Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2026

Todos los procesos vitales que ocurren en una célula son resultado de un complejo conjunto de reacciones químicas que permiten captar energía del medio, transformarla, almacenarla temporalmente y utilizarla para la síntesis de elementos propios que permiten la renovación y el crecimiento celular.


1. Señale dos diferencias entre catabolismo aeróbico y catabolismo anaeróbico. [1 punto]

2. Explique qué es la fuerza protón-motriz, cómo se genera, en qué parte de una célula animal se establece y para qué se utiliza. [1 punto]

3. Indique en qué compartimento de una célula animal ocurre el catabolismo de los ácidos grasos y por qué la carnitina es fundamental en este proceso. [0,5 puntos]

$\textbf{1. Señale dos diferencias entre catabolismo aeróbico y catabolismo anaeróbico. [1 punto]}$

$\text{Rasgo}$	$\text{Catabolismo aeróbico}$	$\text{Catabolismo anaeróbico}$
Aceptor final de electrones	El oxígeno molecular, que se reduce a agua	Una molécula orgánica producida en la propia ruta, como el piruvato o el acetaldehído
Grado de oxidación del sustrato	Total: la glucosa se oxida hasta $\mathrm{CO_2}$	Parcial: quedan productos aún oxidables, como el lactato o el etanol
Rendimiento energético	Del orden de 30 a 32 ATP por glucosa	Solo los 2 ATP netos de la glucólisis
Localización en la célula animal	Citosol y mitocondria	Únicamente el citosol

Con dos de estas diferencias basta; las cuatro están encadenadas, porque es la disponibilidad de oxígeno como aceptor final lo que permite oxidar el sustrato por completo y, con ello, obtener mucho más ATP.

$\textbf{2. Explique qué es la fuerza protón-motriz, cómo se genera, en qué parte de una célula animal se establece y para qué se utiliza. [1 punto]}$

La fuerza protón-motriz es el $\textbf{gradiente electroquímico de protones}$ establecido a través de una membrana. Tiene dos componentes: uno químico, la diferencia de concentración de $\mathrm{H^+}$ —es decir, de pH— entre los dos lados, y otro eléctrico, la diferencia de potencial que se crea al acumularse carga positiva en una de las caras.

Se genera por el $\textbf{bombeo activo de protones}$ que realizan los complejos de la cadena de transporte electrónico. Los electrones cedidos por el NADH y el $\mathrm{FADH_2}$ van pasando de un transportador a otro de potencial redox creciente, y la energía que se libera en ese descenso la aprovechan los complejos I, III y IV para expulsar protones en contra de su gradiente.

En una célula animal se establece a través de la $\textbf{membrana mitocondrial interna}$: los protones se acumulan en el espacio intermembrana y la matriz queda alcalina y con carga negativa.

Se utiliza para $\textbf{sintetizar ATP}$. Los protones solo pueden volver a la matriz por el canal de la ATP-sintasa, y ese flujo hace girar el complejo y acopla la fosforilación del ADP. Es la hipótesis quimiosmótica de Mitchell. Además, el gradiente impulsa el transporte de metabolitos e iones hacia la matriz y, cuando se disipa por proteínas desacoplantes, genera calor.

$\textbf{3. Indique en qué compartimento de una célula animal ocurre el catabolismo de los ácidos grasos y por qué la carnitina es fundamental en este proceso. [0,5 puntos]}$

La $\beta$-oxidación de los ácidos grasos ocurre en la $\textbf{matriz mitocondrial}$, que es donde están sus enzimas y adonde el acetil-CoA producido se incorpora directamente al ciclo de Krebs. La activación previa del ácido graso a acil-CoA, en cambio, tiene lugar en la cara citosólica de la membrana mitocondrial externa.

La carnitina es fundamental porque el acil-CoA de cadena larga $\textbf{no puede atravesar la membrana mitocondrial interna}$, que es impermeable a él. La carnitina-palmitoil-transferasa I transfiere el grupo acilo desde el CoA a la carnitina, y la acil-carnitina resultante sí es reconocida por una translocasa que la introduce en la matriz; allí la carnitina-palmitoil-transferasa II devuelve el acilo al CoA de la matriz y la carnitina sale para repetir el viaje. Esta lanzadera es, además, el punto donde se regula la velocidad de entrada de ácidos grasos en la mitocondria.