Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2022

Metabolismo animal y vegetal.

a) Describa las principales diferencias entre células animales y vegetales en lo que se refiere al metabolismo.

b) Se dispone en el laboratorio de células animales y vegetales, cultivadas en medio isotónico y con disponibilidad de glucosa. Diga razonadamente qué cree que hará cada una en cada una de las condiciones siguientes:

b1) Con presencia de luz y oxígeno.

b2) Con presencia de luz y ausencia de oxígeno.

b3) A oscuras y con presencia de oxígeno.

b4) A oscuras y con ausencia de oxígeno.

$\textbf{2. Metabolismo animal y vegetal (2 puntos)}$

$\textbf{a) Describa las principales diferencias entre células animales y vegetales en lo que se refiere al metabolismo.}$

La diferencia fundamental es el tipo de nutrición. La célula vegetal es autótrofa: posee cloroplastos y fabrica su propia materia orgánica a partir de $\text{CO}_2$, agua y sales minerales, usando la energía de la luz. La célula animal es heterótrofa: carece de cloroplastos y necesita tomar del medio la materia orgánica ya formada.

De ahí se derivan las demás diferencias. La célula vegetal tiene anabolismo autótrofo, la fotosíntesis, además del anabolismo heterótrofo que comparte con la animal; la célula animal solo tiene el heterótrofo. La vegetal es productora en el ecosistema y la animal, consumidora.

Lo que las dos comparten es el catabolismo: ambas realizan la respiración celular aerobia en sus mitocondrias y degradan la glucosa hasta $\text{CO}_2$ y agua para obtener ATP. Es un error frecuente creer que las plantas no respiran: lo hacen continuamente, de día y de noche.

Otras diferencias menores son el polisacárido de reserva, almidón en el vegetal y glucógeno en el animal, y el hecho de que la célula vegetal sintetiza todos sus aminoácidos y muchas vitaminas, mientras que la animal debe tomar de la dieta los aminoácidos esenciales y las vitaminas.

$\textbf{b) Se dispone en el laboratorio de células animales y vegetales, cultivadas en medio isotónico y con disponibilidad de glucosa. Diga razonadamente qué cree que hará cada una en cada una de las condiciones siguientes:}$

Los dos principios que resuelven los cuatro casos son estos: la fotosíntesis solo la hace la célula vegetal y solo si hay luz; la respiración celular aerobia la hacen las dos, pero solo si hay oxígeno, y si no lo hay la única salida es la fermentación, que rinde muchísimo menos ATP.

$\text{Condiciones}$	$\text{Célula animal}$	$\text{Célula vegetal}$ b1) Luz y oxígeno	Respiración aerobia de la glucosa	Fotosíntesis y respiración aerobia a la vez b2) Luz y sin oxígeno	Fermentación láctica	Fotosíntesis y fermentación b3) Oscuridad y con oxígeno	Respiración aerobia	Respiración aerobia b4) Oscuridad y sin oxígeno	Fermentación láctica	Fermentación

$\textbf{b1) Con presencia de luz y oxígeno.}$

La célula animal es indiferente a la luz, de modo que se limita a respirar: capta la glucosa del medio y la oxida por completo hasta $\text{CO}_2$ y agua mediante glucólisis, ciclo de Krebs y cadena respiratoria, con un rendimiento de unas treinta moléculas de ATP por glucosa.

La célula vegetal hace las dos cosas a la vez: fotosíntesis en los cloroplastos y respiración en las mitocondrias. Como con luz la fotosíntesis es más rápida que la respiración, el balance neto es de consumo de $\text{CO}_2$, desprendimiento de $\text{O}_2$ y acumulación de materia orgánica.

$\textbf{b2) Con presencia de luz y ausencia de oxígeno.}$

La célula animal no puede respirar, porque sin oxígeno la cadena respiratoria se detiene y el ciclo de Krebs se para al no reoxidarse el $NADH$. Solo le queda la glucólisis seguida de la fermentación láctica, que regenera el $NAD^{+}$ y permite mantener la glucólisis, con un rendimiento de apenas dos ATP por glucosa. Se acumula ácido láctico.

La célula vegetal sí realiza la fotosíntesis, ya que hay luz, y de hecho su fase luminosa desprende oxígeno, lo que en un cultivo cerrado aliviaría en parte la situación. Pero mientras no disponga de oxígeno tampoco puede respirar, de modo que para obtener ATP debe fermentar: fabrica materia orgánica pero no puede rentabilizarla por la vía aerobia.

$\textbf{b3) A oscuras y con presencia de oxígeno.}$

Las dos células se comportan igual: respiran. Sin luz no hay fotosíntesis, de modo que la célula vegetal actúa a todos los efectos como una célula heterótrofa y oxida en sus mitocondrias la glucosa disponible, exactamente igual que la animal. Ambas consumen $\text{O}_2$ y desprenden $\text{CO}_2$.

Es la situación de una planta durante la noche, y explica que en la oscuridad las plantas consuman oxígeno en lugar de producirlo.

$\textbf{b4) A oscuras y con ausencia de oxígeno.}$

Es la peor situación para ambas y las dos hacen lo mismo: fermentar. Sin luz no hay fotosíntesis y sin oxígeno no hay respiración, así que la única forma de obtener ATP es la glucólisis seguida de una fermentación que regenere el $NAD^{+}$.

La célula animal realiza la fermentación láctica; la vegetal, según el tejido, láctica o alcohólica. En ambos casos el rendimiento es de dos ATP por glucosa, la glucosa del medio se agota deprisa y se acumulan productos tóxicos, de modo que ninguna podría mantenerse mucho tiempo en estas condiciones.