+ O 2

Sesión 05
Liberación de la Energía
Capítulo 8
Los músculos de las
piernas de estos ciclistas
requieren de glucosa y
oxígeno para obtener la
energía que
necesitan.
(Imagen en recuadro)
Johann Mühlegg es uno
de los atletas de élite
penalizados por
aumentar
artificialmente el
suministro de oxígeno a
sus células para mejorar
el desempeño atlético.
La Mitocondria
Las mitocondrias tienen un sistema de membrana
interna plegada que permite la formación de ATP
Obtención de Energía de los Carbohidratos
•  La mayoría de organismos convierten
energía química de los carbohidratos a
energía química de ATP. Las plantas
producen ATP a partir de la glucosa
producida en la fotosíntesis.
•  Las células de otros organismos hacen
ATP al metabolizar carbohidratos, grasas
y proteínas
Fotosíntesis
•  Los organismos fotosintéticos captan y
almacenan la energía de la luz solar en
glucosa.
•  La ecuación general de la fotosíntesis
es:
6 CO2 + 6H2O à C6H12O6 + 6O2
Glucosa
•  La glucosa es una molécula clave en el
almacenamiento de energía:
•  Prácticamente todas las células
metabolizan la glucosa para obtener
energía.
•  El metabolismo de la glucosa es bastante
simple.
•  Otras moléculas orgánicas se convierten
en glucosa para producir energía.
Glucosa
•  Durante la descomposición de la
glucosa (respiración celular), todas las
células liberan la energía solar que
originalmente fue capturada por las
plantas en la fotosíntesis y la usan
para producir ATP.
Descripción general de la
descomposición de la glucosa
•  La ecuación general de la
respiración celular para que se
realice la completa
descomposición de la glucosa es:
C6H12O6 + 6O2 à 6CO2 + 6H2O + ATP
Descripción general de la
descomposición de la glucosa
Las reacciones iniciales para
“descomponer” la glucosa son:
•  Glucólisis
•  Respiración celular
Resumen del metabolismo de la glucosa
Descripción general de la
descomposición de la glucosa
Glucólisis:
Ocurre en el citosol.
No requiere de oxígeno.
Descompone la glucosa en piruvato.
Produce dos moléculas de NADH por
molécula de glucosa.
•  Produce dos moléculas de ATP por
cada molécula de glucosa.
• 
• 
• 
• 
Evolución de la atmósfera de la tierra
•  Las primeras células en la Tierra no usaban la
energía del sol
•  Los antiguos organismos extraían la energía y
el carbono de moléculas sencillas como los
gases metano y sulfuro de hidrógeno, que
abundaban en la atmósfera temprana de la
Tierra.
Evolución de la atmósfera de la tierra
•  La respiración aeróbica, que usa oxígeno y libera
más ATP que la fermentación, evolucionó hasta que
los primeros fotoautótrofos liberaron O2 y
cambiaron la atmósfera de la Tierra
•  Respiración aeróbica
•  Ruta metabólica que requiere oxígeno para la
descomposición de los carbohidratos para producir
ATP
•  Fotótrofo
•  Autótrofo fotosintético
Pasado y Presente
•  Concepción artística de cómo la tierra fue modificada
permanentemente por la evolución de la fotosíntesis y la
respiración aeróbica
Respiración Aeróbica
•  Esta ecuación resume la respiración aeróbica:
C6H12O6 (glucosa) + O2 (oxígeno) →
CO2 (dióxido de carbono) + H2O (agua)
•  Notar que la respiración aeróbica requiere
oxígeno (producto de la fotosíntesis) y
produce dióxido de carbono y agua
(materiales primarios para la fotosíntesis)
Energía,
Fotosíntesis, y
Respiración
energía
CO2
glucosa
H 2O
O2
energía
Rutas metabólicas de descomposición de los
carbohidratos
•  Tanto la fermentación como la respiración aeróbica
empiezan en el citoplasma con la glucólisis
•  Luego de la glucólisis, las rutas de la fermentación y
de la respiración aeróbica divergen:
•  La respiración aeróbica continúa dentro de la
mitocondria y finaliza cuando el oxígeno acepta
electrones al final de la cadena de transferencia de
electrones
•  La fermentación finaliza en el citoplasma, donde
una molécula diferente al oxígeno acepta los
electrones
Respiración Aeróbica
En el Citoplasma
A El primer estadío, la glucólisis ocurre
en el citoplasma. Las enzimas
convierten una molécula de glucosa en
dos de piruvato para un rendimiento
neto de 2 ATP.
