Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2026

El metabolismo celular comprende un conjunto de reacciones bioquímicas altamente coordinadas que ocurren en el interior de la célula, permitiendo la obtención de los componentes necesarios para el crecimiento, la reparación y el mantenimiento de los seres vivos.



a) Durante el estudio de una ruta metabólica celular, se observa que el proceso transforma precursores oxidados y sencillos en moléculas orgánicas complejas y reducidas, ¿estamos ante una fase anabólica o catabólica? Razona la respuesta. [0,5 puntos]

b) Explica de forma razonada qué orgánulo aparece representado y en qué tipos de células se encuentra. [0,25 puntos]

c) Teniendo en cuenta el esquema adjunto, indica los procesos representados con los números 4, 5 y 6. [0,3 puntos]

d) La ruta 3, ¿es anabólica o catabólica? Razona la respuesta. [0,25 puntos]

e) ¿Qué condiciones son necesarias para que se produzca la ruta 2, y qué organismos pueden llevar a cabo dicho proceso? [0,2 puntos]

f) Un deportista realiza un sprint de 400 metros a máxima intensidad. Al finalizar, se detecta un aumento significativo de lactato en su sangre y un descenso del pH muscular. Explica razonadamente por qué se produce este fenómeno y qué ruta metabólica está implicada. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Durante}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{estudio}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{ruta}}\mathbf{\text{metab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica}}\mathbf{\text{celular,}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{observa}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{transforma}}\mathbf{\text{precursores}}\mathbf{\text{oxidados}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{sencillos}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{org}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nicas}}\mathbf{\text{complejas}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{reducidas,}}\mathbf{\text{¿estamos}}\mathbf{\text{ante}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{fase}}\mathbf{\text{anab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{catab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica?}}\mathbf{\text{Razona}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Ante una fase $\mathbf{\text{anab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica}}$.

El anabolismo es la vertiente constructiva del metabolismo: a partir de precursores sencillos y oxidados —como el $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, el agua o los nitratos— se sintetizan moléculas complejas y reducidas, y para ello se consume energía en forma de ATP y poder reductor en forma de NADPH. Justo lo que describe el enunciado.

El catabolismo hace lo contrario: degrada moléculas complejas y reducidas hasta productos sencillos y oxidados, liberando la energía que se almacenaba en sus enlaces.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Explica}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{forma}}\mathbf{\text{razonada}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{org}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nulo}}\mathbf{\text{aparece}}\mathbf{\text{representado}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lulas}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{encuentra.}}\mathbf{\text{[0,25}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El orgánulo representado es la $\mathbf{\text{mitocondria}}$. Se reconoce por su doble membrana, con la interna replegada en crestas, y sobre todo por los procesos que el esquema sitúa en su interior: la formación de acetil-CoA, un ciclo que desprende $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ y genera NADH y FADH${}_2$, la cadena que bombea protones y la partícula que sintetiza ATP.

Se encuentra en prácticamente todas las células eucariotas, tanto animales como vegetales; las procariotas carecen de ella y realizan la respiración en su membrana plasmática.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Teniendo}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cuenta}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{esquema}}\mathbf{\text{adjunto,}}\mathbf{\text{indica}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{procesos}}\mathbf{\text{representados}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{4,}}\mathbf{\text{5}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{6.}}\mathbf{\text{[0,3}}\mathbf{\text{puntos]}}$

4. El $\mathbf{\text{ciclo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Krebs}}$ o del ácido cítrico, en la matriz mitocondrial: oxida por completo el acetil-CoA, desprende $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ y reduce los coenzimas NAD${}^{+}$ y FAD.

5. La $\mathbf{\text{cadena}}\mathbf{\text{transportadora}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{electrones}}$ de la membrana interna: los coenzimas reducidos ceden sus electrones, que pasan de un complejo a otro hasta el oxígeno, que se reduce a agua, y la energía liberada se emplea en bombear protones al espacio intermembranoso.

6. La $\mathbf{\text{fosforilaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{oxidativa}}$ realizada por la ATP sintasa: los protones acumulados vuelven a la matriz a favor de gradiente a través de ese complejo, y la energía del gradiente se aprovecha para sintetizar ATP a partir de ADP y fosfato. Es la hipótesis quimiosmótica de Mitchell.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{La}}\mathbf{\text{ruta}}\mathbf{\text{3,}}\mathbf{\text{¿es}}\mathbf{\text{anab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{catab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica?}}\mathbf{\text{Razona}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{[0,25}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La ruta 3 es la transformación del piruvato en lactato, es decir, la $\mathbf{\text{fermentaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{l}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ctica}}$, y es un proceso $\mathbf{\text{catab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lico}}$: forma parte de la degradación de la glucosa iniciada en la glucólisis y su finalidad es reoxidar el NADH a NAD${}^{+}$ para que esa degradación pueda continuar. No se sintetizan moléculas complejas; al contrario, la molécula de glucosa se ha roto en dos de tres carbonos.

$\mathbf{\text{e)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{condiciones}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{necesarias}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{produzca}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ruta}}\mathbf{\text{2,}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{organismos}}\mathbf{\text{pueden}}\mathbf{\text{llevar}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{cabo}}\mathbf{\text{dicho}}\mathbf{\text{proceso?}}\mathbf{\text{[0,2}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La ruta 2 es la fermentación alcohólica, que transforma el piruvato en etanol y $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$. Requiere condiciones de $\mathbf{\text{anaerobiosis}}$, es decir, ausencia de oxígeno, ya que en su presencia el piruvato entra en la mitocondria y se oxida por completo.

La realizan sobre todo las $\mathbf{\text{levaduras}}$ del género $\mathit{\text{Saccharomyces}}$, y también algunas bacterias y hongos; es la base de la elaboración del vino, la cerveza y el pan.

$\mathbf{\text{f)}}\mathbf{\text{Un}}\mathbf{\text{deportista}}\mathbf{\text{realiza}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{sprint}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{400}}\mathbf{\text{metros}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{intensidad.}}\mathbf{\text{Al}}\mathbf{\text{finalizar,}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{detecta}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{aumento}}\mathbf{\text{significativo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{lactato}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{sangre}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{descenso}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{pH}}\mathbf{\text{muscular.}}\mathbf{\text{Explica}}\mathbf{\text{razonadamente}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{produce}}\mathbf{\text{este}}\mathbf{\text{fen}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{meno}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ruta}}\mathbf{\text{metab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{implicada.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Durante un esfuerzo de máxima intensidad el aporte de oxígeno a la fibra muscular no basta para cubrir la demanda de ATP. En esas condiciones el piruvato producido en la glucólisis no puede entrar en la mitocondria a la velocidad necesaria, y la célula recurre a la $\mathbf{\text{fermentaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{l}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ctica}}$ —la ruta 3 del esquema—, en la que la enzima lactato deshidrogenasa reduce el piruvato a lactato.

$\text{Piruvato}+\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{H}+{\mathrm{H}}^{+}\to \text{Lactato}+\mathrm{N}\mathrm{A}{\mathrm{D}}^{+}$

El sentido de esa reacción no es obtener energía —solo se consiguen los 2 ATP de la glucólisis—, sino regenerar el NAD${}^{+}$ que la glucólisis necesita para seguir funcionando. El lactato se acumula en el músculo y pasa a la sangre, y la liberación de protones asociada al proceso hace descender el pH muscular, lo que contribuye a la fatiga. Después, en reposo, el lactato se reconvierte en glucosa en el hígado a través del ciclo de Cori.