7.E: Respiración Celular (Ejercicios)

7.1: Energía en Sistemas Vivos

La producción de energía dentro de una célula implica muchas vías químicas coordinadas. La mayoría de estas vías son combinaciones de reacciones de oxidación y reducción. La oxidación y reducción ocurren en tándem. Una reacción de oxidación extrae un electrón de un átomo en un compuesto, y la adición de este electrón a otro compuesto es una reacción de reducción. Debido a que la oxidación y la reducción suelen ocurrir juntas, estos pares de reacciones se denominan reacciones de oxidación-reducción, o reacciones redox.

Preguntas de revisión

La moneda energética utilizada por las células es ________.

1. ATP
2. ADP
3. AMP
4. adenosina

Responder

A

Una reacción química reductora ________.

1. reduce el compuesto a una forma más simple
2. añade un electrón al sustrato
3. elimina un átomo de hidrógeno del sustrato
4. es una reacción catabólica

Responder

B

Respuesta Libre

¿Por qué es beneficioso que las células utilicen ATP en lugar de energía directamente de los enlaces de los carbohidratos? ¿Cuáles son los mayores inconvenientes para aprovechar la energía directamente de los enlaces de varios compuestos diferentes?

Responder

ATP proporciona a la célula una forma de manejar la energía de manera eficiente. La molécula se puede cargar, almacenar y usar según sea necesario. Además, la energía de la hidrolización de ATP se suministra como una cantidad consistente. La recolección de energía de los enlaces de varios compuestos diferentes daría como resultado entregas de energía de diferentes cantidades.

7.2: Glicólisis

La glucólisis es el primer paso en la descomposición de la glucosa para extraer energía para el metabolismo celular. Casi todos los organismos vivos llevan a cabo la glucólisis como parte de su metabolismo. El proceso no utiliza oxígeno y por lo tanto es anaeróbico. La glucólisis tiene lugar en el citoplasma tanto de células procariotas como eucariotas.

Preguntas de revisión

Durante la segunda mitad de la glucólisis, ¿qué ocurre?

1. El ATP está consumido.
2. La fructosa se divide en dos.
3. Se fabrica ATP.
4. La glucosa se convierte en fructosa.

Responder

C

Respuesta Libre

Casi todos los organismos en la tierra llevan a cabo alguna forma de glucólisis. ¿Cómo apoya o no ese hecho la afirmación de que la glucólisis es una de las vías metabólicas más antiguas?

Responder

Si la glucólisis evolucionara relativamente tarde, probablemente no sería tan universal en los organismos como lo es. Probablemente evolucionó en organismos muy primitivos y persistió, con la adición de otras vías del metabolismo de los carbohidratos que evolucionaron más tarde.

Los glóbulos rojos no realizan respiración aeróbica, pero sí realizan glucólisis. ¿Por qué todas las células necesitan una fuente de energía y qué pasaría si la glucólisis se bloqueara en un glóbulo rojo?

Responder

Todas las células deben consumir energía para llevar a cabo funciones básicas, como bombear iones a través de las membranas. Un glóbulo rojo perdería su potencial de membrana si se bloqueara la glucólisis, y eventualmente moriría.

7.3: Oxidación del piruvato y el Ciclo del Ácido Cítrico

Si hay oxígeno disponible, la respiración aeróbica seguirá adelante. En las células eucariotas, las moléculas de piruvato producidas al final de la glucólisis son transportadas a las mitocondrias, que son los sitios de respiración celular. Allí, el piruvato se transformará en un grupo acetilo que será recogido y activado por un compuesto portador llamado coenzima A (CoA). El compuesto resultante se llama acetil CoA. El CoA está hecho de vitamina B5, ácido pantoténico.

Preguntas de revisión

¿Qué se elimina del piruvato durante su conversión en un grupo acetilo?

