Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2024

PREGUNTA 6. METABOLISMO CELULAR



A) Indique cuál es el nombre de los procesos metabólicos señalados con los números 1-6 en la figura 7.
B) ¿Cuáles de esos procesos son anabólicos y cuáles catabólicos?
C) ¿En qué orgánulo celular se producen?
D) ¿Cuáles requieren oxígeno y cuáles no?
E) ¿De qué procesos puede proceder el piruvato?

$\mathbf{\text{A)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{nombre}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{procesos}}\mathbf{\text{metab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{licos}}\mathbf{\text{se}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{alados}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{1-6}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{figura}}\mathbf{\text{7.}}$

La figura representa una mitocondria y los procesos que ocurren en su interior.

$\text{N}\acute{\text{u}}\text{mero}$	$\text{Proceso}$ 1	Descarboxilación oxidativa del piruvato, que lo transforma en acetil-coenzima A 2	Beta-oxidación de los ácidos grasos, o hélice de Lynen, que los degrada de dos en dos carbonos hasta acetil-coenzima A 3	Ciclo de Krebs o del ácido cítrico 4	Cadena transportadora de electrones o cadena respiratoria 5	Fosforilación oxidativa: síntesis de ATP por la ATP-sintasa a partir del gradiente de protones 6	Expresión del ADN mitocondrial: transcripción y traducción de las proteínas propias del orgánulo

$\mathbf{\text{B)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{esos}}\mathbf{\text{procesos}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{anab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{licos}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{catab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{licos?}}$

Son catabólicos los procesos 1, 2, 3 y 4. En todos ellos se degradan moléculas orgánicas y se liberan electrones y energía: el piruvato se descarboxila y se oxida, los ácidos grasos se rompen, el acetilo se oxida por completo hasta dióxido de carbono y los electrones recorren la cadena hasta el oxígeno.

Son anabólicos los procesos 5 y 6. En el 5 se sintetiza ATP a partir de ADP y fosfato, y en el 6 se sintetizan ARN y proteínas a partir de sus monómeros; en ambos se construyen moléculas complejas y se consume energía.

Conviene señalar que 4 y 5 se estudian normalmente juntos, bajo el nombre de fosforilación oxidativa, porque están acoplados: la cadena respiratoria es la que crea el gradiente de protones que la ATP-sintasa aprovecha.

$\mathbf{\text{C)}}\mathbf{\text{¿En}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{org}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nulo}}\mathbf{\text{celular}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{producen?}}$

Todos ellos se producen en la mitocondria, que es el orgánulo dibujado. Dentro de ella, sin embargo, no ocupan el mismo compartimento:

• Los procesos 1, 2, 3 y 6 tienen lugar en la matriz mitocondrial, donde están sus enzimas, el ADN circular y los ribosomas.

• Los procesos 4 y 5 tienen lugar en la membrana mitocondrial interna, es decir, en las crestas, donde están anclados los complejos de la cadena respiratoria y la ATP-sintasa.

$\mathbf{\text{D)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{requieren}}\mathbf{\text{ox}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{geno}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{no?}}$

En sentido estricto, el único proceso que utiliza oxígeno es el 4: el oxígeno es el aceptor final de los electrones de la cadena respiratoria, y al recibirlos junto con protones se reduce a agua.

Ninguno de los demás consume oxígeno directamente. Ahora bien, todos los procesos catabólicos dependen de él de manera indirecta, porque necesitan NAD y FAD en su forma oxidada para seguir funcionando, y esos coenzimas solo se reoxidan cediendo sus electrones a la cadena. Si falta oxígeno, la cadena se detiene, los coenzimas quedan reducidos y con ellos se paran la descarboxilación del piruvato, la beta-oxidación y el ciclo de Krebs.

También se detendría el proceso 5, no por falta de oxígeno, sino porque sin cadena respiratoria no hay gradiente de protones que mueva la ATP-sintasa. El proceso 6, en cambio, no depende del oxígeno, aunque sí del ATP disponible.

$\mathbf{\text{E)}}\mathbf{\text{¿De}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{procesos}}\mathbf{\text{puede}}\mathbf{\text{proceder}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{piruvato?}}$

El piruvato que entra en la mitocondria se ha formado en el citosol, y puede proceder de varias rutas:

• De la glucólisis, que es su origen principal: la degradación de la glucosa y de otros monosacáridos rinde dos moléculas de ácido pirúvico por cada glucosa. A esta ruta llegan también la glucosa procedente de la digestión del almidón y del glucógeno.

• De la degradación del glicerol procedente de la hidrólisis de los triacilglicéridos, que se incorpora a la glucólisis y acaba en piruvato.

• De la desaminación de determinados aminoácidos, los llamados glucogénicos, como la alanina, la serina, la cisteína y la glicina, que al perder su grupo amino se transforman en piruvato.

• De la fermentación láctica en sentido inverso: el ácido láctico acumulado en el músculo se reoxida a piruvato cuando vuelve a haber oxígeno, o se transporta al hígado para el mismo fin.