Metabolismo

82 PREGUNTAS CON SUS RESPUESTAS
SOBRE METABOLISMO

1.- Señala las principales diferencias entre catabolismo y
anabolismo.
Solución: El anabolismo y el catabolismo constituyen los dos tipos de
procesos que se dan en el metabolismo; las principales diferencias
que presentan son las siguientes: El catabolismo es la fase destructiva
del metabolismo. Comprende las reacciones metabólicas mediante las
cuales moléculas orgánicas más o menos complejas se degradan,
transformándose en otras moléculas más sencillas. El anabolismo es,
por el contrario, la fase constructiva del metabolismo; comprende las
reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de moléculas
sencillas se obtienen otras moléculas más complejas. En los procesos
catabólicos se libera energía, que se almacena en forma de ATP,
mientras que en los procesos anabólicos se requiere un aporte
energético, que se obtiene de la hidrólisis del ATP. Mediante los
procesos catabólicos compuestos reducidos se transforman en otras
moléculas más oxidadas; por consiguiente, los procesos catabólicos
son procesos oxidativos. Por el contrario, los procesos anabólicos son
procesos reductores a través de los cuales moléculas oxidadas se
transforman en otras más reducidas.
2.- ¿De qué depende que una reacción transcurra
espontáneamente?
Solución: Lo que permite predecir que una reacción transcurra
espontáneamente o no es la variación de la energía libre ( G). Si G <
0, la reacción es exergónica y transcurre espontáneamente. Si G > 0,
la reacción es endergónica y no transcurre espontáneamente; ocurrirá
en sentido contrario. Si G = 0, el sistema está en equilibrio y no hay
cambios.
3.- ¿Cómo se forma el ATP en las células?
Solución: El ATP se forma al unirse al ADP una molécula de fosfato;
este proceso se denomina fosforilación. Este es un proceso
endergónico, no espontáneo, que requiere un aporte energético para
producirse. Ocurre en el interior de las células acoplado a procesos
muy exergónicos. ADP + Pi + Energía ATP + H2O Existen dos
mecanismos para sintetizar el ATP: la fosforilación a nivel de sustrato y
la fosforilación debida al transporte de electrones. Fosforilación a nivel

de sustrato: Este proceso consiste en transferir un grupo fosfato de
alta energía desde una molécula fosforilada hasta el ADP, formándose
ATP. En este proceso se aprovecha la energía que se libera al
hidrolizarse el grupo fosfato de la molécula fosforilada, para transferir
dicho grupo fosfato al ADP y formar ATP. Este tipo de fosforilación se
da en la glucólisis y, también, en alguna de las etapas del ciclo de
Krebs. Fosforilación debida al transporte de electrones: En este caso,
la fosforilación del ADP para formar ATP se realiza gracias a la
energía que se libera al transportar electrones a través de una serie de
proteínas situadas en la membrana mitocondrial o en la de los
cloroplastos. Esta energía es aprovechada por el complejo enzimático
ATP-sintetasa para fosforilar el ADP y formar ATP. Existen dos
procesos de este tipo: la fosforilación oxidativa ocurre en las
mitocondrias, y la fotofosforilación tiene lugar en los cloroplastos.
4.- Principales mecanismos de la regulación metabólica.
Solución: La regulación del metabolismo celular se produce
principalmente a tres niveles que son los siguientes: Controlando la
cantidad de los enzimas. Los enzimas, al igual que otras moléculas
celulares, sufren recambio metabólico y, por consiguiente, se
degradan y se sintetizan continuamente. Esto permite regular la
cantidad de un enzima que hay en un momento dado. La velocidad de
síntesis enzimática dependerá de la velocidad de transcripción del gen
que la codifica. Controlando la actividad enzimática. Los organismos
disponen de varios mecanismos para modificar la actividad enzimática.
Uno de los más importantes es la regulación por retroinhibición. En
este mecanismo intervienen los enzimas alostéricos, los cuales
catalizan reacciones que están localizadas en puntos clave de una ruta
metabólica, como puede ser la primera reacción de una ruta
metabólica o el punto de ramificación de una ruta. En este tipo de
control, el producto final de la ruta actúa como inhibidor del enzima
alostérico. Otros mecanismos de regulación son: la regulación por
isoenzimas y la regulación por modificación covalente reversible del
enzima. Controlando la cantidad de sustrato. Otro mecanismo que
permite regular el metabolismo es controlar la cantidad de sustrato que
llega al interior de un orgánulo a través de la membrana.

