareja
3
debe
decir
"listo"
y
luego
registrar
cuánto
tiempo
tomó
el
cambio
de
color.
5
Repite
los
pasos
2–4
usando
el
tubo
de
ensayo
B.
6
Cambia
de
roles
con
tu
pareja.
Repite
los
pasos
1
al
5.
Analiza
y
Concluye
1.
Analiza
Datos
¿Cómo
afecta
el
ejercicio
el
tiempo
que
tomó
la
solución
en
cambiar
de
color?
2.
Infiere
¿Cuál
proceso
en
tu
cuerpo
produce
dióxido
de
Carbono?
¿Cómo
afecta
a
este
proceso
el
ejercicio?
Energía
y
Ejercicio
¿Cómo
tu
cuerpo
produce
ATP
durante
diferentes
estados
de
un
ejercicio?
FIGURA
9–9
Ejercicio
y
Energía
Durante
una
carrera,
los
corredores
confían
-­‐los
que
saben-­‐
en
la
energía
suministrada
por
el
ATP
para
llegar
a
la
línea
de
final.
Aplica
conceptos.
Al
comienzo
de
una
carrera,
¿cuál
es
la
principal
fuente
de
Energía
para
los
músculos
de
los
corredores?
¡Bang!
La
pistola
del
Juez
de
Salida
se
dispara
y
los
atletas
empujan
sobre
sus
tacos
de
salida
e
inician
la
carrera
por
la
pista,
tal
como
se
ve
en
la
Figura
9-­‐9.
La
dosis
inicial
de
energía
desaparece
pronto
y
los
atletas,
después
de
algún
corto
tiempo,
establecen
un
ritmo
constante.
Después
de
que
los
atletas
cruzan
la
meta,
caminan
despacio
y
respiran
profundamente
para
recuperar
el
aliento.
Echemos
un
vistazo
a
lo
que
sucede
en
cada
etapa
de
la
carrera
en
cuanto
a
las
vías
que
el
cuerpo
utiliza
para
obtener
energía.
Los
seres
humanos
tienen
tres
fuentes
principales
de
ATP:
el
ATP
ya
presente
en
los
músculos,
el
ATP
hecho
por
la
fermentación
del
ácido
láctico
y
el
ATP
producido
por
la
respiración
celular.
Al
inicio
de
una
carrera,
el
cuerpo
utiliza
las
tres
fuentes
de
ATP,
pero
el
ATP
almacenado
y
el
producido
por
la
fermentación
del
ácido
láctico
puede
suministrar
energía
sólo
durante
un
tiempo
limitado.
Energía
Rápida
¿Qué
sucede
cuando
el
cuerpo
necesita
una
gran
cantidad
de
energía
de
urgencia?
En
respuesta
a
un
peligro
repentino,
acciones
rápidas
pueden
hacer
la
diferencia
entre
la
vida
y
la
muerte.
Para
un
atleta,
un
repentino
impulso
de
velocidad
podría
darle
cierta
ventaja
para
ganar
una
carrera.
Las
células
normalmente
contienen
pequeñas
cantidades
de
ATP
producido
durante
la
Respiración
celular.
Cuando
la
pistola
de
salida
es
disparada,
los
músculos
de
los
atletas
contienen
sólo
lo
suficiente
de
este
ATP
para
unos
pocos
segundos
de
actividad
intensa.
Antes
de
que
la
mayoría
de
los
atletas
hayan
pasado
la
marca
de
los
50
metros,
ese
ATP
almacenado
casi
ha
desaparecido.
17

18. En
este
punto,
las
células
musculares
de
los
atletas
están
produciendo
la
mayor
parte
del
ATP
por
fermentación
láctica
que,
por
lo
general,
pueden
suministrar
suficiente
ATP
para
durar
unos
90
segundos.
En
una
carrera
de
velocidad
de
200
ó
300
metros,
esto
puede
ser
suficiente
para
llegar
a
la
línea
final.
La
fermentación
produce
ácido
láctico
como
un
subproducto.
Cuando
termina
la
carrera,
la
única
manera
de
deshacerse
del
ácido
láctico
es
por
una
vía
química
que
requiere
oxígeno
adicional.
Por
esa
razón,
podemos
describir
a
las
carreras
de
velocidad
rápida
como
creadora
de
una
deuda
de
oxígeno
que
un
corredor
tiene
que
”pagar”
con
muchas
respiraciones
forzadas
después
de
la
carrera.
Un
esfuerzo
intenso
que
dura
sólo
10
ó
20
segundos
puede
producir
una
deuda
de
oxígeno
que
requiere
de
varios
minutos
de
jadeos
y
resoplidos
para
recuperarnos.
.
Para
explosiones
cortas
y
rápidas
de
energía,
el
cuerpo
utiliza
ATP
ya
presente
en
los
músculos,
así
como
ATP
hecho
por
fermentación
láctica.
Las
ballenas
dependen
de
la
fermentación
del
ácido
láctico
durante
gran
parte
de
su
deuda
de
oxígeno,
¿qué
hacen
con
todo
el
ácido
láctico
producido
por
fermentación?
Energía
de
largo
plazo.