2 NAD+ se combinan con electrones y
iones hidrógeno por lo que también se
forman 2 NADH.
En la Mitocondria
B El segundo estadío es en la
mitocondria. Los 2 piruvato se
convierten en una molécula que entra al
ciclo de Krebs. Se forma CO2 y deja la
célula. Se forman 2ATP, 8NADH y 2
FADH2.
C El tercer y último estadío se da dentro
de la mitocondria. Hay fosforilación por
transferencia de 2 electrones. 10NADH y 2
FADH2 dan electrones y iones de
hidrógeno a la cadena de transferencia de
electrones. Los electrones fluyen a través
de los gradientes de los iones hidrógeno y
oxígeno que llevan a la formación de ATP.
El Oxígeno acepta los electrones al final
de las cadenas.
Energía de los Carbohidratos
•  Varias vías convierten energía química de
la glucosa y otros compuestos orgánicos a
energía química del ATP
•  La respiración aeróbica genera la mayor
cantidad de ATP a partir de cada molécula
de glucosa
•  En eucariotas, esta vía finaliza en las
mitocondrias
Glucólisis:
inicio de la descomposición de la glucosa
Glucólisis, el primer estadío de la respiración aeróbica
y de la fermentación, se da en el citoplasma
•  Las enzimas usan 2 ATP para convertir 1 molécula
de glucosa, o de otro azúcar de seis carbonos, en 2
moléculas de piruvato
piruvato
glucosa
Glucólisis
Pasos de la Glucólisis
1.  Una enzima (hexocinasa) transfiere un grupo
fosfato del ATP a la glucosa, así se forma
glucosa-6-fosfato
2.  Un grupo fosfato de un segundo ATP se transfiere a
la glucosa-6-fosfato:
•  La molécula resultante es inestable, y se parte
en dos moléculas de PGAL (fosfogliceraldehido)
•  Se invirtieron 2 ATP en las reacciones
Requieren ATP
Pasos de la Glucólisis
1 Una enzima (hexokinasa), transfiere un grupo fosfato del
ATP a la glucosa, se forma glucosa-6-phosfato.
2 Un grupo fosfato de otro ATP es transferido a la
glucosa-6-fosfato. La molécula resultante es inestable y se
divide en dos moléculas de tres carbonos. Las moléculas
son interconvertibles, las podemos llamar a ambas PGAL
(fosfogliceraldehido). Se han invertido dos ATP en las
reacciones.
Se genera ATP
3 Las enzimas unen un fosfato a cada una de las dos
PGAL, y transfieren dos electrones y un ion hidrógeno de
cada PGAL al NAD+. Se forman dos PGA (fosfoglicerato) y
dos NADH.
4 Las enzimas transfieren un grupo fosfato de cada PGA al
ADP, se forman dos ATP por fosforilación a nivel de
sustrato. La inversión original de dos ATP se recuperó.
Las enzimas transfieren un grupo fosfato de cada uno
5 de los dos intermediarios (PEP: fosfoenolpiruvato) al
ADP. Se forman otros dos ATP por fosforilación a nivel de
sustrato.
Se forman dos moléculas de Piruvato .
En resumen, la glucólisis genera dos NADH, dos ATP
(neto)
y dos piruvato a partir de cada molécula de glucosa.
