Ejercicio resuelto de Biomoléculas · Biología · 2025

Un trabajo recientemente publicado refleja cómo la dieta de las niñas influye en su desarrollo hormonal: qué comen desde pequeñas puede determinar el momento de su primera menstruación y condicionar qué enfermedades podrán padecer. Una alimentación saludable, rica en frutas y verduras, retrasa la menarquia y esto implica un menor riesgo de obesidad, diabetes, enfermedades cardiovasculares y cáncer de mama.

a) Enumere dos ejemplos de vitaminas [0,2 puntos] e indique su solubilidad [0,2 puntos] y una enfermedad causada por la deficiencia de cada una de ellas. [0,2 puntos]

b) Las hormonas sexuales femeninas pertenecen al grupo de los esteroides. Describa dos características de este grupo de biomoléculas [0,2 puntos] e indique el nombre de otros dos componentes de este grupo. [0,2 puntos]

c) Algunas vitaminas forman parte de coenzimas. Defina los siguientes términos: [0,5 puntos]
c1.- Coenzima
c2.- $K_M$

d) Observe la siguiente reacción e indique razonadamente:



d1.- ¿Pertenece al catabolismo o al anabolismo? [0,25 puntos]
d2.- ¿Cuál es la enzima que la lleva a cabo? [0,25 puntos]
d3.- Si el poder reductor formado libera los dos electrones en la cadena respiratoria, razone cuántas moléculas de ATP se formarán a partir de ellos. [0,5 puntos]

$\textbf{a) Enumere dos ejemplos de vitaminas [0,2 puntos] e indique su solubilidad [0,2 puntos] y una enfermedad causada por la deficiencia de cada una de ellas. [0,2 puntos]}$

Se eligen una vitamina de cada uno de los dos grupos en que se clasifican, precisamente porque el criterio de esa clasificación es la solubilidad.

Vitamina	Solubilidad	Enfermedad por deficiencia Vitamina C o ácido ascórbico	Hidrosoluble	Escorbuto, con hemorragias en las encías y mala cicatrización, porque no se hidroxila el colágeno Vitamina D o calciferol	Liposoluble	Raquitismo en el niño y osteomalacia en el adulto, porque no se absorbe bien el calcio del intestino

La diferencia de solubilidad tiene una consecuencia que conviene señalar: las hidrosolubles no se almacenan y el exceso se elimina por la orina, de modo que hay que tomarlas a diario y su carencia aparece pronto; las liposolubles se acumulan en el hígado y en el tejido graso, así que su carencia tarda en manifestarse, pero pueden llegar a resultar tóxicas por exceso.

$\textbf{b) Las hormonas sexuales femeninas pertenecen al grupo de los esteroides. Describa dos características de este grupo de biomoléculas [0,2 puntos] e indique el nombre de otros dos componentes de este grupo. [0,2 puntos]}$

La primera característica es que todos los esteroides comparten un mismo esqueleto de carbono: el núcleo del esterano o ciclopentanoperhidrofenantreno, formado por cuatro anillos fusionados, tres de seis carbonos y uno de cinco. Lo que distingue a unos esteroides de otros son solo los grupos funcionales y las cadenas laterales que ese núcleo lleva unidos.

La segunda es que son lípidos insaponificables: no contienen ácidos grasos esterificados y, por tanto, no dan jabones al tratarlos con una base. Son además moléculas rígidas, prácticamente apolares y por ello liposolubles, lo que les permite atravesar la membrana plasmática y unirse a receptores situados en el interior de la célula, que es la razón de que actúen sobre la expresión génica.

Otros dos componentes del grupo son el colesterol, que forma parte de las membranas de la célula animal regulando su fluidez y es el precursor de todos los demás esteroides, y la testosterona, la hormona sexual masculina. Cabe citar también los ácidos biliares, las hormonas de la corteza suprarrenal como el cortisol y la aldosterona, y la vitamina D.

$\textbf{c) Algunas vitaminas forman parte de coenzimas. Defina los siguientes términos: [0,5 puntos]}$

$\textbf{c1.- Coenzima}$

Una coenzima es un cofactor de naturaleza orgánica, no proteica y de bajo peso molecular, que se une de forma transitoria al enzima y sin el cual este carece de actividad. Su función es transportar de un enzima a otro los grupos químicos, los electrones o los átomos de hidrógeno que la reacción intercambia; por eso una misma coenzima sirve a muchos enzimas distintos y se regenera continuamente.

