Capítulo 5. Glucólisis y respiración celular - virtualciencias

Resumen Capítulo 5. Glucólisis y respiración celular (Biología de Curtis, séptima 

edición). 

Panorama general de la oxidación de la glucosa 

1. En los sistemas vivos, la oxidación de la glucosa se desarrolla en dos etapas 

principales: la glucólisis y la respiración celular. La glucólisis ocurre en el 

citoplasma. La respiración, que incluye el ciclo de Krebs y el transporte de 

electrones, tiene lugar en la membrana celular de las células procariontes y en las 

mitocondrias de las células eucariontes. 

2. En la glucólisis y en el ciclo de Krebs, las coenzimas NAD+ y FAD aceptan 

átomos de hidrógeno provenientes de la glucosa y se reducen a NADH y FADH2, 

respectivamente. En la etapa final de la respiración, estas coenzimas ceden sus 

electrones a la cadena respiratoria. 

Fig. 5-3. Esquema global de la oxidación de la glucosa 

Durante la glucólisis, la glucosa se transforma en ácido pirúvico. Se produce una 

pequeña cantidad de ATP a partir de ADP y fosfato y son transferidos algunos 

electrones (e-) y sus protones acompañantes (H+) a las enzimas aceptoras de 

electrones. En presencia de oxígeno, el ácido pirúvico entra en el ciclo de Krebs 

donde se sintetiza más ATP y se transfieren más electrones y protones a las 

coenzimas. Estas coenzimas aceptoras de electrones transfieren su carga a la 

cadena transportadora de electrones a lo largo de la cual, paso a paso, los 

electrones caen a niveles inferiores de energía. A medida que esto ocurre, se 

fabrica más ATP. Al final de la cadena transportadora, los electrones se reúnen 

con los protones y se combinan con el oxígeno y se forma agua. En ausencia de 

oxígeno, el ácido pirúvico puede convertirse en ácido láctico o en etanol. Este 

proceso, llamado fermentación, no produce ATP pero regenera las moléculas de 

coenzima aceptoras de electrones, necesarias para que la glucólisis continúe.

Primera etapa, varios pasos: la glucólisis 

3. La glucólisis ocurre prácticamente en todas las células vivas. Cada uno de sus 

pasos es catalizado por una enzima específica. 

Fig. 5-4. Los pasos de la glucólisis 

1. El grupo fosfato terminal se transfiere desde el ATP al carbono en la posición 6 

de la glucosa y se forma glucosa 6-fosfato. 2. La molécula se reorganiza. La 

glucosa se transforma en fructosa. 3. La fructosa 6-fostato gana un segundo 

fosfato que proviene de otro ATP y se produce fructosa 1,6 bifosfato. 4. El azúcar 

de seis carbonos se escinde en dos moléculas de tres carbonos: la 

dihidroxiacetona fosfato y el gliceraldehído fosfato. 5. Las moléculas de 

gliceraldehído fosfato se oxidan, o sea, pierden los átomos de hidrógeno con sus

electrones, y el NAD+ se reduce a NADH y H+. Un ion fosfato se une a la posición 

1 del gliceraldehído fosfato. 6. El fosfato se libera de la molécula de 

bifosfoglicerato y reacciona con una molécula de ADP y se forma ATP. 7. El grupo 

fosfato remanente se transfiere de la posición 3 a la posición 2. 8. Se elimina una 

molécula de agua del compuesto de tres carbonos. 9. El fosfato se transfiere a una 

molécula de ADP y se forma otra molécula de ATP. 

4. En el primer paso de la glucólisis, la glucosa se divide en dos moléculas de tres 

carbonos (ácido pirúvico), que pueden seguir dos vías: aeróbica o anaeróbica. El 

proceso se inicia con energía proveniente de dos moléculas de ATP. 

5. En presencia de O2, la degradación de la glucosa implica la oxidación 

progresiva del ácido pirúvico a CO2 y agua. Durante el proceso se forman dos 

NADH y cuatro ATP. 

6. La glucólisis anaeróbica ocurre en ausencia de O2. Consiste en la conversión 

del ácido pirúvico en alcohol etílico (fermentación alcohólica) o en ácido láctico 

(fermentación láctica). Estas vías generan en total dos moléculas de ATP, que 

representan el 5% de lo que se genera por la vía aeróbica. 

Un paso intermedio: la oxidación del ácido pirúvico 

7. El ácido pirúvico producido por la glucólisis aeróbica es transportado del 

citoplasma a la matriz mitocondrial. Allí participa en una reacción de oxidación que 

genera un grupo acetilo y una molécula de CO2, mientras que un NAD+ se reduce 

a NADH. 

8. Cada grupo acetilo se une momentáneamente a la coenzima A, para formar 

acetil-CoA. Este paso constituye el nexo entre la glucólisis y el ciclo de Krebs. 

Segunda etapa: pasos por el ciclo de Krebs 

9. Cada acetilo que entra en el ciclo de Krebs se combina con una molécula de 

cuatro carbonos (ácido oxalacético) y forma una de seis (ácido cítrico). 

10. En el curso de este ciclo se liberan dos moléculas de CO2, que no pertenecen 

a la molécula de glucosa original, y se producen una de ATP, tres de NADH y una 

de FADH2.