6
Dependiendo del tipo de célula y de las condiciones
ambientales, el piruvato puede participar en el segundo
estadío de la respiración aeróbica o puede ser usado en
otras vías, tales como la fermentación
Pasos de la Glucólisis
3. Las enzimas unen un fosfato a 2 PGAL y
transfieren 2 electrones y 1 ion hidrógeno de
cada PGAL al NAD+, se forman 2PGA
(fosfoglicerato) y 2 NADH.
4. Las enzimas transfieren un grupo fosfato de
cada PGA al ADP
•  Se forman 2 ATP por fosforilación a nivel de
sustrato
•  La inversión original de 2 ATP se recupera
Pasos de la Glucólisis
5. Las enzimas transfieren un grupo fosfato de
cada intermediario (fosfoenolpiruvato) al ADP
•  Se forman 2 moléculas de piruvato
•  Se forman otras 2 moléculas de ATP por
fosforilación a nivel de sustrato
Productos de la Glucólisis
•  La Glucólisis genera 2 NADH, 2 ATP (neto) y
2 piruvato por cada molécula de glucosa
•  Dependiendo del tipo de célula y de las
condiciones ambientales, el piruvato puede
participar en el segundo estadío de la
respiración aeróbica o puede ser usado en
otras vías, tales como la fermentación
Glucólisis
•  Glucólisis, el primer estadío de las rutas de
respiración aeróbica y de fermentación
anaeróbica, se da en el citoplasma.
•  Las enzimas de la glucólisis convierten una
molécula de glucosa en dos moléculas de
piruvato con un rendimiento neto de dos
ATP.
Vías liberadoras de energía
Vía Anaeróbica
•  Evolucionó primero
•  No requiere oxígeno
Vía Aeróbica
Evolucionó después
Requiere oxígeno
Empieza con glucólisis en citoplasma
•  Se completa en
citoplasma
Se completa en
mitocondria
Funcionamiento de las mitocondrias
•  Las mitocondrias producen ATP por respiración
aeróbica
•  Las cadenas de transferencia de electrones en las
membranas mitocondriales configuran un gradiente
de H+ que impulsan la formación de ATP
•  Hay más de 40 enfermedades mitocondriales
•  La Ataxia de Friedreich, es causada por una mutación de
un gen mitocondrial, que resulta en debilidad muscular,
problemas de visión y desórdenes cardíacos
•  Abejas africanizadas tienen mitocondrias más grandes,
son más agresivas y con mayor capacidad de dispersión
Respiración aeróbica
•  Se efectúa en las mitocondrias (de
las células eucarióticas).
•  Requiere de oxígeno.
•  Descompone el piruvato en dióxido
de carbono y agua.
•  Produce entre 34 y 36 moléculas
adicionales de ATP, dependiendo
del tipo de célula.
Obtención de Energía de los Carbohidratos
•  Las vías anaeróbica y aeróbica del
rompimiento de los carbohidratos inician en el
citoplasma con la glucólisis que convierte
glucosa y otros azúcares en piruvato
•  La vía de la fermentación anaeróbica finaliza
en el citoplasma y produce dos ATP por
molécula de glucosa
Segunda Etapa de la Respiración Aeróbica
•  La segunda etapa de la respiración aeróbica,
la formación de Acetil coenzima A y el ciclo de
Krebs tiene lugar dentro de la mitocondria.
•  Una membrana interna divide el interior de la
mitocondria en dos compartimentos con
fluidos: el compartimento más interno (matriz)
y el espacio intermembrana
de Piruvato a CO2
•  2 piruvato de la Glucólisis se convierten a 2 acetilCoA y 2 CO2
•  El Acetil–CoA entra al ciclo de Krebs –donde se
descompone en CO2
•  Por cada dos moléculas de piruvato que se
descomponen en las reacciones de la segunda
etapa, se forman dos ATP y se reducen 10
coenzimas (8 NAD+ y 2 FAD).
