Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2025

En el laboratorio se está trabajando con dos tanques con reactivos. En cada uno de ellos se está llevando a cabo un proceso bioquímico diferente, representado por las gráficas A y B. A partir de las gráficas responda las siguientes preguntas:



a) ¿Desde el punto de vista metabólico, qué ocurre en el minuto 4 en ambas gráficas? Razone su respuesta. [0,4 puntos]

b) ¿Qué rutas de degradación de la glucosa se están llevando a cabo antes y después del minuto 4 en cada gráfica? [0,4 puntos]

c) Explique el comportamiento de la concentración de CO$_{2}$ a lo largo del tiempo en ambos casos. ¿A qué se debe este patrón? [0,4 puntos]

d) Tras un tiempo de incubación, ¿cómo habrá cambiado el pH en ambas gráficas? Justifíquelo. [0,2 puntos]

e) ¿Cuál de las dos gráficas representaría el proceso para la obtención del pan? ¿Y del vino? Justifique su respuesta, indicando en ambos casos qué sucede al final con el producto representado por la línea verde. [0,2 puntos]

f) En la industria alimentaria, en agricultura, en medicina, etc. se están utilizando organismos modificados genéticamente (OMG) y organismos transgénicos, ¿cuál es la diferencia? Cite un ejemplo de cada uno. [0,4 puntos]

$\textbf{a) ¿Desde el punto de vista metabólico, qué ocurre en el minuto 4 en ambas gráficas? Razone su respuesta. [0,4 puntos]}$

En el minuto 4 el metabolismo deja de ser aerobio y pasa a ser anaerobio en los dos tanques. Lo que se agota en ese momento es el oxígeno del medio, de modo que la cadena de transporte de electrones se detiene y la célula ya no puede oxidar por completo la glucosa; a partir de ahí solo puede obtener energía por fermentación.

Se deduce de las gráficas porque justo en el minuto 4 cambia el tipo de producto final que se acumula. En la gráfica A la concentración de etanol, que hasta ese momento era prácticamente nula, empieza a crecer, lo que indica que se ha iniciado la fermentación alcohólica. En la gráfica B es la concentración de ácido láctico la que aumenta de forma acusada a partir de ese punto, lo que indica el comienzo de la fermentación láctica.

$\textbf{b) ¿Qué rutas de degradación de la glucosa se están llevando a cabo antes y después del minuto 4 en cada gráfica? [0,4 puntos]}$

Antes del minuto 4 la ruta es la misma en los dos tanques: respiración aerobia. La glucosa se degrada primero por la glucólisis, que la escinde en dos moléculas de ácido pirúvico; como hay oxígeno, el piruvato se descarboxila a acetil-CoA, entra en el ciclo de Krebs y las coenzimas reducidas ceden sus electrones a la cadena respiratoria, de manera que la glucosa se oxida por completo hasta $\text{CO}_2$ y agua con un gran rendimiento de ATP.

Después del minuto 4 las rutas se separan. En la gráfica A la glucosa se degrada por glucólisis seguida de fermentación alcohólica: el piruvato se descarboxila a acetaldehído y este se reduce a etanol, liberándose $\text{CO}_2$. En la gráfica B la glucosa se degrada por glucólisis seguida de fermentación láctica: el piruvato se reduce directamente a ácido láctico, sin descarboxilación y, por tanto, sin desprendimiento de $\text{CO}_2$.

En ambos casos la glucólisis sigue funcionando; lo que hace la fermentación es reoxidar el NADH a $\text{NAD}^{+}$ para que la glucólisis no se detenga.

$\textbf{c) Explique el comportamiento de la concentración de CO}_2\textbf{ a lo largo del tiempo en ambos casos. ¿A qué se debe este patrón? [0,4 puntos]}$

En la gráfica A el $\text{CO}_2$ aumenta desde el principio y sigue aumentando, incluso más deprisa, después del minuto 4. Antes del minuto 4 el $\text{CO}_2$ procede de las descarboxilaciones de la respiración aerobia, la del piruvato a acetil-CoA y las dos del ciclo de Krebs. Después del minuto 4 se suma el $\text{CO}_2$ que libera la propia fermentación alcohólica al descarboxilar el piruvato a acetaldehído, y por eso la curva se hace más pronunciada.

En la gráfica B el $\text{CO}_2$ aumenta ligeramente al principio y después del minuto 4 se estabiliza. El aumento inicial tiene el mismo origen que en A, las descarboxilaciones del ciclo de Krebs. La estabilización posterior se debe a que la fermentación láctica no produce $\text{CO}_2$: el piruvato se reduce a lactato sin perder ningún carbono, así que al cesar la respiración aerobia deja de generarse $\text{CO}_2$ y su concentración se mantiene constante.

$\textbf{d) Tras un tiempo de incubación, ¿cómo habrá cambiado el pH en ambas gráficas? Justifíquelo. [0,2 puntos]}$

En la gráfica B el pH descenderá de forma apreciable, porque el producto que se acumula es ácido láctico, un ácido que se disocia en el medio y libera protones.

En la gráfica A el pH apenas se modificará, ya que el etanol no es un ácido y no cede protones al medio. También sería válido responder que disminuye ligeramente, justificándolo por el $\text{CO}_2$ que se acumula, ya que en disolución acuosa forma ácido carbónico.

$\textbf{e) ¿Cuál de las dos gráficas representaría el proceso para la obtención del pan? ¿Y del vino? Justifique su respuesta, indicando en ambos casos qué sucede al final con el producto representado por la línea verde. [0,2 puntos]}$

Las dos elaboraciones corresponden a la gráfica A, porque tanto el pan como el vino se obtienen por fermentación alcohólica llevada a cabo por levaduras del género *Saccharomyces*. Lo que cambia es cuál de los dos productos interesa.

En el pan el producto de interés es el $\text{CO}_2$, cuyas burbujas quedan atrapadas en el gluten y esponjan la masa haciéndola subir. El etanol de la línea verde se evapora durante la cocción en el horno y no queda en el producto final.

En el vino el producto de interés es precisamente el etanol de la línea verde, que permanece en el líquido y le da su graduación alcohólica; el $\text{CO}_2$ se desprende y se pierde.

Un proceso como el de la gráfica B, la fermentación láctica, no sirve para fabricar ni pan ni vino: es el que se emplea en el yogur y en otros derivados lácticos.

$\textbf{f) En la industria alimentaria, en agricultura, en medicina, etc. se están utilizando organismos modificados genéticamente (OMG) y organismos transgénicos, ¿cuál es la diferencia? Cite un ejemplo de cada uno. [0,4 puntos]}$

Un organismo modificado genéticamente es todo aquel cuyo material genético ha sido alterado de forma deliberada mediante técnicas de ingeniería genética, sin que sea necesario que se le haya introducido ningún gen procedente de otra especie. La modificación puede consistir en inactivar, corregir o sobreexpresar un gen que el propio organismo ya tenía. Un ejemplo es el tomate al que se le ha silenciado el gen de una enzima que degrada la pared celular, con lo que su maduración se retrasa y aguanta más tiempo firme.

Un organismo transgénico es un caso particular de organismo modificado genéticamente: aquel en el que se ha insertado un gen procedente de una especie distinta, el transgén, para dotarlo de una característica nueva. Un ejemplo es el maíz Bt, que lleva incorporado un gen de la bacteria *Bacillus thuringiensis* que le hace producir una toxina insecticida y lo vuelve resistente a las plagas de taladro.

En resumen, todos los organismos transgénicos son organismos modificados genéticamente, pero no todos los organismos modificados genéticamente son transgénicos.