Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2026

Conocer el metabolismo celular representa uno de los pilares básicos de la Biología. Comprender cómo la célula transforma la materia y la energía es lo que permite explicar desde por qué respiramos hasta cómo funcionan los venenos o los fármacos.

a) Un deportista de élite consume una dieta hiperproteica y sigue una pauta de entrenamiento de fuerza para aumentar su masa muscular. Este proceso implica la síntesis de nuevas proteínas contráctiles como la actina y la miosina a partir de aminoácidos libres. Desde el punto de vista del balance metabólico celular, ¿estamos ante un proceso catabólico o anabólico? Razona la respuesta. [0,5 puntos]

b) Explica por qué la membrana mitocondrial interna tiene mayor número de proteínas que la membrana mitoncondrial externa. [0,2 puntos]

c) Especifica qué productos se obtienen en la primera etapa de la fotosíntesis, e indica de forma razonada si la segunda etapa podría realizarse sin la presencia de dichos productos. [0,4 puntos]

d) En relación a los procesos metabólicos destinados a la producción de ATP, ¿son los mismos en ausencia o presencia de oxígeno? Razona la respuesta. [0,3 puntos]

e) Define el concepto de quimiosíntesis e indica 1 diferencia y 1 semejanza entre la quimiosíntesis y la fotosíntesis. [0,6 puntos]

$\textbf{a) Un deportista de élite consume una dieta hiperproteica y sigue una pauta de entrenamiento de fuerza para aumentar su masa muscular. Este proceso implica la síntesis de nuevas proteínas contráctiles como la actina y la miosina a partir de aminoácidos libres. Desde el punto de vista del balance metabólico celular, ¿estamos ante un proceso catabólico o anabólico? Razona la respuesta. [0,5 puntos]}$

Se trata de un proceso $\textbf{anabólico}$.

El anabolismo es la fase del metabolismo en la que, a partir de moléculas sencillas, se construyen moléculas más complejas, y lo hace consumiendo energía —ATP— y poder reductor. Aquí se parte de aminoácidos libres, moléculas pequeñas, y se obtienen actina y miosina, proteínas de gran tamaño: hay síntesis, no degradación, y el balance energético es de gasto, ya que la formación de cada enlace peptídico consume varias moléculas de ATP.

Sería catabólico el proceso contrario: la degradación de esas proteínas musculares hasta aminoácidos y la oxidación de sus esqueletos carbonados para obtener energía.

$\textbf{b) Explica por qué la membrana mitocondrial interna tiene mayor número de proteínas que la membrana mitoncondrial externa. [0,2 puntos]}$

Porque en ella se localiza la cadena transportadora de electrones y la ATP sintasa. Los complejos que transportan los electrones, bombean protones al espacio intermembranoso y sintetizan ATP son todos proteínas insertas en esa membrana, y a ello se suman los transportadores específicos que la atraviesan, ya que es muy poco permeable. La membrana externa, en cambio, es permeable a moléculas pequeñas gracias a las porinas y no alberga maquinaria energética.

$\textbf{c) Especifica qué productos se obtienen en la primera etapa de la fotosíntesis, e indica de forma razonada si la segunda etapa podría realizarse sin la presencia de dichos productos. [0,4 puntos]}$

La primera etapa es la $\textbf{fase luminosa}$, que transcurre en la membrana de los tilacoides y produce $\textbf{ATP, NADPH}$ y, como subproducto de la fotólisis del agua, $\textbf{oxígeno}$.

La segunda etapa, la fase oscura o ciclo de Calvin, $\textbf{no}$ podría realizarse sin ellos: la fijación del $\mathrm{CO_2}$ y su reducción hasta glucosa necesitan precisamente la energía del ATP y el poder reductor del NADPH generados en la fase luminosa. Por eso, aunque el ciclo de Calvin no requiera luz de forma directa, depende de ella de forma indirecta y se detiene al cabo de poco tiempo en oscuridad.

$\textbf{d) En relación a los procesos metabólicos destinados a la producción de ATP, ¿son los mismos en ausencia o presencia de oxígeno? Razona la respuesta. [0,3 puntos]}$

No son los mismos. En ambos casos se parte de la glucólisis, que ocurre en el citosol y no necesita oxígeno, pero a partir del piruvato los caminos se separan:

- $\textbf{Con oxígeno}$ se produce la respiración celular aerobia: el piruvato entra en la mitocondria, se descarboxila a acetil-CoA, se oxida en el ciclo de Krebs y los coenzimas reducidos ceden sus electrones a la cadena respiratoria, donde el oxígeno actúa de aceptor final. El rendimiento es de unas 30-38 moléculas de ATP por glucosa.
- $\textbf{Sin oxígeno}$ tiene lugar la fermentación: el piruvato se reduce a lactato o a etanol en el citosol, solo para regenerar el NAD$^+$ que la glucólisis necesita. No hay cadena respiratoria y el rendimiento se queda en los 2 ATP de la glucólisis.

$\textbf{e) Define el concepto de quimiosíntesis e indica 1 diferencia y 1 semejanza entre la quimiosíntesis y la fotosíntesis. [0,6 puntos]}$

La quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa en la que ciertas bacterias sintetizan materia orgánica a partir de materia inorgánica utilizando como fuente de energía la oxidación de compuestos inorgánicos reducidos —amoniaco, nitritos, azufre, hierro(II) o hidrógeno—, sin necesidad de luz.

- $\textbf{Diferencia}$: la fuente de energía. La fotosíntesis utiliza la energía luminosa captada por pigmentos, mientras que la quimiosíntesis la obtiene de reacciones químicas de oxidación; por eso los quimiosintéticos pueden vivir en total oscuridad, como en las fuentes hidrotermales.
- $\textbf{Semejanza}$: ambos son procesos anabólicos autótrofos que fijan el $\mathrm{CO_2}$ y lo reducen hasta materia orgánica, en los dos casos a través del ciclo de Calvin y consumiendo ATP y poder reductor.