5.- ¿Qué son las rutas metabólicas?
Solución: Se denomina ruta metabólica a una secuencia de reacciones
encadenadas en las que el producto de una de ellas es el sustrato de
la siguiente. Cada una de las reacciones de una ruta está catalizada
por un enzima específico. Las rutas metabólicas pueden ser de
muchos tipos: Lineales: el sustrato inicial no coincide con el producto
de la última reacción. Un ejemplo de estas rutas lo constituye la
glucólisis Cíclicas: el sustrato inicial coincide con el producto de la
última reacción. Un ejemplo es el ciclo de Krebs. Atendiendo al tipo de
proceso metabólico, las rutas pueden ser: anabólicas, como el ciclo de
Calvin, y catabólicas, como las fermentaciones. Las rutas metabólicas
no suelen estar aisladas, sino que suelen conectar unas con otras,
formando redes complejas. A los compuestos intermedios que
intervienen en una ruta metabólica se los denomina metabolitos. Un
ejemplo: el ácido cítrico en el ciclo de Krebs o el fosfoenolpirúvico en la
glucólisis. Hay rutas que pueden ser catabólicas y anabólicas, a estas
se las denomina anfibólicas; el ejemplo más característico lo
constituye el ciclo de Krebs. En el metabolismo hay rutas centrales
donde confluyen otras rutas metabólicas. Un ejemplo es el ciclo de
Krebs.
6.- ¿A qué se llama sistema termodinámico? Señala los
principales sistemas termodinámicos que conozcas.
Solución: Un sistema termodinámico es cualquier región macroscópica
del universo, formada por el conjunto de materia en estudio, que se
separa del resto mediante una superficie cerrada denominada
superficie termodinámica. Principalmente, se diferencian tres tipos de
sistemas: Sistema cerrado. Un sistema es cerrado cuando puede
intercambiar energía con el entorno, pero no materia. Sistema abierto.
Un sistema es abierto cuando puede intercambiar materia y energía
con el entorno. Sistema aislado. Un sistema es aislado cuando no
intercambia ni materia ni energía con el entorno. Sistema adiabático.
Un sistema es adiabático cuando no intercambia materia ni energía en
forma de calor con el entorno, pero sí intercambia energía en forma de
trabajo.

7.- ¿Cuáles son los principales compuestos que intervienen
como transportadores de electrones en el metabolismo?
Solución: En el metabolismo los procesos de óxido-reducción tienen
una enorme importancia; muchas de las reacciones catabólicas son
reacciones de oxidación, en las que se liberan electrones, mientras
que muchas de las reacciones anabólicas son reductoras, en las que
se requieren electrones. En los procesos biológicos de óxido-
reducción, la pérdida y ganancia de electrones suele ir acompañada
de pérdida y ganancia de H+, por lo que estos procesos son
deshidrogenaciones e hidrogenaciones. Los electrones, desprendidos
en las oxidaciones catabólicas, son recogidos por un coenzima y
transportados, a veces, hasta procesos anabólicos reductores donde
se requieren. En otras ocasiones son encaminados hasta una cadena
transportadora (cadena respiratoria) que los conducirá hasta el O2,
que será su aceptor final. Los coenzimas que se encargan de recoger
y transportar los electrones que se liberan en las oxidaciones
metabólicas son: NAD+, NADP+ y FAD. Los tres son dinucleótidos de
adenina. Estos coenzimas se reducen al captar los electrones y,
posteriormente, cuando los ceden, se regeneran y se oxidan de nuevo.
NAD+ (nicotinamín adenín dinucleótido). Está formado por dos
ribonucleótidos: el de la adenina y el que tiene por base la
nicotinamida (vitamina PP). En las oxidaciones en las que interviene
este coenzima, el sustrato pierde dos electrones y dos protones; los
dos e-; junto con un H+ se unen al NAD+ y se forma NADH, mientras
que el otro H+ queda en el medio; por ello, la forma reducida de este
coenzima se debe escribir NADH+H+ aunque también está permitido
NADH. Este coenzima suele intervenir en reacciones de
deshidrogenación de alcoholes. La forma reducida (NADH) suele ceder
los electrones a una cadena de transporte de e- que los hará llegar
hasta el oxígeno. En este transporte se forma ATP. NADP+
(nicotinamín adenín dinucleótido fosfato). Es similar al NAD+, salvo
que en el carbono 3 de la ribosa del nucleótido de la adenina lleva un
grupo fosfato. La forma reducida (NADPH) actúa aportando electrones
en los procesos de biosíntesis (anabólicos). FAD (flavín adenín
dinucleótido). Está formado por dos ribonucleótidos: el de la riboflavina
(vitamina B2) y el de la adenina. Interviene en reacciones de
deshidrogenación con formación de enlaces dobles. Su forma reducida
(FADH2), al igual que el NADH, cede los electrones a una cadena

transportadora de estos que los lleva hasta el O2; en este transporte
se forma ATP.
8.- Señala cinco compartimentos celulares e indica los procesos
metabólicos que ocurren en ellos.
Solución: Mitocondrias. Los procesos metabólicos que ocurren son:
ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos, transporte
electrónico y fosforilación oxidativa, -oxidación de los ácidos grasos o
hélice de Lynen, descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico.
Cloroplasto. El proceso metabólico que ocurre es la fotosíntesis (fase
luminosa y oscura). Hialoplasma. Algunos de los procesos que ocurren
son: la glucólisis, muchas etapas de la gluconeogénesis, síntesis de
ácidos grasos, síntesis de algunos aminoácidos, síntesis de
nucleótidos, etc. Núcleo. Los principales procesos metabólicos son: la
replicación del ADN y la transcripción del ADN para formar ARN.
Retículo endoplasmático. Los procesos que ocurren son: síntesis de
lípidos, síntesis de esteroides, etc.
9.- ¿Cuántos tipos de células se diferencian atendiendo a la
fuente de carbono que utilizan?
Solución: Además de energía, las células necesitan una fuente de
carbono para poder construir las moléculas que la forman. Según cual
sea esta fuente de carbono que utilicen, podemos dividir las células en
dos grandes grupos: autótrofas y heterótrofas. Autótrofas: son células
que utilizan el CO2 atmosférico como fuente de carbono para construir
sus moléculas orgánicas. A este grupo pertenecen las células
fotótrofas, entre las que se encuentran muchas de las células
vegetales que realizan la fotosíntesis, y también las quimiosintéticas,
que realizan el proceso de quimiosíntesis, entre las que se encuentran
bacterias como, por ejemplo, las bacterias incoloras del azufre.
Heterótrofas son células que utilizan como fuente de carbono las
moléculas orgánicas. A este grupo pertenecen las células animales,
las de los hongos, etc. Estas células utilizan los compuestos orgánicos
no solo como fuente de carbono, sino también como fuente de energía,
por ello se las denomina quimioheterótrofas.