Formación de Acetyl-CoA
y Ciclo de Krebs
citoplasma
Membrana externa
Membrana interna
matriz
mitocondria
Formación de Acetil–CoA y Ciclo de Krebs
1
Una enzima rompe una molécula
de piruvato en un grupo acetilo de
dos átomos de carbono y produce
CO2. .La coenzima A se une al grupo
acetilo (produciendo Acetil-CoA).
El NAD+ se combina con los iones
hidrógeno y los electrones para
formar NADH.
2 El ciclo de Krebs empieza
cuando un átomo de carbono se
transfiere de la Acetil-CoA al
oxaloacetato. Se forma Citrato, y
se regenera la coenzyme A.
3 Un átomo de carbono es
removido de un intermediario
y deja la célula como CO2. El
NAD+ se combina con los
iones de hidrógeno y los
electrones liberados para
formar NADH.
4 Un átomo de carbono se
remueve de otro
intermediario y deja la célula
como CO2, y se forma otro
NADH
Los tres átomos de carbono
del Piruvato ya han
abandonado la célula como
CO2
8 Las etapas
finales del ciclo
de Krebs
regeneran
oxaloacetato.
Krebs
Cycle
7 El NAD+ se
combina con los
iones de hidrógeno
y los electrones
produciendo NADH.
6 La coenzima FAD
se combina con los
iones de hidrógeno
y los electrones
produciendo FADH2.
5 Se forma un ATP
por fosforilación a
nivel de sustrato
Productos de la Segunda Etapa
•  Los iones hidrógeno y los electrones se transfieren
al NAD+ y al FAD, los que son reducidos a NADH y
FADH2
•  Se forma ATP por fosforilación a nivel de sustrato.
•  TOTAL: El rompimiento de 2 moléculas de
piruvato produce 10 coenzimas reducidas (8
NAD+ y 2 FAD) y 2 ATP
Respiración Aeróbica
En el Citoplasma
A El primer estadío, la glucólisis ocurre
en el citoplasma. Las enzimas
convierten una molécula de glucosa en
dos de piruvato para un rendimiento
neto de 2 ATP.
2 NAD+ se combinan con electrones y
iones hidrógeno por lo que también se
forman 2 NADH.
En la Mitocondria
B El segundo estadío es en la
mitocondria. Los 2 piruvato se
convierten en una molécula que entra al
ciclo de Krebs. Se forma CO2 y deja la
célula. Se forman 2ATP, 8NADH y 2
FADH2.
C El tercer y último estadío se da dentro
de la mitocondria. Hay fosforilación por
transferencia de 2 electrones. 10NADH y
2 FADH2 dan electrones y iones de
hidrógeno a la cadena de transferencia
de electrones. Los electrones fluyen a
través de los gradientes de los iones
hidrógeno y oxígeno que llevan a la
formación de ATP.
El Oxígeno acepta los electrones al final
de las cadenas, forma agua.
El gran rendimiento de energía de la
respiración aeróbica
•  La tercera etapa de la respiración
aeróbica, la fosforilación acoplada al
transporte de electrones, también
ocurre dentro de la mitocondria, en la
membrana interna
•  Se forman muchos ATP en la
fosforilación acoplada al transporte de
electrones
Transferencia de Energía
•  En la fosforilación acoplada al transporte de
electrones las coenzimas reducidas en las dos
primeras etapas transfieren su carga de electrones y
de iones hidrógeno a la cadena de transporte de
electrones, que se encuentra alojada en la
membrana interna de la mitocondria
•  Los electrones que se mueven por la cadena, van
donando su energía poco a poco. Algunas moléculas
de la cadena de electrones captan esa energía para
transportar de manera activa los iones H+ de la
matriz al espacio entre las membranas.
Gradiente de iones Hidrógeno
•  Los iones hidrógeno que se acumulan en el espacio entre las
membranas producen un gradiente a través de la membrana
interna mitocondrial
•  Este gradiente atrae a los iones H+ de regreso hacia la matriz.
