Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2026

Durante el funcionamiento «normal» de la célula las proteínas, especialmente las estructurales, no suelen ser utilizadas para el catabolismo celular:

a) ¿Cuáles son los sustratos que pueden utilizar las células para la respiración mitocondrial? Cite cómo se denomina el proceso común a todos los sustratos que se pueden respirar y dónde tiene lugar. [0,4 puntos]

b) ¿En qué situaciones el organismo recurre al catabolismo de las proteínas para obtener energía? [0,4 puntos]

c) ¿Qué productos tóxicos procedentes del catabolismo de los aminoácidos pueden aparecer en el organismo? ¿Qué se debe hacer con estos compuestos? [0,2 puntos]

$\textbf{a) ¿Cuáles son los sustratos que pueden utilizar las células para la respiración mitocondrial? Cite cómo se denomina el proceso común a todos los sustratos que se pueden respirar y dónde tiene lugar. [0,4 puntos]}$

Las células pueden respirar glúcidos —la glucosa en primer lugar—, lípidos, sobre todo los ácidos grasos que se degradan por $\beta$-oxidación, y, en último término, los esqueletos carbonados de los aminoácidos procedentes de las proteínas.

Todas esas vías convergen en la misma molécula, el acetil-coenzima A, y a partir de ahí el proceso común a todos los sustratos es el ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico, en el que el grupo acetilo se oxida por completo hasta $CO_2$ y se obtienen coenzimas reducidos.

Tiene lugar en la matriz mitocondrial. Los coenzimas reducidos que allí se generan ceden después sus electrones a la cadena transportadora de la membrana mitocondrial interna, donde se sintetiza la mayor parte del ATP.

$\textbf{b) ¿En qué situaciones el organismo recurre al catabolismo de las proteínas para obtener energía? [0,4 puntos]}$

Cuando se han agotado las reservas de glúcidos y de lípidos, o cuando no pueden utilizarse.

Es lo que ocurre en el ayuno prolongado y en la inanición: consumido el glucógeno hepático y muscular y buena parte de la grasa de reserva, el organismo degrada las proteínas musculares para obtener aminoácidos con los que mantener la glucemia mediante la gluconeogénesis. También sucede en dietas muy pobres en hidratos de carbono, en el ejercicio físico intenso y prolongado, en enfermedades consuntivas y en la diabetes no tratada, donde la glucosa está en sangre pero no puede entrar en las células.

Se recurre a ellas en último lugar porque las proteínas no son moléculas de reserva: cumplen funciones estructurales, enzimáticas y de transporte, y degradarlas supone destruir estructuras que la célula necesita.

$\textbf{c) ¿Qué productos tóxicos procedentes del catabolismo de los aminoácidos pueden aparecer en el organismo? ¿Qué se debe hacer con estos compuestos? [0,2 puntos]}$

Antes de oxidar su esqueleto carbonado, el aminoácido pierde el grupo amino por desaminación o transaminación, y ese grupo se libera como amoníaco, $NH_3$, que es muy tóxico, sobre todo para el sistema nervioso.

Ha de eliminarse, y para ello el hígado lo transforma en un compuesto poco tóxico y muy soluble, la urea, mediante el ciclo de la urea. La urea pasa a la sangre, el riñón la filtra y se excreta con la orina. Otros animales lo resuelven de otro modo: los peces excretan directamente amoníaco, que el agua diluye, y las aves y los reptiles lo convierten en ácido úrico.