La respiració cel·lular

Escriu l'equació global de la respiració aeròbica de la glucosa i indica quina substància s'oxida i quina es redueix en el procés.

En quin lloc de la cèl·lula té lloc la glucòlisi i quins productes nets s'obtenen a partir d'una molècula de glucosa en aquesta etapa?

Per cada molècula de glucosa, la glucòlisi té un balanç net de $2\ \text{ATP}$ i $2$ NADH. Explica per què es parla de balanç «net», detallant quants ATP es consumeixen en la primera fase i quants se'n produeixen en la segona.

Què és el piruvat i quines són les seves dues destinacions principals després de la glucòlisi segons si hi ha oxigen disponible o no? Indica quin tipus de via metabòlica segueix en cada cas.

Defineix fermentació i anomena els dos tipus principals amb els seus productes finals, indicant un organisme o teixit que en realitzi cadascun.

En la fermentació làctica el piruvat es transforma en lactat. Explica per què aquest procés permet regenerar $\text{NAD}^+$ i en quines situacions l'utilitza la musculatura humana.

Què és el cicle de Krebs? Indica quina molècula de dos carbonis hi entra procedent de l'oxidació del piruvat i quin gas es desprèn en les seves reaccions.

Dibuixa o descriu un mitocondri assenyalant la seva membrana externa, la seva membrana interna amb les crestes i la matriu, i indica en quines zones tenen lloc el cicle de Krebs i la cadena respiratòria.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

En el cicle de Krebs, l'acetil-CoA s'uneix a l'oxalacetat i, després d'una sèrie de reaccions, l'oxalacetat es regenera. Explica per què s'anomena «cicle» a aquesta ruta i detalla quins productes energètics i quin producte de rebuig es generen per cada volta.

En l'esquema de la respiració aeròbica, indica quina etapa correspon a cadascuna de les caixes numerades (1, 2 i 3), anomena les molècules assenyalades amb A i B, i assenyala en quina part de la cèl·lula té lloc cada etapa.

Explica quin paper tenen el $\text{NAD}^+$ i el FAD en la respiració cel·lular i què els passa a les seves formes reduïdes (NADH i $\text{FADH}_2$) en la cadena de transport d'electrons.

L'ATP-sintasa funciona com un motor molecular rotatori. Explica què la fa girar, quina reacció catalitza i en quina membrana es localitza al mitocondri.

Per comprovar experimentalment la hipòtesi quimiosmòtica, s'aïllen mitocondris intactes i se suspenen en un medi a pH 8,0 sense ADP ni substrats oxidables. Després de permetre que la matriu arribi a aquest pH, es transfereixen bruscament a un medi a pH 4,0 que conté ADP i $\text{P}_i$, en absència total d'oxigen i de dadors d'electrons. a) Prediu justificadament si se sintetitzarà ATP en aquestes condicions artificials i descriu el mecanisme biofísic a través del qual l'ATP sintasa aprofita aquesta situació. b) Què passaria amb la síntesi d'ATP si prèviament s'hagués tractat la membrana mitocondrial interna amb una substància ionòfora que permet el lliure pas de protons? Justifica la teva resposta. c) Raona per què, en condicions fisiològiques normals, l'esgotament de l'oxigen atura la fosforilació oxidativa.

El cianur bloqueja l'últim complex de la cadena respiratòria (la citocrom c oxidasa). Prediu què passarà amb el consum d'oxigen, amb la síntesi d'ATP i amb la destinació del piruvat en una cèl·lula intoxicada, i raona per què el cianur és letal encara que hi hagi glucosa disponible.

El 2,4-dinitrofenol (DNP) és un desacoblador: fa permeable la membrana mitocondrial interna als protons sense que es produeixi ATP. Prediu, raonant-ho, què passarà amb el consum d'oxigen, amb la síntesi d'ATP i amb la temperatura corporal de qui l'ingereix, i explica per què es va arribar a utilitzar com a aprimador amb conseqüències mortals.