Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2026

El metabolismo celular es el conjunto integrado de reacciones químicas que tienen lugar en la célula y que permiten el intercambio de materia y energía con el entorno.

a) Explique cuál sería el impacto metabólico de una inhibición parcial de la ATP sintasa en una célula animal. [0,5 puntos]

b) Explique por qué el metabolismo fotosintético y respiratorio coexisten en las plantas. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{impacto}}\mathbf{\text{metab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lico}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{inhibici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{parcial}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ATP}}\mathbf{\text{sintasa}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{animal.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La ATP-sintasa es la enzima de la membrana mitocondrial interna que deja volver los protones a la matriz y aprovecha la energía de ese flujo para fosforilar el ADP. Inhibirla parcialmente significa cerrar en parte esa vía de retorno.

La primera consecuencia es la caída de la producción de ATP por fosforilación oxidativa, que es la que aporta la mayor parte del ATP celular. La segunda es menos evidente pero igual de importante: al no consumirse el gradiente de protones, este se acumula y el espacio intermembrana se acidifica en exceso, de modo que a los complejos de la cadena respiratoria les resulta cada vez más costoso seguir bombeando protones. El transporte de electrones se frena, deja de reoxidarse el NADH y, sin $NA{D}^{+}$ disponible, se detienen el ciclo de Krebs y la $\beta$-oxidación. Es lo que se llama control respiratorio: la respiración se ajusta al consumo de ATP.

La célula compensa aumentando la glucólisis anaerobia, que le da dos ATP por glucosa en lugar de unos treinta; consume glucosa a gran velocidad y acumula lactato, con la consiguiente acidosis. Como el rendimiento es muy bajo, los tejidos de alta demanda energética —músculo cardíaco, sistema nervioso— son los primeros en resentirse. Además, la cadena sobrerreducida cede electrones al oxígeno de forma indebida y aumenta la producción de radicales libres.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{metabolismo}}\mathbf{\text{fotosint}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tico}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{respiratorio}}\mathbf{\text{coexisten}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{plantas.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Porque son procesos complementarios y ninguno sustituye al otro.

La fotosíntesis es un proceso anabólico que ocurre en los cloroplastos y solo con luz: fabrica materia orgánica a partir de $C{O}_2$ y agua y almacena en ella energía química. Pero el ATP y el NADPH que genera se producen y se gastan dentro del propio cloroplasto y no se exportan al resto de la célula.

La respiración celular es un proceso catabólico que ocurre en las mitocondrias, de día y de noche: oxida esa materia orgánica y produce el ATP que utiliza toda la célula. La planta lo necesita en cada momento —para el transporte activo en la raíz, para sintetizar proteínas, para dividirse— y también en los órganos que no fotosintetizan, como las raíces, los tallos leñosos, las semillas en germinación o cualquier célula durante la noche.

Los dos son, por tanto, las dos mitades de un mismo ciclo: lo que uno produce, el otro lo consume. La fotosíntesis fija carbono y libera oxígeno; la respiración consume oxígeno y devuelve $C{O}_2$. Durante el día, en una hoja iluminada, la fotosíntesis supera con mucho a la respiración y hay una producción neta de materia orgánica; por eso la planta crece y por eso es un organismo autótrofo pese a respirar como cualquier otro ser vivo.