Fig. 5-9. El ciclo de Krebs 

En este ciclo, los carbonos donados por el grupo acetilo se oxidan a CO2 y los 

electrones pasan a los transportadores de electrones. Al igual que en la glucólisis, 

en cada paso interviene una enzima específica. La coenzima A es el nexo entre la 

oxidación del ácido pirúvico y el ciclo de Krebs. En el curso de estos pasos, parte 

de la energía liberada por la oxidación de los enlaces CH y CC se usa para 

convertir ADP en ATP (una molécula por ciclo), y parte se usa para producir NADH 

y H+ a partir del NAD (tres moléculas por ciclo). Además, una fracción de la 

energía se utiliza para reducir un segundo transportador de electrones, el FAD. 

Por cada giro del ciclo, se forma una molécula de FADH2 a partir de FAD. No se 

requiere O2 para el ciclo de Krebs: los electrones y los protones eliminados en la 

oxidación del carbono son aceptados por el NAD+ y el FAD. Se necesitan dos 

vueltas del ciclo para completar la oxidación de una molécula de glucosa. Así, el 

rendimiento energético total del ciclo de Krebs para una molécula de glucosa es 

dos moléculas de ATP, seis moléculas de NADH y dos moléculas de FADH2.

La etapa final: el transporte de electrones 

11. Luego de la oxidación total de la glucosa, la mayor parte de la energía 

almacenada permanece en los electrones del NADH y el FADH2. Esos electrones 

son conducidos luego a un nivel energético inferior a través de la secuencia de 

reacciones de oxidorreducción que constituyen la cadena respiratoria. Los pasos 

de esta cadena son catalizados por enzimas unidas a citocromos. 

Fig. 5-10. Representación esquemática de la cadena transportadora de electrones 

Las moléculas que se indican, mononucleótido de flavina (FMN), coenzima Q 

(CoQ) y los citocromos b, c, a y a3, son los principales transportadores de 

electrones de la cadena. Al menos otras nueve moléculas transportadoras 

funcionan como intermediarias además de las que se muestran aquí. Los 

electrones transportados por el NADH entran en la cadena cuando son 

transferidos al FMN, que entonces se reduce. Casi instantáneamente, el FMN 

cede los electrones a la CoQ. El FMN vuelve así a su forma oxidada, lista para 

recibir otro par de electrones, y la CoQ se reduce. La CoQ entonces pasa los 

electrones al siguiente aceptor, y vuelve a su forma oxidada. El proceso se repite 

en sentido descendente. Los electrones, al pasar por la cadena respiratoria, van 

saltando a niveles energéticos sucesivamente inferiores. Los electrones que son 

transportados por el FADH2 se encuentran en un nivel energético ligeramente 

inferior que los del NADH. En consecuencia, entran en la cadena de transporte 

más abajo, a la altura de la CoQ. Los electrones finalmente son aceptados por el 

oxígeno, que se combina con protones (iones hidrógeno) en solución, y se forma 

agua.

12. La fosforilación oxidativa es la síntesis de ATP con el uso de la energía 

liberada por los electrones a lo largo de la cadena respiratoria. Por cada molécula 

de NADH se forman tres de ATP; por cada molécula de FADH2, dos de ATP. 

Ocurre a través del acoplamiento quimiosmótico, un proceso que abarca dos 

acontecimientos: el establecimiento de un gradiente de protones a través de la 

membrana mitocondrial interna y la síntesis de ATP con el uso de la energía 

potencial almacenada en el gradiente. 

Rendimiento energético global 

13. A partir de la oxidación de una molécula de glucosa se producen a lo sumo 38 

de ATP, repartidas de la siguiente manera: la glucólisis produce ocho ATP (seis 

provienen de la oxidación de los dos NADH, los otros dos se forman 

directamente); la conversión del ácido pirúvico en acetil-CoA produce seis ATP 

(provenientes de dos NADH); el ciclo de Krebs produce 24 ATP (18 provienen de 

seis NADH; cuatro, de dos FADH2; los dos restantes se forman directamente). 

14. El 40% de la energía libre producida en la oxidación de la glucosa se retiene 

en forma de moléculas de ATP. En otras palabras, el proceso tiene una eficiencia 

del 40%. 

Regulación de glucólisis y respiración 

15. Concentraciones altas de ATP inhiben la fosfofructocinasa, una de las enzimas 

de la glucólisis, mediante un mecanismo de retroalimentación. El ATP es también 

un inhibidor alostérico del primer paso del ciclo de Krebs. La reacción que produce 

acetil-CoA está regulada negativamente por la concentración de su producto. Por 

otra parte, cuando los requerimientos energéticos de la célula disminuyen, no se 

consume ATP; de esta manera, no se regenera ADP y el flujo electrónico 

disminuye. 

Otras vías catabólicas 

16. Las grasas, las proteínas y los hidratos de carbono diferentes de la glucosa 

son transformados por distintas vías que están conectadas con el ciclo de Krebs. 

Vías de síntesis 

17. Los distintos intermediarios de la glucólisis y el ciclo de Krebs pueden ser 

precursores para el proceso de biosíntesis. Las vías biosintéticas son diferentes 

de las catabólicas.

Fig. 5-14. Vías principales del catabolismo y el anabolismo en la célula

Capítulo 5. Glucólisis y respiración celular - virtualciencias

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?