Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2026

Los ácidos grasos son una fuente importante de carbono y energía para la célula. En referencia a su metabolismo, realice las siguientes tareas: [1,25 puntos]

a) Describa el proceso de β-oxidación de un ácido graso que se encuentre en el citoplasma. Mencione cualquier reacción previa que sea necesaria, así como la localización de los diversos pasos. [0,75 puntos]

b) Mencione cómo se integra el acetil-CoA producido en el metabolismo energético celular. [0,25 puntos]

c) Justifique por qué los lípidos tienen mayor rendimiento energético que los glúcidos. [0,25 puntos]

$\textbf{a) Describa el proceso de }\boldsymbol{\beta}\textbf{-oxidación de un ácido graso que se encuentre en el citoplasma. Mencione cualquier reacción previa que sea necesaria, así como la localización de los diversos pasos. [0,75 puntos]}$

Antes de poder oxidarse, el ácido graso tiene que activarse y entrar en la mitocondria, porque la maquinaria que lo degrada está en la matriz mitocondrial.

La activación ocurre en el citosol, sobre la cara externa de la membrana mitocondrial externa. La enzima acil-CoA sintetasa une el ácido graso a una coenzima A formando un acil-CoA, y para ello gasta un ATP que se hidroliza hasta AMP y dos fosfatos inorgánicos, es decir, el equivalente a dos enlaces de alta energía.

El acil-CoA no atraviesa la membrana mitocondrial interna, así que se transfiere a la carnitina y el complejo acil-carnitina cruza esa membrana mediante una translocasa. Ya en la matriz, la carnitina devuelve el grupo acilo a otra coenzima A y regresa. Este paso, la lanzadera de la carnitina, es el que regula la velocidad de todo el proceso.

En la matriz mitocondrial comienza la beta-oxidación propiamente dicha, llamada así porque el ataque se produce sobre el carbono beta, el tercero de la cadena. Es una espiral de cuatro reacciones que se repite una y otra vez:

Primero una oxidación por la acil-CoA deshidrogenasa, que forma un doble enlace entre los carbonos alfa y beta y reduce un FAD a $\text{FADH}_2$.

Segundo una hidratación, que añade agua al doble enlace y coloca un hidroxilo en el carbono beta.

Tercero una segunda oxidación, esta vez del hidroxilo a grupo cetona, que reduce un $\text{NAD}^+$ a NADH.

Y cuarto una tiólisis: una coenzima A rompe el enlace entre los carbonos alfa y beta y libera una molécula de acetil-CoA, dejando un acil-CoA con dos carbonos menos que vuelve a entrar en el ciclo.

Cada vuelta, por tanto, acorta la cadena en dos carbonos y rinde un acetil-CoA, un NADH y un $\text{FADH}_2$. Un ácido graso saturado de $n$ carbonos da $n/2$ acetil-CoA tras $(n/2)-1$ vueltas: el ácido palmítico, de 16 carbonos, da 8 acetil-CoA en 7 vueltas, con 7 NADH y 7 $\text{FADH}_2$.

$\textbf{b) Mencione cómo se integra el acetil-CoA producido en el metabolismo energético celular. [0,25 puntos]}$

El acetil-CoA es la molécula en la que confluyen los catabolismos de glúcidos, lípidos y muchos aminoácidos, y su destino principal es el ciclo de Krebs. En la propia matriz mitocondrial se condensa con el oxalacetato para dar citrato y, a lo largo del ciclo, se oxida por completo hasta dos moléculas de dióxido de carbono, generando tres NADH, un $\text{FADH}_2$ y un GTP por cada acetilo.

Las coenzimas reducidas que salen tanto de la beta-oxidación como del ciclo de Krebs ceden sus electrones a la cadena de transporte electrónico de la membrana mitocondrial interna. El bombeo de protones que ese transporte provoca crea el gradiente que la ATP sintasa aprovecha para fosforilar ADP: es la fosforilación oxidativa, y el aceptor final de los electrones es el oxígeno, que se reduce a agua.

El acetil-CoA tiene además salidas anabólicas: en el hígado puede derivar a cuerpos cetónicos cuando la beta-oxidación es muy intensa, y en el citosol es el precursor de la síntesis de ácidos grasos y de colesterol.

$\textbf{c) Justifique por qué los lípidos tienen mayor rendimiento energético que los glúcidos. [0,25 puntos]}$

Porque sus carbonos están mucho más reducidos. En un ácido graso la cadena es prácticamente toda grupos $\text{-CH}_2\text{-}$, sin oxígeno, mientras que en un glúcido casi cada carbono lleva ya un hidroxilo, es decir, está parcialmente oxidado. La energía se obtiene al oxidar, y como el lípido parte de un estado mucho más reducido, tiene más camino que recorrer y cede más electrones: por eso rinde en torno a 9 kilocalorías por gramo frente a las 4 de un glúcido, algo más del doble.

A eso se añade que las grasas son hidrófobas y se almacenan anhidras, en gotas compactas, mientras que el glucógeno arrastra consigo una cantidad considerable de agua de hidratación. Por unidad de masa efectivamente almacenada la diferencia es aún mayor, y es la razón de que la reserva a largo plazo de los animales sea el tejido adiposo y no el glucógeno.