¿Qué
sucede
si
una
carrera
es
más
larga?
¿Cómo
funciona
tu
cuerpo
para
generar
el
ATP
que
necesita
para
correr
2
kilómetros
o
más,
o
para
jugar
en
un
partido
de
fútbol
que
dura
más
de
una
hora?
Para
el
ejercicio
de
mayor
duración,
de
aproximadamente
90
segundos,
la
respiración
celular
es
la
única
manera
de
seguir
generando
un
suministro
de
ATP.
La
respiración
celular
libera
energía
más
lentamente
que
la
liberada
por
la
fermentación,
por
lo
que,
incluso
los
atletas
bien
acondicionados,
tienen
que
mantener
un
ritmo
constante
durante
una
carrera
larga
o
en
el
transcurso
de
un
juego.
Tu
cuerpo
almacena
energía
en
el
músculo
y
otros
tejidos
en
la
forma
de
glucógeno.
Estas
reservas
de
glucógeno
son
generalmente
suficientes
para
durar
entre
15
a
20
minutos
de
actividad.
Después
de
eso,
tu
cuerpo
comienza
a
catabolizar
a
otras
moléculas
almacenadas,
incluidas
las
grasas,
para
obtener
energía.
Esta
es
una
razón
del
por
qué
las
formas
de
ejercicio
aeróbico,
como
correr,
bailar
y
nadar
son
tan
beneficiosas
para
el
control
del
peso.
Algunos
organismos,
como
el
oso
en
la
Figura
9-­‐10,
cuentan
con
energía
almacenada
en
la
grasa
para
mantenerse
a
través
de
largos
períodos
sin
alimentos.
FIGURA
9–10
Almacenamiento
de
energía.
Los
animales
que
hibernan,
como
este
oso
pardo
de
Alaska,
dependen
de
la
grasa
almacenada
para
obtener
energía
cuando
duermen
durante
el
invierno.
Predice
¿Cuán
diferente
será
el
aspecto
de
este
oso
cuando
se
despierte
de
la
hibernación?
Revisión
de
conceptos
clave
1.
a.
Revisa
Nombra
los
dos
tipos
principales
de
fermentación.
b.
Compara
y
Contrasta
¿En
qué
se
parecen
la
fermentación
alcohólica
y
la
fermentación
del
ácido
láctico?
¿En
qué
se
diferencian?
2.
a.
Revisión
¿Por
qué
los
corredores
respiran
pesadamente
después
de
una
carrera
de
velocidad?
b.
Secuencia
Enumera
las
fuentes
de
energía
del
cuerpo
en
el
orden
en
el
que
se
utilizan
durante
una
carrera
de
larga
distancia.
Lección
9.3
3.
Has
abierto
una
panadería,
que
vende
pan
elaborado
según
la
receta
secreta
de
tu
familia.
Desafortunadamente,
la
mayoría
de
los
clientes
encuentran
al
pan
demasiado
pesado.
Repasa
lo
que
has
aprendido
sobre
las
reacciones
químicas
y
haz
una
lista
con
los
factores,
tal
como
la
temperatura,
que
pueden
afectar
la
reacción
de
fermentación
catalizada
por
enzimas
involucrada
en
la
cocción
del
pan.
Predice
cómo
cada
factor
afectará
la
tasa
de
fermentación
y
propón
una
solución
para
hacer
el
pan
más
liviano
añadiendo
más
burbujas
para
tu
receta
de
pan
familiar.
• 18

19. Este
documento
sobre
Respiración
celular
ha
sido
traducido,
modificado
y
actualizado
por
Gustavo
Toledo
C,
profesor
del
SFC.
Los
alumnos
podrán
usarlo
para
estudiar
y
como
material
bibliográfico
para
poder
responder
las
siguientes
guía
que
mantengo
en
Slideshare:
http://www.slideshare.net/gustavotoledo/respiracin-­‐celular-­‐una-­‐visin-­‐general-­‐gua-­‐para-­‐primero-­‐medio-­‐biologa-­‐o
http://www.slideshare.net/gustavotoledo/el-­‐proceso-­‐de-­‐respiracin-­‐celular
http://www.slideshare.net/gustavotoledo/el-­‐proceso-­‐de-­‐la-­‐respiracin-­‐celular2
http://www.slideshare.net/gustavotoledo/fermentacion-­‐gua-­‐para-­‐tercero-­‐medio-­‐electivo
http://www.slideshare.net/gustavotoledo/respiracin-­‐celular-­‐hojas-­‐de-­‐trabajo
Espero
que
mis
alumnos
del
tercero
medio,
electivo
biólogo
o
cualquier
usuario,
puedan
sacarle
el
máximo
provecho
a
estos
materiales
educativos
y,
lo
que
aprendan
con
este
aporte
a
su
educación,
les
permita
sortear
con
menor
dificultad
los
problemas
a
los
cuales
se
enfrentarán
en
este
tema,
tan
importante
para
cualquier
carrera
de
biología,
especialmente,
las
del
área
de
la
salud.
Les
estima,
Gustavo
Toledo
C.
Profesor
de
Biología
y
Ciencia
Naturales
SFC,
2014.