BLOQUE  II - 5B - RESPIRACIÓN Y FERMENTACIONES (CATABOLISMO)

EJERCICIOS                                                   Respuestas

1) Indica el nombre de las estructuras numeradas en el esquema de la Figura 1 (P.A.U. junio de 1999).

RESPUESTA

1) matriz; 2) cresta mitocondrial; 3) mitorribosoma; 4) membrana interna; 5) membrana externa; 6) espacio intermembrana; 7) ATPasa; 8) complejos I, II, III transportadores de electrones.

Fig.  1

RESPUESTA

Se trata del NAD/NADH, una coenzima transportadora de electrones. Oxida los diferentes compuestos intermediarios de la glucolisis y del ciclo de Krebs e inicia el transporte de electrones hacia el oxígeno para la obtención de ATP en la cadena respiratoria.

Fig. 2

3) Indica cómo se llama la molécula que se observa en la Figura 3 y explica brevemente su estructura química y su función en el proceso de degradación de la glucosa (P.A.U. de sep. de 1997).

RESPUESTA

Se trata del ATP. Está formado por la adenina (una base nitrogenada) unida a la ribosa (un monosacárido) mediante un enlace N-glicosídico. Esta, a su vez, está unida a tres moléculas de ácido fosfórico (P) mediante enlaces fosfoéster (1, 2 y 3).  Es la molécula en la que queda almacenada la energía que se produce en los procesos exergónicos que se dan en el catabolismo de la glucosa y de otros compuestos orgánicos.

Fig. 3

RESPUESTA

1) Ácido pirúvico; 2) acetil coenzima A; 3) ADP; 4) ATP; 5) NADH; 6) oxígeno.

Fig.  4

RESPUESTA

Se trata de la degradación aerobia de la glucosa. En ella, por medio de la glucolisis, la glucosa se transforma, en el hialoplasma, en 2 moléculas de ácido pirúvico (obteniéndose 2 de ATP y 2 de NADH). El ácido pirúvico entra en la mitocondria donde se transforma en acetil-CoA y CO₂. La acetil-CoA es degradada en el ciclo de Krebs a CO₂. En todos estos procesos se obtienen grandes cantidades de coenzimas reducidas (NADH+H⁺ y FADH2). Estas coenzimas reducidas ceden sus electrones al oxígeno, por medio de la cadena respiratoria, obteniéndose grandes cantidades de ATP, que se emplearán en las reacciones químicas energéticamente desfavorables.

6) ¿Cuál es el papel del oxígeno en la respiración celular?

RESPUESTA

El oxígeno es el último aceptor de los electrones de la cadena respiratoria. Su papel es el de oxidar a las coenzimas reducidas, que de esta manera se recuperan en su forma oxidada.

Fig.  5

7a) Indica en cuál de los recipientes de la figura 5 ha tenido lugar una mayor producción de gas por unidad de masa glucosa. Justifica la respuesta.

RESPUESTA

El gas que se produce en los dos es el mismo, el CO₂. Ahora bien, como el primer recipiente es mayor, contiene una cierta reserva de aire, y en él se producirá la respiración celular, que genera 6 moles de CO₂ por mol de glucosa. En el segundo recipiente, el de 50 cm³, al no tener aire o tener mucho menos, se producirá la fermentación alcohólica, que sólo genera 2 moles de CO₂.

7b) Escribe las ecuaciones globales de los procesos que han tenido lugar en cada recipiente de la figura 5.

RESPUESTA

1) C6H12O6 + 6O2 ---------> 6CO2 + 6H2O

2) C6H12O6 -------> 2C2H5OH  + 2CO2 

7c) Nombra (sin explicarlas) las diferentes etapas que han tenido lugar en el proceso de producción del gas en el recipiente de menor tamaño de la figura 5 e indica en cuál de los orgánulos de la levadura de la figura 6 se ha producido y en qué cantidad en cada uno de ellos.

RESPUESTA

1ª) La glucolisis. Se ha producido en la estructura 2, el hialoplasma, y no produce  CO₂.

2ª) La fermentación alcohólica. Se ha producido  también en el hialoplasma y genera 2 moles de CO₂ por mol de glucosa.

Fig.  6

7d) ¿Podrías indicar la cantidad de gas que se ha producido durante el primer minuto en el recipiente más pequeño de la figura 5 si en el mayor se han producido 0,672 litros en el mismo tiempo? Para facilitar la respuesta se puede considerar que durante este tiempo el número de células en cada recipiente no ha variado y que los demás factores y, en particular, la velocidad de la degradación de la glucosa, son los mismos en ambos recipientes. Razona la respuesta.

RESPUESTA

En el recipiente de mayor tamaño se producen 6 moles de dióxido de carbono por mol de glucosa, mientras que en el recipiente menor la fermentación alcohólica genera sólo 2 moles de dióxido de carbono, la tercera parte que en el recipiente mayor. Por lo tanto, en el recipiente menor se habrán producido 0,224 litros de CO_2.

7e) Compara el rendimiento energético, por mol de glucosa, de los procesos que han tenido lugar en ambos recipientes de la  figura 5.

RESPUESTA

La respiración aerobia genera 36 ATP, mientras que la fermentación alcohólica genera sólo 2 ATP por mol de glucosa. Por lo tanto el proceso que tiene lugar en el recipiente de mayor tamaño tiene un rendimiento energético 18 veces mayor.

8) En un experimento (figura 7) se colocan en un recipiente  levaduras en un medio de cultivo que contiene glucosa en cantidad suficiente para el desarrollo de las células. El recipiente se conecta a un tubo en el que hay un líquido coloreado que registra la presión del gas que se produce sobre una escala graduada. Todo ello se mantiene en condiciones anaerobias. Después de unos minutos la columna de gas ha ascendido como se observa de la figura 8.

Comenta lo sucedido en la experiencia que se muestra en la figura 8 y da una explicación razonada.

RESPUESTA

La columna coloreada ha ascendido. Ello quiere decir que la presión ha aumentado, debido a la producción de gas, lo que significa que en el recipiente se está produciendo la fermentación alcohólica de la glucosa. Este proceso produce 2 moles de CO₂ por mol de glucosa.

Fig. 7

Fig. 8

9) En un segundo experimento se hace lo mismo pero con bacterias lácticas.  Los resultados se han esquematizado en la figura 9. Comenta lo sucedido y da una explicación razonada.

RESPUESTA

La columna coloreada se mantiene en el 0. Ello quiere decir que no se ha producido gas en el recipiente, debido a que ahora está teniendo lugar la fermentación láctica, este proceso no genera CO₂ .

Fig. 9