Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2025

CUARTA PREGUNTA (2,5 puntos)
METABOLISMO
Responde a una de las dos opciones (4A o 4B, nunca a las dos)
Opción 4A (2,5 puntos)
Con relación al tipo de metabolismo que presentan los seres vivos:

a) (1,0 punto) Explique el significado de: anabolismo y catabolismo.
b) (1,0 punto) Indique a qué tipo de reacciones, anabólicas o catabólicas, pertenecen las siguientes rutas metabólicas: glucólisis, gluconeogénesis, ciclo de Calvin, y β-oxidación de los ácidos grasos.
c) (0,5 puntos) Explique la diferencia fundamental entre respiración celular y fermentación.

$\textbf{a) (1,0 punto) Explique el significado de: anabolismo y catabolismo.}$

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula, y se divide en dos vertientes de sentido opuesto y acopladas entre sí.

El catabolismo es la vertiente degradativa. Transforma moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas, generalmente por oxidación, y en el proceso libera energía que la célula retiene en forma de ATP y de coenzimas reducidas. Son rutas convergentes, porque sustratos muy distintos —glúcidos, lípidos, proteínas— acaban confluyendo en unos pocos intermediarios comunes, como el acetil-CoA. La glucólisis, el ciclo de Krebs y la $\beta$-oxidación son rutas catabólicas.

El anabolismo es la vertiente constructiva. Sintetiza moléculas orgánicas complejas a partir de otras más sencillas, mediante reacciones de reducción, y para ello consume la energía del ATP y el poder reductor del $\mathrm{NADPH}$. Son rutas divergentes, porque de unos pocos precursores se obtiene una enorme variedad de productos. La fotosíntesis, la gluconeogénesis y la síntesis de proteínas son rutas anabólicas.

Las dos vertientes están acopladas: el catabolismo proporciona la energía y los precursores que el anabolismo necesita. Y no son simplemente la una la inversa de la otra, porque discurren por enzimas y en compartimentos distintos, lo que permite regularlas por separado.

$\textbf{b) (1,0 punto) Indique a qué tipo de reacciones, anabólicas o catabólicas, pertenecen las siguientes rutas metabólicas: glucólisis, gluconeogénesis, ciclo de Calvin, y } \boldsymbol{\beta}\textbf{-oxidación de los ácidos grasos.}$

Ruta metabólica	Tipo	Razón Glucólisis	Catabólica	Degrada la glucosa hasta piruvato y rinde ATP y $\mathrm{NADH}$ Gluconeogénesis	Anabólica	Sintetiza glucosa a partir de precursores no glucídicos, consumiendo ATP Ciclo de Calvin	Anabólica	Fija $\mathrm{CO_2}$ y forma materia orgánica gastando ATP y $\mathrm{NADPH}$ $\beta$-oxidación de los ácidos grasos	Catabólica	Degrada el ácido graso a acetil-CoA liberando $\mathrm{FADH_2}$ y $\mathrm{NADH}$

Merece la pena notar que la glucólisis y la gluconeogénesis son rutas opuestas, pero no la misma recorrida al revés: tres de los pasos de la glucólisis son irreversibles y la gluconeogénesis los salva con enzimas propias, lo que permite que ambas se regulen de forma independiente.

$\textbf{c) (0,5 puntos) Explique la diferencia fundamental entre respiración celular y fermentación.}$

La diferencia fundamental está en el aceptor final de los electrones que se arrancan al sustrato.

En la respiración celular ese aceptor es una molécula inorgánica externa a la ruta: el oxígeno en la respiración aerobia, que se reduce a agua, o bien nitratos o sulfatos en las respiraciones anaerobias de ciertas bacterias. Los electrones recorren una cadena transportadora asociada a una membrana, se genera un gradiente de protones y el ATP se fabrica por fosforilación oxidativa. Como el sustrato se oxida por completo hasta $\mathrm{CO_2}$, el rendimiento es alto: unas 30 a 32 moléculas de ATP por glucosa.

En la fermentación el aceptor final es una molécula orgánica producida por la propia ruta —el piruvato, o el acetaldehído derivado de él—. No interviene ninguna cadena transportadora ni ninguna membrana, y el único ATP se obtiene por fosforilación a nivel de sustrato en la glucólisis. La oxidación del sustrato es solo parcial, de modo que los productos finales, como el ácido láctico o el etanol, siguen conteniendo mucha energía, y el rendimiento es bajo: 2 moléculas de ATP por glucosa.

El sentido biológico de la fermentación no es producir mucho ATP, sino regenerar el $\mathrm{NAD^+}$ para que la glucólisis pueda seguir funcionando cuando no hay oxígeno.