10.- ¿Cuáles son los principales intermediarios que participan en
el metabolismo y qué papel desempeñan?
Solución: En el metabolismo intervienen una serie de intermediarios
cuyo papel es el de transportar electrones, energía y otros grupos
químicos activados desde unos procesos donde se desprenden hasta
otros en los que se requieren. Los principales intermediarios son: ATP
(adenosín trifosfato): actúa como intermediario energético,
transfiriendo energía desde unos procesos en los que se desprende
(procesos catabólicos) hasta otros procesos en los que se requiere
(procesos anabólicos). Aunque el ATP es el compuesto que más se
utiliza en la transferencia de energía, no es el único; hay otros
nucleótidos que también se emplean, como el GTP o el UTP.
Dinucleótidos de adenina: entre los cuales destacan principalmente: el
NAD+, el NADP+ y el FAD. Estos coenzimas actúan transfiriendo
electrones e hidrogeniones desde los procesos en los que se
desprenden hasta los procesos en los que se requieren. Al captar los
electrones y los protones que se desprenden en los procesos
catabólicos de oxidación, se reducen y, posteriormente, cuando los
ceden, se oxidan. Coenzima A: actúa transportando cadenas
hidrocarbonadas y, más concretamente, radicales de ácidos orgánicos
(acilos). El radical acilo se une mediante un enlace tioéster con el
azufre del grupo sulfhidrilo del CoA; este enlace es de alta energía, y
su hidrólisis es muy exergónica.
11.- ¿Qué condiciones debe cumplir la regulación metabólica?
Solución: En las células se producen simultáneamente una enorme
cantidad de reacciones metabólicas (anabólicas y catabólicas), que
están catalizadas por diferentes enzimas. Estas reacciones están
organizadas en rutas metabólicas. Cada una de estas rutas posee uno
o varios puntos de control, que se encargan de asegurar las
necesidades que en cada instante posee la célula. La regulación debe
cumplir dos condiciones: Debe ajustarse a las necesidades de la célula
en cada instante. La célula produce la energía, las macromoléculas y
los eslabones estructurales que necesita en cada momento, con
independencia de la abundancia en el medio. Es decir, lo que
determina la velocidad del catabolismo es la necesidad de ATP. Debe
ser flexible con las variaciones de nutrientes que presenta el medio en
diferentes momentos.

12.- ¿Qué se entiende por metabolismo? ¿Qué procesos
comprende?
Solución: El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que
se producen en las células y mediante las cuales se transforman los
nutrientes que llegan a ellas desde el exterior. El metabolismo tiene
dos finalidades: Que la célula obtenga energía química utilizable, que
se almacena en forma de ATP. Que la célula fabrique a partir de esos
nutrientes sus propios compuestos, que serán utilizados para fabricar
sus estructuras celulares o para almacenarlos como reserva. Por
consiguiente, dentro del metabolismo se diferencian dos tipos de
procesos: el anabolismo y el catabolismo. El catabolismo comprende
la fase destructiva del metabolismo. Consiste en la oxidación de
moléculas orgánicas reducidas, que se convierten en otras más
simples y oxidadas. Estas transformaciones desprenden energía,
recogida en moléculas intermediarias de energía como el ATP, o en
forma de poder reductor en moléculas transportadoras de electrones
(NADH, NADPH). El anabolismo es la fase constructiva del
metabolismo; mediante él se sintetizan moléculas orgánicas. Esta
síntesis se realiza a partir de moléculas simples y oxidadas, que se
reducen utilizando la energía del ATP y el poder reductor (NADH,
NADPH) que se obtuvieron en el catabolismo.
13.- Enuncia los dos principios fundamentales de la
termodinámica.
Solución: Los dos principios de la termodinámica son: El primer
principio de la termodinámica es el principio de la conservación de la
energía. Este principio establece que la energía puede ser convertida
de una forma a otra, pero no se puede crear o destruir. En otras
palabras: la energía total del universo es constante. El segundo
principio de la termodinámica es el aumento de la entropía. Este
principio establece que la entropía del universo se incrementa en un
proceso espontáneo y se mantiene constante en un proceso que se
encuentra en equilibrio. Como universo = sistema + entorno, para
cualquier proceso el cambio de entropía del universo es la suma de los
cambios de entropía del sistema y de su entorno. Matemáticamente
este principio se puede expresar de la siguiente forma: Suniv. = Ssist.
+ Sent. Si el proceso es espontáneo Suniv 0, para un proceso en
equilibrio Suniv = 0