1. oxígeno
2. ATP
3. Vitamina B
4. dióxido de carbono

Responder

D

¿Qué hacen los electrones agregados a NAD ⁺?

1. Se convierten en parte de una vía de fermentación.
2. Van a otra vía para la producción de ATP.
3. Energizan la entrada del grupo acetilo en el ciclo del ácido cítrico.
4. Se convierten a NADP.

Responder

B

El GTP o ATP se produce durante la conversión de ________.

1. isocitrato en α-cetoglutarato
2. succinilCoA en succinato
3. fumarato en malato
4. malato en oxaloacetato

Responder

B

¿Cuántas moléculas de NADH se producen en cada giro del ciclo del ácido cítrico?

1. uno
2. dos
3. tres
4. cuatro

Responder

C

Respuesta Libre

¿Cuál es la principal diferencia entre una vía circular y una vía lineal?

Responder

En una vía circular, el producto final de la reacción es también el reactivo inicial. La vía se autoperpetúa, siempre y cuando se suministre cualquiera de los intermedios de la vía. Las vías circulares son capaces de acomodar múltiples puntos de entrada y salida, por lo que son particularmente adecuados para vías anfibólicas. En una vía lineal, un viaje a través del camino completa el camino, y un segundo viaje sería un evento independiente.

7.4: Fosforilación Oxidativa

Acabas de leer sobre dos vías en el catabolismo de la glucosa, la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico, que generan ATP. La mayor parte del ATP generado durante el catabolismo aeróbico de la glucosa, sin embargo, no se genera directamente a partir de estas vías. Más bien, se deriva de un proceso que comienza con el movimiento de electrones a través de una serie de transportadores de electrones que experimentan reacciones redox. Esto hace que los iones de hidrógeno se acumulen dentro del espacio de la matriz.

Preguntas de revisión

¿Qué compuesto recibe electrones del NADH?

1. FMN
2. ubiquinona
3. citocromo c ₁
4. oxígeno

Responder

A

La quimiósmosis implica ________.

1. el movimiento de electrones a través de la membrana celular
2. el movimiento de los átomos de hidrógeno a través de una membrana mitocondrial
3. el movimiento de los iones de hidrógeno a través de una membrana mitocondrial
4. el movimiento de la glucosa a través de la membrana celular

Responder

C

Respuesta Libre

¿En qué se diferencian los papeles de la ubiquinona y el citocromo c de los demás componentes de la cadena de transporte de electrones?

Responder

Q y citocromo c son moléculas de transporte. Su función no resulta directamente en la síntesis de ATP en que no son bombas. Además, Q es el único componente de la cadena de transporte de electrones que no es una proteína. La ubiquinona y el citocromo c son pequeños portadores de electrones móviles, mientras que los otros componentes de la cadena de transporte de electrones son grandes complejos anclados en la membrana mitocondrial interna.

¿Qué explica el diferente número de moléculas de ATP que se forman a través de la respiración celular?

Responder

Pocos tejidos excepto los músculos producen la máxima cantidad posible de ATP a partir de los nutrientes. Los intermedios se utilizan para producir los aminoácidos necesarios, ácidos grasos, colesterol y azúcares para los ácidos nucleicos. Cuando el NADH se transporta del citoplasma a las mitocondrias, se utiliza un mecanismo de transporte activo, que disminuye la cantidad de ATP que se puede producir. La cadena de transporte de electrones difiere en composición entre especies, por lo que diferentes organismos producirán diferentes cantidades de ATP usando sus cadenas de transporte de electrones.

7.5: Metabolismo sin Oxígeno

En la respiración aeróbica, el aceptor de electrones final es una molécula de oxígeno, O2. Si se produce respiración aeróbica, entonces el ATP se producirá utilizando la energía de los electrones de alta energía transportados por el NADH o FADH2 a la cadena de transporte de electrones. Si no se produce respiración aeróbica, el NADH debe ser reoxidado a NAD+ para su reutilización como portador de electrones para que continúe la vía glicolítica.

