Metabolismo Energético Celular: Fermentación, Glucólisis y Respiración

Fermentaciones

Proceso anaerobio que inicia con la **glucólisis**. El **piruvato** resultante se transforma en un producto final que define el tipo de fermentación.

Características

• El **aceptor final de electrones** es una molécula orgánica, no el oxígeno.
• La **degradación de la glucosa** no es completa.
• El **rendimiento energético** es de 2 moléculas de ATP por molécula de glucosa.

Tipos de Fermentación

• Fermentación Láctica

  La **carencia de oxígeno** provoca que el **ácido pirúvico** acepte los electrones (e^-) del NADH+H⁺ y se reduzca a **ácido láctico** en una reacción catalizada por la enzima **lactato deshidrogenasa**. La ecuación global es: Glucosa + 2ADP + 2Pi → 2 Ácido Láctico + 2ATP.

• Fermentación Alcohólica

  Se produce cuando el **ácido pirúvico**, en condiciones anaerobias, se convierte en **etanol**. El piruvato sufre una **descarboxilación**, perdiendo una molécula de CO₂ y formando **acetaldehído**. Este, a su vez, es reducido a etanol por el NADH+H⁺. La ecuación global es: Glucosa + 2ADP + 2Pi → 2 Etanol + 2CO₂ + 2ATP.

Metabolismo Celular

Es un conjunto de **reacciones químicas**. El **anabolismo** es la transformación de moléculas sencillas en complejas, un proceso que **consume energía**. El **catabolismo** es la degradación de moléculas complejas mediante su fragmentación en otras más sencillas, liberando energía.

Respiración Celular

Es un proceso por el que las **células autótrofas** y **heterótrofas** obtienen energía a partir de la **combustión de moléculas orgánicas**. Las diversas vías del **catabolismo** (aerobio y anaerobio) de los azúcares son, en efecto, reversibles, y es posible invertir el proceso para volver a formar una molécula de **glucosa** o **glucógeno**. Sin embargo, la posibilidad de reversión de las reacciones se interrumpe a nivel del **ácido pirúvico**. En la nueva síntesis (gluconeogénesis), el paso de este ácido a su precursor se verifica por una vía indirecta. Esta síntesis consume energía y supone la desaparición de cierta cantidad de materia prima que, de otro modo, produciría energía.

Los **lípidos** constituyen una forma de reserva energética, y su interconversión con los **glúcidos** se verifica en ambos sentidos, gracias sobre todo a la **coenzima A**.

Glucólisis

La **glucólisis** es un proceso en el cual una molécula de **glucosa** (de 6 carbonos) se escinde en dos moléculas de **ácido pirúvico** (de 3 carbonos cada una). Este proceso produce **2 ATP** (a partir de ADP y fosfato inorgánico) y dos moléculas de **NADH** (a partir de NAD⁺).

Degradación del Piruvato y Respiración Aerobia

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.

1. Formación de Acetil-CoA

   El piruvato ingresa en la **matriz mitocondrial** donde sufre una **descarboxilación**, liberando CO₂. A la vez, es oxidado por NAD⁺, que se reduce a NADH. Finalmente, forma un grupo acetilo que es activado por la **coenzima A**, dando lugar al **acetil-CoA**.

2. Ciclo de Krebs (o del Ácido Cítrico)

   Es una **ruta cíclica** que se localiza en la **matriz mitocondrial**, en la que se produce la **oxidación total del acetil-CoA** a moléculas de CO₂ y H⁺. Se inicia cuando un grupo acetilo activado se combina con una molécula de 4 carbonos para formar un compuesto de 6 carbonos. Posteriormente, se eliminan 2 carbonos en forma de CO₂ y se regenera la molécula de 4 carbonos, que queda en condiciones de aceptar otro acetil-CoA. Aquí, la mayor parte de la energía se concentra en los electrones (e^-) y en los protones (H⁺), que serán transportados en la siguiente etapa y se utilizarán para generar más energía (ATP).

3. Fosforilación Oxidativa

   Los electrones (e^-) y protones (H⁺) procedentes de la oxidación de la glucosa, y que fueron capturados por los transportadores (NADH y FADH₂) en las etapas anteriores, se transfieren a la **cadena respiratoria**, situada en la **membrana mitocondrial interna**. Se transportan hasta el **oxígeno (O₂)**, que se reduce para formar H₂O. Durante el transporte de electrones, se desprende energía que se emplea para sintetizar **ATP** a partir de ADP + Pi (proceso conocido como **fosforilación oxidativa**).