14.- ¿Qué características tienen en común los intermediarios
transportadores que intervienen en el metabolismo?
Solución: Todos los intermediarios transportadores que intervienen en
el metabolismo presentan una serie de características comunes, entre
las cuales destacan las siguientes: Ocupan un papel central en el
metabolismo. Son muy versátiles e intervienen en numerosas
reacciones químicas metabólicas. Son comunes a todos los
organismos vivos. Son todos ribonucleótidos de adenina. Es probable
que su origen se encuentre en los comienzos de la vida; posiblemente
deriven de las primeras moléculas con capacidad catalítica y de
duplicación: las ribozimas (ARN). Debido a su eficacia y versatilidad,
se han mantenido como coenzimas de los enzimas actuales
(proteínas).
15.- ¿Qué ventajas representa la compartimentación celular en el
metabolismo?
Solución: La compartimentación celular se presenta en las células
eucariotas, no así en las procariotas, en las que no hay orgánulos
membranosos diferenciados. En las células eucariotas la existencia de
sistemas de endomembranas permite compartimentar en múltiples
cavidades el volumen celular, con ello se logra que las numerosas
reacciones metabólicas, que se producen continuamente, y los
enzimas que las catalizan no se interfieran entre sí, teniendo cada una
un lugar específico de acción. La compartimentación es ventajosa, ya
que permite separar rutas metabólicas, algunas de ellas incompatibles,
lo que favorece su control. Así por ejemplo, una célula puede realizar
al mismo tiempo la oxidación de ácidos grasos de cadena larga hasta
acetil, y el proceso inverso de reducción del acetil para formar ácidos
grasos de cadena larga. Estos procesos, que son químicamente
incompatibles, se pueden realizar porque ocurren en diferentes lugares
de la célula: la oxidación en las mitocondrias y la reducción en el
hialoplasma. En las células eucariotas los distintos orgánulos celulares
(mitocondrias, núcleo, lisosomas, etc) pueden ser considerados como
compartimentos especializados, donde se encuentran confinados
enzimas relacionados funcionalmente, que realizan tareas específicas.

16.- Según cual sea la fuente de energía que utilicen, ¿cuántos
tipos de células se pueden diferenciar? Pon algún ejemplo.
Solución: Atendiendo a la fuente de energía que utilicen las células, las
podemos dividir en dos grupos: fototrofas y quimiotrofas. Fotótrofas
son aquellas células que utilizan como fuente de energía la luz solar y
la transforman en energía química. A este grupo pertenecen muchas
de las células vegetales, aquellas que realizan la fotosíntesis.
Quimiótrofas son las que utilizan como fuente de energía la energía
química que se desprende de la oxidación de compuestos químicos.
Algunas la obtienen de la oxidación de compuestos inorgánicos, esto
es lo que hacen las bacterias quimiosintéticas (bacterias del
nitrógeno). Otras, como las células animales, obtienen la energía
mediante la oxidación de compuestos orgánicos.
17.- La glucosa-1-fosfato se convierte en fructosa-6-fosfato en
dos reacciones sucesivas: glucosa-1-fosfato glucosa-6-fosfato.
glucosa-6-fosfato fructosa-6-fosfato. Sabiendo que la variación de
la energía libre es la siguiente: glucosa-1-fosfato glucosa-6-
fosfato Go' = -1,7 Kcal/mol. fructosa-6-fosfato glucosa-6-fosfato
Go' = -0,4 Kcal/mol. Determina el valor del Go' para la reacción
global e indica si esta reacción es endergónica o exergónica.
Solución: Estas dos reacciones están acopladas a través de la
glucosa-6-fosfato, que es el intermediario común. Por lo tanto, para
calcular la variación global de la energía libre, se suman. Así,
tendremos: glucosa-1-fosfato glucosa-6-fosfato Go'= -1,7 Kcal/mol
glucosa-6-fosfato fructosa-6-fosfato Go'= +0,4 Kcal/mol Sumando
estas dos, obtenemos: glucosa-1-fosfato fructosa-6-fosfato Go'= -1,3
Kcal/mol Como la variación de la energía libre es menor que 0, el
proceso de forma global es exergónico y transcurre espontáneamente.
18.- ¿Cuál es la composición del ATP? ¿A qué debe su papel de
intermediario energético?
Solución: El ATP o adenosín trifosfato es un ribonucleótido de adenina
que tiene tres moléculas de fosfato. Por consiguiente, está formado
por: una molécula de adenina, una molécula de ribosa ( -D-
Ribofuranosa) y tres moléculas de fosfato. La adenina se une con la
ribosa mediante un enlace N-glucosídico que se establece entre el
carbono 1 de la ribosa y el nitrógeno 9 de la adenina. La primera

