Ejercicios: 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?

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

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

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

Indicá 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.

La energía de los alimentos se suele expresar en kilocalorías. Explicá qué es una kilocaloría y qué relación tiene con la energía que la célula almacena finalmente en forma de ATP.

¿Por qué los organismos que respiran aeróbicamente pueden mantener cuerpos más grandes y activos que los que solo fermentan? Relacioná tu respuesta con el rendimiento energético de cada vía.

El cuerpo humano gasta energía incluso en reposo absoluto (metabolismo basal). Nombrá dos procesos que consumen ATP aunque estemos acostados y quietos, y explicá por qué son imprescindibles para seguir vivos.

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

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

El gráfico compara las moléculas de ATP que se obtienen por cada molécula de glucosa según la vía metabólica utilizada. Un cultivo de levaduras sin oxígeno degrada $100\ \text{mol}$ de glucosa por fermentación alcohólica. Calculá, a partir del gráfico, cuántos moles de ATP obtiene, cuántos obtendría si respirara esa misma glucosa de forma aeróbica y cuántas veces es más rentable la vía aeróbica.

Una persona ingiere en una comida $100\ \text{g}$ de glucosa (masa molar $180\ \text{g/mol}$, es decir, unos $0,56\ \text{mol}$). Calculá cuántos moles de ATP puede obtener su organismo por vía aeróbica ($36\ \text{ATP}$ por glucosa) y a cuántos gramos de ATP equivalen (masa molar del ATP, $507\ \text{g/mol}$). Comentá la cifra obtenida.

En la fermentación alcohólica se obtienen $2\ \text{mol}$ de ATP por mol de glucosa. Calculá cuántos moles de glucosa haría falta fermentar para igualar el ATP que se obtiene al respirar un solo mol de glucosa, y razoná qué problema supone esto para un microorganismo anaerobio en un medio pobre en azúcar.

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

Durante una maratón, un corredor realiza unos $10000\ \text{kJ}$ de trabajo útil. Si su organismo tiene un rendimiento global del $25\ \%$, calculá cuánta energía química de los alimentos tuvo que movilizar y razoná por qué su cuerpo se calienta tanto durante la carrera.