El rendimiento energético

¿Cuántas moléculas de ATP netas se obtienen en la glucólisis por cada glucosa y cuántas en total (cifra teórica clásica) al respirarla completamente de forma aeróbica?

Indica cuántas moléculas de ATP se obtienen, según los valores actuales aceptados, por cada NADH y por cada $\text{FADH}_2$ que entregan sus electrones a la cadena respiratoria.

En la respiración aeróbica se obtienen unos $36$-$38\ \text{ATP}$ por glucosa, de los que solo $2$ proceden de la glucólisis. Calcula qué porcentaje del rendimiento total aportan las etapas mitocondriales (tomando $36\ \text{ATP}$ como total) y comenta el resultado.

¿Por qué la fermentación es mucho menos rentable energéticamente que la respiración aeróbica, aunque ambas comiencen con la glucólisis? Explica qué le ocurre al piruvato en cada caso.

Ordena de mayor a menor rendimiento energético por molécula de glucosa: la respiración aeróbica, la fermentación láctica y la fermentación alcohólica. Justifica el orden.

Calcula cuántas moléculas de glucosa necesita degradar una célula para obtener $180\ \text{ATP}$ por vía aeróbica ($36\ \text{ATP/glucosa}$) y cuántas por fermentación ($2\ \text{ATP/glucosa}$). Comenta qué implicación tiene esta diferencia para los organismos anaerobios.

¿Qué significa que una vía metabólica tiene un rendimiento energético del $40\ \%$? Explica qué le ocurre al resto de la energía contenida en el alimento.

La combustión de $1\ \text{g}$ de glucosa libera unas $4\ \text{kcal}$ y la de $1\ \text{g}$ de grasa unas $9\ \text{kcal}$. Explica a qué se debe esa diferencia y calcula cuántos gramos de grasa aportan la misma energía que $90\ \text{g}$ de glucosa.

La combustión completa de $1\ \text{mol}$ de glucosa libera unos $2870\ \text{kJ}$, y la hidrólisis de $1\ \text{mol}$ de ATP aprovecha unos $30,5\ \text{kJ}$. Calcula el rendimiento energético (en %) de la respiración aeróbica suponiendo que se obtienen $36\ \text{mol}$ de ATP por mol de glucosa, y compáralo con el de un motor de combustión (en torno al $25\ \%$).

Durante una maratón, un corredor consume unos $10000\ \text{kJ}$ de trabajo y calor útiles. Si su organismo tiene un rendimiento global del $25\ \%$, calcula cuánta energía química de los alimentos ha tenido que movilizar y razona por qué su cuerpo se calienta tanto durante la carrera.

El cerebro humano supone solo el $2\ \%$ de la masa corporal pero consume en reposo cerca del $20\ \%$ del ATP total. a) Razona qué procesos neuronales (bombas de iones, potenciales eléctricos, reciclado de neurotransmisores) justifican ese gasto. b) Sabiendo que el cerebro consume unos $120\ \text{g}$ de glucosa al día, calcula cuántos moles de glucosa son y cuántos moles de ATP rinden por vía aeróbica. c) Explica por qué una interrupción breve del riego sanguíneo cerebral produce pérdida de conciencia en pocos segundos.

Compara el ATP obtenido por gramo de combustible en la respiración de la glucosa ($36\ \text{ATP}$ por $180\ \text{g}$) con el del ácido palmítico ($106\ \text{ATP}$ por $256\ \text{g}$). a) Calcula el rendimiento por gramo en cada caso. b) Explica por qué la grasa es mejor reserva energética que el glucógeno, teniendo en cuenta además que el glucógeno se almacena hidratado, con dos o tres veces su peso en agua. c) Razona por qué las aves migratorias acumulan grasa antes de emprender la migración.