molécula de fosfato se une mediante un enlace éster con el carbono 5
de la ribosa, las otras dos moléculas de fosfato se unen entre sí y con
la molécula de fosfato anterior mediante unos enlaces especiales
denominados enlaces ácido-anhídrido. Los enlaces ácido-anhídrido,
que unen entre sí las moléculas de fosfato, son enlaces de alta
energía. Esto significa que para formarse se requiere mucha energía, y
cuando se hidrolizan igualmente liberan mucha energía. En esto se
fundamenta el papel de intermediario energético que realiza el ATP; en
la creación y destrucción de estos enlaces. El ATP almacena energía
en los enlaces que unen entre sí a los grupos fosfato, especialmente el
que une el 2 y el 3er fosfato. Mediante la hidrólisis, que es un proceso
espontáneo, se rompe este enlace y se libera energía, permitiendo que
pueda actuar acoplada a procesos endergónicos que no serían
posibles sin un aporte energético. Posteriormente, el ATP se regenera
mediante la fosforilación del ADP, en el que se requiere un aporte
energético.
19.- ¿Qué es el recambio metabólico?
Solución: Es la renovación continua de todos los componentes
celulares; las moléculas que forman estos componentes se degradan y
son sustituidas por otras nuevas que se sintetizan. El recambio
metabólico fue observado por primera vez en 1930 por Schenheimer,
gracias al método de los trazadores isotópicos. Hasta entonces se
creía que, una vez que los componentes celulares se habían formado,
permanecían intactos y estables durante todo el ciclo celular. El
recambio metabólico es necesario para que no se paralice la actividad
vital, y permite controlar el nivel de cada sustancia en cada momento.
La velocidad de síntesis y de degradación es equilibrada para
compuestos que se presentan en concentración constante. El
recambio metabólico es notable en células o tejidos que se adaptan
rápidamente a cambios de composición química en sus elementos
nutritivos, tales como el hígado, la mucosa intestinal, etc.
20.- ¿Qué diferencia existe entre un organismo aerobio y uno
anaerobio? ¿Cuál obtiene mayor cantidad de energía?
Solución: El organismo aerobio utiliza el oxígeno molecular como
último aceptor de electrones. La oxidación de la molécula se puede
considerar completa. Los productos resultantes son CO2, H2O y

sustancias minerales que carecen de energía. Por ello, en la
respiración aerobia es donde más energía se desprende. El organismo
anaerobio emplea otras moléculas aceptoras. La oxidación es parcial e
incompleta.
21.- Describe la vía glucolítica.
Solución: La glucólisis es un conjunto de reacciones anaeróbicas que
degradan la glucosa (6C), transformándola en dos moléculas de ácido
pirúvico. Es utilizada por casi todas las células como medio para
obtener energía. Cualquiera que sea la fuente de glucosa utilizada, el
resultado final será la obtención de ácido pirúvico, ATP y NADH. Las
reacciones que se producen tienen lugar en dos etapas sucesivas: 1.
La glucosa, tras su activación y transformación en otras hexosas, se
descompone en dos moléculas de 3 átomos de C, gliceraldehído-3-
fosfato. Para ello se necesita la energía aportada por dos moléculas de
ATP. 2. Las dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato se oxidan
después, a través de una serie de reacciones, hasta rendir dos
moléculas de ácido pirúvico. En esta oxidación se necesita como
coenzima el NAD+, que se reduce a NADH. Asimismo, la energía
liberada en el proceso es utilizada para fabricar cuatro moléculas de
ATP.
22.- Además de la glucosa, ¿qué otras moléculas de naturaleza
glucídica entran a formar parte del catabolismo para la obtención
de energía?
Solución: Aunque la glucosa sea el monosacárido más utilizado por las
células para obtener energía, otros glúcidos también desembocarán en
la glucólisis. Entre los monosacáridos, destacan la fructosa y la
galactosa, que serán transformados para entrar en la glucólisis. Entre
los disacáridos, la sacarosa (azúcar común) y la lactosa (azúcar de la
leche), que serán hidrolizados hasta sus componentes monosacáridos.
Y entre los polisacáridos, el almidón y el glucógeno, que constituyen
sustancias de reserva en los vegetales y animales, respectivamente.
23.- ¿Qué relación existe entre el intercambio de gases y la
respiración?
Solución: El intercambio de gases es el proceso que lleva a cabo el
organismo captando el oxígeno del aire (o disuelto en agua) y

eliminando CO2. La finalidad del intercambio de gases es proporcionar
oxígeno molecular a las células y eliminar el CO2 producto de su
actividad. La respiración tiene como finalidad obtener energía
mediante la combustión de moléculas orgánicas, las cuales son
oxidadas hasta CO2 y H2O.
24.- Explica cómo la ruta de degradación de los aminoácidos se
encontrará con el intermediario central en el metabolismo, esto
es, con el acetil-CoA.
Solución: Una vez constituidas las proteínas necesarias, los
aminoácidos sobrantes se degradan por diferentes rutas. Estas rutas
confluyen en el ciclo de Krebs. El grupo amino se transfiere a otras
moléculas. En el hígado de los mamíferos, las transaminasas
transfieren el grupo amino a un cetoácido, el -cetoglutárico. Se forma
el ácido glutámico que se desaminará produciendo amonio.
25.- ¿Qué relación existe entre el ciclo de Krebs y la Glucólisis?
Solución: La glucólisis constituye una primera fase en la degradación
de la glucosa. Su balance es 2 moléculas de pirúvico, 2 ATP y 2 NADH
por molécula de glucosa. Ahora bien, el pirúvico sigue siendo materia
orgánica que puede ser oxidada y transformada en materia inorgánica
(CO2). Esta transformación ocurre en la ruta metabólica denominada
ciclo de Krebs, que tiene lugar en la matriz mitocondrial. El ciclo de
Krebs se inicia con la incorporación del acetil-CoA (2C) a una molécula
de ácido cítrico. A lo largo del ciclo se produce su oxidación total,
generando dos moléculas de CO2, una de FADH2, 3 de NADH y una
de GTP, recuperándose finalmente el ácido cítrico. El acetil-CoA
procede, en gran medida, de la descarboxilación oxidativa del ácido
pirúvico, producto final de la glucólisis, aunque también puede
proceder de la degradación de los ácidos grasos, glicerina o
desaminación de los aminoácidos. La glucólisis es una vía anaeróbica
en la que se inicia la degradación de los azúcares, mientras que en el
ciclo de Krebs se completa la destrucción no solo de los azúcares, sino
también de otros principios inmediatos. El objeto de todo ello es
conseguir el máximo posible de coenzimas reducidos, lo que
finalmente se traducirá en una gran cantidad de ATP en la cadena de
transporte de electrones de la mitocondria.