Sin embargo estos iones no pueden difundirse libremente a
través de la bicapa de lípidos. Los iones H+ sólo pueden
atravesarla al pasar a través de la ATP sintetasa. Ello
conduce a la síntesis del ATP
•  El oxígeno se combina con los electrones y los iones
H+ al final de la cadena de transporte de electrones y
forma agua.
•  El oxígeno es el aceptor final de los electrones en
esta ruta.
Fosforilación acoplada al transporte de
electrones
El NADH y el FADH2 entregan
electrones a la cadena de
transporte de electrones en la
membrana interna de la
mitocondria.
1
2 El flujo de electrones a través de
Oxígeno (O2)
citoplasma
Membrana externa
3
Espacio entre las
membranas
Membrana interna
2
matriz
1
5
4
la cadena hace que se bombeen
iones de hidrógeno (H+) de la matriz
hacia el espacio entre las
membranas
3 La actividad de la cadena de
transporte de electrones hace que
se forme un gradiente a través de la
membrana interna mitocondrial
4 Los hidrógeno fluyen de regreso
hacia la matriz a través de la ATP
sintetasa que impulsa la formación
de ATP a partir de ADP y de fosfato
inorgánico
El oxígeno (O2) acepta los
electrones y los iones hidrógeno
al final de la cadena de
transporte de electrones en la
mitocondria y forma AGUA
5
En resumen: la cosecha de energía
•  En total, la respiración aerobia típicamente
produce 36 ATP por cada molécula de
glucosa. 4 ATP se forman en la primera y
segunda etapa y 32 en la tercera etapa.
•  32 ATP se forman típicamente en la tercera
etapa, pero el rendimiento varía
•  Por ejemplo: en cerebro y músculos
esqueléticos es de 38 ATP, no 36
En resumen: la
cosecha de
energía
Glucólisis
A Primera etapa:
Glucosa se convierte
en 2 piruvato; 2 NADH
Y se forman 4 ATP.
citoplasma
Membrane externa
Espacio entre las membranas
Membrane interna
B Segunda etapa:
otras 10
coenzimas
aceptan
electrones y los
iones hidrógeno.
C Tercera etapa: Las
Coenzimas que
fueron reducidas en
las dos primeras
etapas dan electrones
y iones hidrógeno a la
cadena de
transferencia de
electrones. Energía
perdida por los
electrones durante su
flujo a través de las
cadenas se usa para
mover los H+ a través
de la membrana.
matriz
Ciclo de
Krebs
oxígeno
Conceptos Clave
•  Respiración Aerobia
•  Las etapas finales de la respiración aerobia
rompen el piruvato y liberan CO2
•  Muchas coenzimas que se reducen
entregan electrones y iones hidrógeno a la
cadena de transporte de electrones, y se
forma ATP por fosforilación acoplada al
transporte de electrones
¿Cómo logra la respiración celular
captar energía adicional de la
glucosa?
•  La respiración celular en las células
eucarióticas se realiza en las mitocondrias.
•  El piruvato se descompone en la matriz
mitocondrial liberando más energía.
•  Los electrones de alta energía viajan a
través de la cadena de transporte de
electrones.
•  La quimiósmosis capta la energía
almacenada en un gradiente de iones
hidrógeno y produce ATP.
Respiración celular
En las células eucarióticas, la respiración
celular se realiza en las mitocondrias,
organelos con dos membranas que forman
dos compartimientos:
La membrana interna encierra un
compartimiento central que contiene la
matriz fluida.
La membrana externa rodea al organelo,
produciendo un compartimiento
intermembranas.
membrana externa
compartimiento intermembranas
mitocondria
membrana interna
crestas
matriz
Una mitocondria: Las membranas mitocondriales interna y externa
encierran dos compartimientos dentro de la mitocondria.