Al conjunto del enzima con su coenzima se le llama holoenzima, y a la parte proteica sola, apoenzima. Muchas coenzimas derivan de vitaminas hidrosolubles, y de ahí que la carencia de una vitamina bloquee toda una ruta metabólica: el $\text{NAD}^+$ deriva de la niacina, el $\text{FAD}$ de la riboflavina y la coenzima A del ácido pantoténico.

$\textbf{c2.- }\boldsymbol{K_M}$

La $K_M$ o constante de Michaelis es la concentración de sustrato a la que la velocidad de la reacción enzimática es la mitad de la velocidad máxima. Se expresa en unidades de concentración y es característica de cada pareja de enzima y sustrato.

Su significado es que mide, de forma inversa, la afinidad del enzima por su sustrato: una $K_M$ pequeña indica que basta muy poco sustrato para alcanzar la mitad de la velocidad máxima, es decir, que la afinidad es alta; una $K_M$ grande indica lo contrario. Es un parámetro que no depende de la cantidad de enzima presente, al contrario que la velocidad máxima, y por eso sirve para identificar y comparar enzimas.

$\textbf{d) Observe la siguiente reacción e indique razonadamente:}$

La reacción de la figura es la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico, que enlaza la glucólisis con el ciclo de Krebs y que ocurre en la matriz mitocondrial:

$\text{Piruvato} + \text{CoA-SH} + \text{NAD}^+ \longrightarrow \text{Acetil-CoA} + \text{NADH} + \text{H}^+ + \text{CO}_2$

$\textbf{d1.- ¿Pertenece al catabolismo o al anabolismo? [0,25 puntos]}$

Pertenece al catabolismo, y hay tres razones para afirmarlo. La primera es que a partir de una molécula de tres carbonos se obtienen dos más pequeñas, el grupo acetilo de dos carbonos y el dióxido de carbono: es un proceso degradativo. La segunda es que se trata de una oxidación, puesto que el piruvato pierde electrones que recoge el $\text{NAD}^+$ al reducirse a $\text{NADH}$; el anabolismo es reductor. La tercera es que la reacción libera energía, que queda conservada en el enlace tioéster del acetil-CoA y en el poder reductor formado, en lugar de consumirla.

$\textbf{d2.- ¿Cuál es la enzima que la lleva a cabo? [0,25 puntos]}$

La lleva a cabo el complejo de la piruvato deshidrogenasa, situado en la matriz mitocondrial. No es un enzima único, sino un complejo multienzimático formado por tres actividades enzimáticas distintas que trabajan en cadena y que necesitan cinco coenzimas: pirofosfato de tiamina, ácido lipoico, coenzima A, $\text{FAD}$ y $\text{NAD}^+$. Tres de ellas derivan de vitaminas del grupo B, lo que enlaza con el apartado anterior.

$\textbf{d3.- Si el poder reductor formado libera los dos electrones en la cadena respiratoria, razone cuántas moléculas de ATP se formarán a partir de ellos. [0,5 puntos]}$

El poder reductor formado es una molécula de $\text{NADH}$, y se formarán $3$ moléculas de ATP.

El razonamiento es el siguiente. El $\text{NADH}$ cede sus dos electrones al complejo I de la cadena de transporte electrónico, situado en la membrana mitocondrial interna. Desde ahí los electrones descienden por la cadena, pasando por la ubiquinona, el complejo III, el citocromo c y el complejo IV, hasta llegar al oxígeno, que es el aceptor final y se reduce a agua.

En ese descenso los electrones van perdiendo energía, y esa energía la aprovechan tres de los complejos, el I, el III y el IV, para bombear protones desde la matriz al espacio intermembranoso. Se crea así un gradiente electroquímico de protones, y al volver estos a la matriz a través de la ATP sintasa se sintetiza ATP. Como el $\text{NADH}$ entra por el complejo I, su recorrido activa los tres puntos de bombeo, y de cada uno de ellos sale una molécula de ATP:

$1\ \text{NADH} + \text{H}^+ + \tfrac{1}{2}\,\text{O}_2 \longrightarrow \text{NAD}^+ + \text{H}_2\text{O} + 3\ \text{ATP}$

Conviene comparar este resultado con el del $\text{FADH}_2$, que cede sus electrones directamente a la ubiquinona, se salta el complejo I y solo rinde dos moléculas de ATP. La diferencia entre tres y dos confirma que lo que cuenta no es el número de electrones, sino por cuántos puntos de bombeo pasan.