26.- ¿A qué proceso corresponde este esquema? Realiza su
interpretación, indicando balance energético y orgánulo en el que
tiene lugar el proceso.
Solución: El esquema representa la cadena de transporte de
electrones, que tiene lugar en la membrana mitocondrial interna. Se
denomina así porque se van transfiriendo electrones desde los
coenzimas reducidos (fundamentalmente NADH y FADH2, que se
reoxidan a NAD+ y FAD), hasta el oxígeno molecular, que se reduce a
agua. La cadena se inicia con un sustrato reducido, que se oxida
cediendo sus hidrógenos al NAD+, que se reduce a NADH. El resto de
la cadena lo forman transportadores de H+ y de electrones, que
acaban cediéndolos al O2, que se reduce a agua. El hecho de que
aparezcan transportadores capaces de recoger electrones y H+, en la
misma cadena que otros que solo aceptan electrones provoca que en
un punto determinado de la cadena los H+ queden libres. Se puede
observar también que existen tres pasos en los que se libera la
energía en el transporte, esta energía se utiliza para bombear los
protones (H+) libres desde la matriz mitocondrial al espacio
intermembranas donde se acumulan. Estos protones vuelven de nuevo
a la matriz, esta vez a favor de gradiente, a través de unos complejos
enzimáticos llamados ATP-sintetasas de la membrana mitocondrial
interna. Estos complejos utilizan la energía liberada en el paso de H+
para sintetizar ATP a partir de ADP+P. Balance energético: Por cada
pareja de electrones cedida por el NADH y transportada hasta el O2,
se logran fabricar 3 moléculas de ATP. Hay sustratos que al oxidarse
utilizan como coenzima el FAD y no el NAD+. En estos casos, si los
electrones son aportados a la cadena por el FADH2, tan solo se
formarán 2 ATP.
27.- ¿En qué proceso obtiene una célula más energía a partir de
una molécula de glucosa, en la respiración o en la fermentación?
Razona la respuesta.
Solución: La degradación aerobia de la glucosa se lleva a cabo
mediante las oxidaciones respiratorias que se inician en la glucólisis en
el hialoplasma y acaban en el transporte de electrones en la
mitocondria. Mediante estas vías la glucosa se degrada
completamente a CO2, y se obtienen de 36 a 38 moléculas de ATP
por cada molécula de glucosa. La degradación anaerobia se lleva a

cabo mediante la fermentación de la molécula de glucosa, que tiene
lugar en el hialoplasma. En este proceso también tiene lugar la
glucólisis; pero el producto final, el piruvato, no se transforma en acetil-
CoA y, por tanto, no se incorpora a la mitocondria, sino que
experimenta unas transformaciones en el propio hialoplasma, dando
lugar a los productos finales de la fermentación (alcohol, lactato...). La
única energía que se obtiene en todo el proceso es la producida en la
glucólisis, es decir, 2 ATP por molécula de glucosa. La gran diferencia
en el rendimiento energético se debe a que la molécula de glucosa es
oxidada completamente a CO2 mediante la respiración, mientras que
en la degradación anaerobia no es oxidada completamente. Los
productos finales de la fermentación aún contienen energía que no es
aprovechada para formar ATP.
28.- Diferencia entre organismos anaerobios estrictos y
anaerobios facultativos.
Solución: Los anaerobios estrictos son los que no pueden utilizar el
oxígeno o aquellos a los que incluso les resulta nocivo, como es el
caso de algunas bacterias. Los anaerobios facultativos, como las
levaduras, prefieren utilizar el oxígeno, pero si este escasea, emplean
otras moléculas aceptoras. Hay células, como las del músculo
esquelético, que necesitan gran cantidad de energía en un momento
dado. Cuando el O2 que les llega no es suficiente, utilizan el proceso
anaerobio para la obtención de energía.
29.- ¿En qué tipo de proceso interviene la lactato
deshidrogenasa? ¿Cómo se lleva a cabo dicho proceso?
Solución: La lactato deshidrogenasa es un enzima que interviene en la
fermentación homoláctica. Después de la glucólisis se produce la
reducción del piruvato a lactato. Se recupera NAD+ por la reducción
catalizada por la lactato deshidrogenasa (LDH). El ácido láctico es
eliminado por las bacterias y enviado al hígado en los organismos
superiores.
30.- ¿Qué disacáridos importantes son utilizados por las células
para obtener energía?
Solución: La sacarosa (azúcar común) y la lactosa (azúcar de la leche)
son disacáridos muy importantes que forman parte de la alimentación