Preguntas de revisión

¿Cuál de los siguientes métodos de fermentación puede ocurrir en los músculos esqueléticos animales?

1. fermentación de ácido láctico
2. fermentación de alcohol
3. fermentación ácida mixta
4. Fermentación propiónica

Contestar

A

Respuesta Libre

¿Cuál es la principal diferencia entre la fermentación y la respiración anaeróbica?

Contestar

La fermentación utiliza solo glucólisis. La respiración anaeróbica utiliza las tres partes de la respiración celular, incluyendo las partes en las mitocondrias como el ciclo del ácido cítrico y el transporte de electrones; también usa un aceptor de electrones final diferente en lugar de gas oxígeno.

7.6: Conexiones de las vías metabólicas de carbohidratos, proteínas y lípidos

Todas las vías catabólicas para carbohidratos, proteínas y lípidos eventualmente se conectan con la glucólisis y las vías del ciclo del ácido cítrico. Las vías metabólicas deben considerarse porosas, es decir, las sustancias entran por otras vías y los intermedios salen hacia otras vías. Estas vías no son sistemas cerrados. Muchos de los sustratos, intermedios y productos en una ruta particular son reactivos en otras vías.

Preguntas de revisión

Una conexión importante para los azúcares en la glucólisis es ________.

1. glucosa-6-fosfato
2. fructosa-1,6-bisfosfato
3. fosfato de dihidroxiacetona
4. fosfoenolpiruvato

Contestar

A

La beta-oxidación es ________.

1. la descomposición de los azúcares
2. el ensamblaje de azúcares
3. la descomposición de los ácidos grasos
4. la eliminación de grupos amino de los aminoácidos

Contestar

C

Respuesta Libre

¿Describirías las vías metabólicas como inherentemente derrochadoras o inherentemente económicas, y por qué?

Contestar

Son muy económicos. Los sustratos, intermedios y productos se mueven entre las vías y lo hacen en respuesta a bucles de inhibición de retroalimentación finamente sintonizados que mantienen el metabolismo equilibrado en general. Los intermedios en una vía pueden ocurrir en otra, y pueden moverse de una vía a otra de manera fluida en respuesta a las necesidades de la célula.

7.7: Regulación de la respiración celular

La respiración celular debe ser regulada para proporcionar cantidades equilibradas de energía en forma de ATP. La célula también debe generar una serie de compuestos intermedios que se utilizan en el anabolismo y catabolismo de las macromoléculas. Sin controles, las reacciones metabólicas se detendrían rápidamente a medida que las reacciones hacia adelante y hacia atrás alcanzarían un estado de equilibrio. Los recursos serían utilizados de manera inapropiada.

Preguntas de revisión

El efecto de los altos niveles de ADP es ________.

1. aumentar la actividad de la enzima
2. disminuir la actividad de la enzima
3. no tienen ningún efecto sobre la actividad de la enzima
4. ralentizar el camino

Contestar

A

¿El control de qué enzima ejerce más control sobre la glucólisis?

1. hexoquinasa
2. fosfofructoquinasa
3. glucosa-6-fosfatasa
4. aldolasa

Contestar

B

Respuesta Libre

¿Cómo afecta a la glucólisis el citrato del ciclo del ácido cítrico?

Contestar

El citrato puede inhibir la fosfofructoquinasa mediante regulación por retroalimentación.

¿Por qué los mecanismos de retroalimentación negativa podrían ser más comunes que los mecanismos de retroalimentación positiva en las células vivas?

Contestar

Los mecanismos de retroalimentación negativa realmente controlan un proceso; puede apagarlo, mientras que la retroalimentación positiva acelera el proceso, permitiendo que la celda no tenga control sobre él. La retroalimentación negativa mantiene naturalmente la homeostasis, mientras que la retroalimentación positiva aleja al sistema del equilibrio.