Respiración celular
Descripción general de la respiración celular
en las mitocondrias:
1.  Primero, la glucosa se descompone en
piruvato mediante la glucólisis en el
citoplasma.
2.  El piruvato es transportado a las
mitocondrias (eucarióticas) y se descompone
en una molécula de dos carbonos llamada
grupo acetilo que se une a la coenzima A
(CoA) para formar acetil-CoA
Respiración celular
3.  La acetil CoA ingresa ciclo de Krebs
(matriz mitocondrial) a medida que se
captan los electrones por los portadores
de electrones (NAD+ y FAD+) se libera
CO2.
4.  Los portadores de electrones producidos
en la glucólisis y en el ciclo de Krebs
depositan sus electrones en la cadena
transportadora de electrones (ETC)
localizados en la membrana mitocondrial
interna.
Respiración celular
5.  Un gradiente de iones hidrógeno
producido por la cadena transportadora
de electrones (ETC) se usa para
sintetizar ATP (quimiósmosis).
6.  El ATP es transportado fuera de las
mitocondrias para proporcionar energía a
las actividades celulares.
Descomposición del piruvato en la
matriz mitocondrial
1.  Al terminar la glucósis, el piruvato se
difunde en la matriz mitocondrial.
2.  El piruvato se descompone en CO2 y
en un grupo acetilo de dos carbonos,
generando 1 NADH por cada
piruvato.
3.  El grupo acetilo se une a la coenzima
A para formar un complejo llamado
acetil CoA.
Descomposición del piruvato en la
matriz mitocondrial
4. El acetil CoA entra al ciclo de Krebs y
se descompone en CO2.
5.  Los portadores de electrones NAD+ y
FAD se cargan con electrones para
formar 3 NADH y 1 FADH2 por cada
acetil CoA.
6.  En el ciclo de Krebs, también se
produce un ATP por cada acetil CoA.
Reacciones fundamentales en la matriz mitocondrial
1 El piruvato libera CO2 y reacciona con la coenzima A (CoA) para formar acetil
CoA. Durante esta reacción, se agrega un electrón energético al NAD+ para
formar NADH.
Reacciones fundamentales en la matriz mitocondrial
2 Cuando la acetil CoA entra en el ciclo de Krebs, la coenzima A se libera. El ciclo
de Krebs produce una molécula de ATP, tres moléculas de NADH, una de FADH2 y
dos de CO2 por cada acetil CoA. Puesto que cada molécula de glucosa produce
dos moléculas de piruvato, la producción total de energía por molécula de glucosa
en la matriz es de dos ATP, ocho NADH y dos FADH2.
Cadena de transporte de electrones
•  La mayoría de la energía de la glucosa se
almacena en portadores de electrones
NADH y FADH2.
•  Después de completar la
descomposición en el ciclo de Krebs,
en total sólo se producen 2 ATP por
molécula de glucosa.
Cadena de transporte de electrones
•  Los NADH y los FADH2 entregan sus
electrones energéticos a las proteínas de
la cadena de transporte de electrones
integrada a la membrana mitocondrial
interna.
•  Al final de la cadena de transporte de
electrones (ETC), los electrones agotados
se combinan con iones hidrógeno y
oxígeno para formar H2O.
Quimiósmosis
1.  La energía se libera de los electrones a
medida que bajan por la cadena de
transporte de electrones.
2.  La energía liberada se utiliza para
bombear iones hidrógeno a través de la
membrana interna.
•  Los iones hidrógeno se acumulan en el
compartimiento intermembrana.
Quimiósmosis
3.  Los iones hidrógeno forman un gradiente
de concentración a través de la
membrana, una forma de energía
almacenada.
4.  Los iones hidrógeno se desplazan a la
matriz, mediante enzimas sintetizadoras
de ATP.
•  Este proceso se llama quimiósmosis.
Quimiósmosis
5.  Conforme fluyen, los iones hidrógeno
suministran la energía para sintetizar de
32 a 34 moléculas de ATP a partir de ADP
+P.