humana. Dichos disacáridos serán hidrolizados a sus componentes
monosacáridos, de lo cual se encargan enzimas específicos como la
sacarasa y la lactasa, que se encuentran en las paredes del intestino.
31.- Explica de manera general cómo se lleva a cabo la
respiración celular.
Solución: Las moléculas orgánicas que se oxidan por vía aerobia
ceden electrones al oxígeno molecular a través de intermediarios
como el NADH y el FADH2. En el transcurso de esta cesión se
produce ATP. Los productos finales son CO2 y H2O. os principales
combustibles empleados son los glúcidos, sobre todo la glucosa y los
ácidos grasos. Otras moléculas, como los aminoácidos, también son
catabolizadas en la respiración. El ácido pirúvico, producto de la
glucólisis, es totalmente oxidado. El último aceptor de electrones en la
respiración es el O2. Las moléculas de NADH ceden sus electrones a
una cadena de transporte que termina en el oxígeno, y por lo tanto se
recupera el NAD+, por lo que la etapa glucolítica no se detendrá.
32.- ¿Qué es un proceso de -oxidación?
Solución: La -oxidación es un proceso catabólico mediante el cual se
oxida el carbono situado en posición beta. Por medio de este proceso,
los ácidos grasos se van fragmentando en moléculas de acetil-CoA.
Esta ruta metabólica tiene lugar en la matriz mitocondrial.
33.- ¿Qué función tiene la cadena de transporte electrónico en la
mitocondria? ¿En qué lugar de la mitocondria se localiza
físicamente?
Solución: La función de la cadena es transportar electrones hasta el
aceptor final, que es el O2 (que se reduce a H2O), y su objetivo es
doble: Por un lado, oxidar los coenzimas FADH2 y NADH + H+, que se
han reducido en las rutas catabólicas (glucólisis, descarboxilación del
ácido pirúvico, -oxidación, ciclo de Krebs, etc.), para que, de esta
manera, dichas rutas puedan seguir funcionando. La energía liberada
en el transporte de electrones es utilizada para convertir el ADP+ Pi en
ATP, en un proceso denominado fosforilación oxidativa. Este ATP será
utilizado para realizar todos los procesos celulares que requieran
energía.

34.- Razona el rendimiento energético, en forma de número de
moléculas de ATP, producido por la degradación total de una
molécula de glucosa.
Solución: La oxidación completa de la glucosa se lleva a cabo
mediante las oxidaciones respiratorias que se inician con la glucólisis
en el hialoplasma y acaban en el transporte de electrones en las
mitocondrias. Mediante estas vías, la glucosa se degrada
completamente a CO2, y se obtienen de 36 a 38 moléculas de ATP.
35.- Define respiración celular y fermentación. ¿Tienen alguna
fase en común?
Solución: La respiración celular consiste en la degradación total de
moléculas orgánicas por medio del oxígeno molecular. La
fermentación es una oxidación incompleta, apareciendo como
producto algún compuesto orgánico, como por ejemplo el ácido láctico.
Tanto en la fermentación como en la respiración celular, la primera
parte, común y obligada, es la glucólisis, cuya función es doble:
Proporcionar energía. Formar intermediarios de los eslabones
estructurales para la síntesis de otras moléculas, como, por ejemplo,
los ácidos grasos.
36.- Realiza el balance energético de la glucólisis, su localización
celular y el destino del ácido pirúvico formado.
Solución: Por cada molécula de glucosa que ingresa en esta vía, se
obtiene: 2 moléculas de ácido pirúvico. 2 moléculas de ATP (cuatro
formadas menos dos gastadas). 2 moléculas de NADH + H+. Estas
reacciones tienen lugar en el hialoplasma. El destino del ácido pirúvico
es diferente según las condiciones: En condiciones aerobias, el ácido
pirúvico es descarboxilado a acetil-CoA y oxidado completamente
mediante el ciclo de Krebs en la mitocondria. En condiciones
anaerobias, el ácido pirúvico es reducido mediante la fermentación a
ácido láctico u otro compuesto en el citoplasma.
37.- ¿A qué se denomina fosforólisis? ¿Qué enzimas intervienen
en este proceso y cómo se lleva a cabo?
Solución: Es la ruptura del enlace glucosídico ( 1 4) del almidón y el
glucógeno por adición de fosfato inorgánico. Dicha ruptura es
catalizada por las fosforilasas. La fosforilasa actúa con el coenzima

fosfato de piridoxal. El proceso continúa con la eliminación sucesiva de
restos de glucosa de la cadena hasta que se encuentra con una
ramificación ( 6). El enzima 1 6-glucosidasa hidroliza la rama y la
fosforilasa continúa actuando.
38.- ¿Qué importante ruta metabólica se inicia con la
condensación del acetato y el oxalacetato? ¿De dónde proviene
fundamentalmente el acetato? ¿Dónde tiene lugar esta ruta
metabólica?
Solución: Esta ruta es el ciclo de Krebs (llamado también del ácido
cítrico o de los ácidos tricarboxílicos) en la que la condensación de
estos dos compuestos origina el ácido cítrico. Al final del ciclo se
recupera el oxalacetato, que puede incorporar una nueva molécula de
acetato. El acetato proviene de: La degradación de los ácidos grasos
en la -oxidación o hélice de Lynen. La descarboxilación oxidativa del
piruvato obtenido fundamentalmente, en la glucólisis. El ciclo de Krebs
tiene lugar en la matriz mitocondrial.
39.- El monóxido de carbono es un poderoso inhibidor de la
citocromo-oxidasa, complejo enzimático de la cadena respiratoria
mitocondrial. ¿Qué efectos puede tener la intoxicación con
monóxido de carbono sobre el consumo de O2 en la
mitocondria? ¿Y sobre la producción de ATP? Razona la
respuesta.
Solución: La producción de ATP asociada a la cadena cesa. No
obstante, existen otras fuentes de ATP, como son las fosforilaciones al
nivel del sustrato (iguales a las que tienen lugar en la glucólisis), que,
como es el caso de las células musculares mediante la fermentación,
podrían aportar ATP a la célula, aunque en cantidad mucho menor. El
consumo de O2 cesaría también, ya que, al bloquearse el transporte
de electrones, la función del papel del O2 como aceptor final
desaparece. Los coenzimas, FADH2 y NADH + H+, que se han
reducido en las rutas catabólicas no pueden oxidarse de nuevo y, en
consecuencia, dichas rutas tampoco podrían seguir funcionando. En
resumen, sin ATP suficiente y sin FAD y NAD+ para poder realizar
reacciones oxidativas, la célula no podría desarrollar sus funciones, y
moriría. Cuando esta muerte celular es elevada y afecta a órganos
importantes como el cerebro, se produciría la muerte del organismo.