6.  El ATP entonces se difunde fuera de la
mitocondria y suministra la mayor parte de
la energía que la célula necesita.
En resumen: la
cosecha de
energía
Glucólisis
A Primera etapa:
Glucosa se convierte
en 2 piruvato; 2 NADH
y se forman 4 ATP.
citoplasma
Membrane externa
Espacio entre las membranas
Membrane interna
B Segunda etapa:
otras 10
coenzimas
aceptan
electrones y los
iones hidrógeno.
C Tercera etapa: Las
Coenzimas que
fueron reducidas en
las dos primeras
etapas dan electrones
y iones hidrógeno a la
cadena de
transferencia de
electrones. Energía
perdida por los
electrones durante su
flujo a través de las
cadenas se usa para
mover los H+ a través
de la membrana.
matriz
Ciclo de
Krebs
oxígeno
Cadena de transporte de electrones de las mitocondrias
Las moléculas de NADH y FADH2 depositan sus electrones energéticos en los componentes de la cadena de transporte de
electrones. Conforme los electrones pasan a través de cada componente de la cadena, parte de su energía se utiliza para bombear
iones hidrógeno de la matriz al interior del compartimiento intermembranoso. Esto crea un gradiente de iones hidrógeno que permite
impulsar la síntesis de ATP. Al final de la cadena de transporte de electrones, los electrones cuya energía se ha agotado se
combinan con iones hidrógeno y con oxígeno en la matriz para formar agua.
Obtención de energía a partir de la
“descomposición” de la glucosa
¿Por qué decimos que la
“descomposición” de la glucosa libera
“36 o 38 moléculas de ATP” y no un
número específico? La glucólisis
produce dos moléculas de NADH en el
citosol. Los electrones de estas dos
moléculas de NADH deben ser
transportados a la matriz antes de que
se incorporen a la cadena de
transporte de electrones. En la
mayoría de las células eucarióticas, la
energía de una molécula de ATP se
utiliza para transportar los electrones
de cada molécula de NADH al interior
de la matriz. Por consiguiente, las dos
moléculas de “NADH glucolítico”
producen sólo dos moléculas de ATP,
en vez de las tres habituales, durante
el transporte de electrones. Sin
embargo, las células cardiacas y
hepáticas de los mamíferos utilizan un
mecanismo diferente de transporte,
que no consume ATP para transportar
electrones. En estas células las dos
moléculas de NADH generadas
durante la glucólisis producen tres
ATP cada una, al igual que las
moléculas “mitocondriales NADH”.
Descripción general de la
descomposición de la glucosa
Si hay oxígeno presente, ocurre la
RESPIRACIÓN CELULAR.
Si no hay oxígeno presente, la
glucólisis es seguida de la
fermentación.
El piruvato se convierte ya sea en lactato,
o bien, en etanol y CO2.
Fermentación Alcohólica
El piruvato que se formó en la glucólisis se
convierte en
alcohol etílico o etanol
1.  La molécula de piruvato de 3 átomos de carbono,
se separa en dioxido de carbono (CO2) y
acetaldehído (molécula de 2 átomos de carbono)
2.  Los electrones e iones hidrógeno se transfieren
del NADH al acetaldehído, formando NAD+ y
etanol
Los panaderos utilizan la capacidad de fermentación
alcohólica de la levadura Saccharomyces cerevisiae,
para elaborar el pan (descomponen los carbohidratos de
la masa y producen CO2).
Las levaduras convierten el azúcar de las uvas en vino
Fermentación Alcohólica
Fermentación Láctica
• 
• 
El piruvato se procesa de diferentes
maneras en condiciones aeróbicas y
anaeróbicas.
En condiciones aeróbicas, los electrones
de alta energía en el NADH que se
produjeron en la glucólisis, son
transportados a reacciones generadoras
de ATP en las mitocondrias, generando
NAD+ que se utilizará en la glucólisis
Fermentación
•  En condiciones anaeróbicas, el piruvato
se convierte en lactato o etanol, este
proceso se llama fermentación.
• 
La fermentación no produce más ATP, pero
es necesaria para regenerar las moléculas
portadoras de electrones de alta energía
NAD+, que se reutilizan durante la glucólisis
y deben estar disponibles para que ésta
continúe.
Fermentación
u  Algunas células fermentan el piruvato
para formar ácidos.
u  Las células de los músculos humanos
pueden llevar a cabo la fermentación.
•  Las condiciones anaeróbicas producidas
cuando los músculos consumen el O2
más rápidamente de lo que puede ser
suministrado (por ejemplo, al correr).
•  El lactato (ácido láctico) producido del
piruvato.
1. Glucólisis seguida por fermentación del lactato
2. Glucólisis seguida por fermentación del lactato
3. Glucólisis seguida por fermentación láctica
Fermentación
Durante el esfuerzo final de un corredor, el aparato respiratorio y el sistema circulatorio no pueden
suministrar oxígeno a los músculos de sus piernas con la rapidez suficiente para satisfacer la demanda de
energía, por lo que la glucólisis debe proveer el ATP. En los músculos, la fermentación del ácido láctico sigue
a la glucólisis cuando no hay oxígeno disponible.
Fermentación
•  Varios microorganismos fermentan
el piruvato en otros ácidos (como
en la producción del queso, yogur, y
crema agria).
•  Otros microorganismos únicamente
llevan a cabo la fermentación (en
vez de la respiración aeróbica).
etanol
Glucólisis seguida por fermentación alcohólica
Fermentación
•  La glucosa se fermenta en etanol y
CO2.
•  Los vinos espumosos se preparan
mezclando la levadura con el azúcar de
las uvas; el CO2 produce las burbujas.
•  El pan se prepara mezclando levadura,
azúcar, y harina; las burbujas de CO2
hacen que la masa se esponje.
Productos de la Fermentación Alcohólica
é
Las levaduras llevan acabo la fermentación alcohólica.
Fermentación
El pan se esponja cuando las levaduras fermentadoras
liberan CO2, lo que convierte la glucosa en etanol. La
masa de la izquierda se elevó al doble de su volumen,
como se observa en la imagen de la derecha, en unas
cuantas horas.
Fermentación Láctica en Músculos
•  Los músculos esqueléticos tienen dos tipos de
fibras: rojas y blancas
•  El ATP se produce primariamente por respiración
aeróbica en las fibras de músculo rojo (con mucha
mioglobina, proteína que almacena oxígeno), cuyas
actividades sustantivas requieren resistencia.
•  La fermentación láctica se dá en las fibras blancas,
que tienen pocas mitocondrias y casi nada de
mioglobina, de tal forma que en ellas casi no se dá la
respiración aerobia. Esta ruta proporciona ATP rápidamente,
pero por poco tiempo, por lo que se utiliza para actividades como
carreras cortas e intensas o para levantamiento de pesas.
Lactato en los Músculos
Conceptos Clave
•  Fermentación
•  La Fermentación inicia con la glucólisis
•  Otras sustancias que no son oxígeno,
aceptan electrones al final de la ruta
metabólica
•  Comparada con la respiración aerobia, el
rendimiento neto de ATP en la
fermentación es pequeño
Cómo influyen en el funcionamiento de
los organismos
•  Los procesos metabólicos de las
células dependen de la generación de
ATP (el cianuro mata al evitar esto).
•  Las células de los músculos cambian
de la fermentación a la respiración
celular aeróbica, dependiendo de la
disponibilidad de O2.
Otras Rutas Metabólicas
•  También otras moléculas, diferentes de los
carbohidratos, son fuente común de
energía para el cuerpo de los animales
•  Otras rutas pueden convertir los lípidos y
las proteínas de la dieta, a moléculas que
pueden entrar sea en la glucólisis o en el
ciclo de Krebs