40.- ¿Qué sistemas de lanzaderas existen para que el NADH
penetre en la matriz mitocondrial desde el citosol?
Solución: Como el NADH no puede llegar directamente a la matriz,
existen unos sistemas de lanzaderas que trasladan los equivalentes de
reducción al interior. Lanzadera del malato. En el hígado y el corazón,
el NADH cede los hidrógenos al oxalacetato y se forma malato. Este
penetra en la mitocondria, donde cede los hidrógenos al NAD+
intramitocondrial, que en la cadena respiratoria rendirá 3 ATP.
Lanzadera del glicerofosfato. Este sistema de lanzadera lo emplea el
músculo, que cede los electrones al complejo II, por lo que se
producirá un ATP menos, es decir, dos ATP.
41.- ¿Qué es el catabolismo? ¿Qué tipos de catabolismo se
distinguen según el grado de oxidación?
Solución: Es un proceso destructivo en el que, a partir de sustancias
complejas, se obtienen otras más simples y energía, que se utilizará
para la producción de calor, el movimiento, la biosíntesis, etc. El
catabolismo es semejante en los organismos autótrofos y en los
heterótrofos. Son transformaciones químicas, en su mayor parte
reacciones de óxido-reducción, en las que unos compuestos se oxidan
a expensas de otros que se reducen. Dentro del catabolismo, la
respiración es la oxidación completa de la materia orgánica,
formándose CO2 y H2O, mientras que la fermentación se produce
cuando hay oxidación incompleta, es decir, que en el producto aparece
algún compuesto orgánico.
42.- Describe la fermentación alcohólica y representa la reacción
global resumida. Indica algún organismo responsable de dicha
fermentación. ¿Qué productos se obtienen de ella?
Solución: La fermentación alcohólica se produce en el hialoplasma de
ciertas levaduras del género Saccharomyces en condiciones
anaeróbicas. Este proceso es la continuación de la vía glucolítica que
se produce también en condiciones anaeróbicas en el hialoplasma de
todas las células. En esta primera fase de la fermentación se obtiene
energía (ATP) y se forma NADH + H+ (coenzima reducido). El NADH +
H+ debe volver a oxidarse para que el proceso continúe. La
reoxidación del NADH + H+ tiene lugar, en este caso, por la
descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico, que conlleva la obtención

de alcohol etílico. Este proceso se aprovecha en la industria para la
fermentación del pan y la obtención de bebidas alcohólicas.
43.- ¿Cómo se incorporan el almidón y el glucógeno a la
glucólisis?
Solución: El almidón constituye la reserva del combustible glucosa en
los vegetales, y el glucógeno, en los animales. La obtención de
glucosa a partir de estos polisacáridos está catalizada por los
correspondientes enzimas, las fosforilasas (almidónfosforilasa y
glucogenofosforilasa), que producen la fosforólisis o ruptura del enlace
glucosídico ( 1 4) por adición de fosfato inorgánico.
44.- ¿En qué consiste la respiración celular desde el punto de
vista metabólico? ¿Qué células la llevan a cabo y en qué lugar de
la célula se produce?
Solución: La respiración celular es un conjunto de transformaciones
químicas o secuencias de reacciones que tienen la función de
proporcionar energía para el trabajo celular y para la biosíntesis. Es
una ruta catabólica aerobia que llevan a cabo las células eucarióticas,
tanto animales como vegetales, y muchas procarióticas. En las
primeras, las etapas centrales del proceso se producen en las
mitocondrias. En las segundas, en el citosol, aunque los enzimas más
importantes se encuentran en la membrana celular.
45.- Explica, de forma razonada, el balance energético del
catabolismo del siguiente compuesto: CH3-(CH2)14-COOH.
Solución: Se trata de un ácido graso saturado de número par de
carbonos (16), en concreto, es el ácido palmítico. Estos ácidos grasos,
una vez activados mediante su unión con el CoA, inician su
degradación en la matriz mitocondrial en la ruta llamada -oxidación. En
cada vuelta de la hélice de Lynen se desprende una molécula de
acetil-CoA y se forma un NADH y un FADH2. Para degradar una
molécula de ácido graso de 16 C hace falta dar 7 vueltas a la hélice de
Lynen, y así se obtienen: 8 moléculas de acetil-CoA, 7 de NADH y 7
de FADH2. Las 8 moléculas de acetil-CoA se incorporan al ciclo de
Krebs para su total transformación en CO2. Por 8 vueltas al ciclo de
Krebs se obtiene: 8 2 = 16 CO2. 8 3 = 24 NADH. 8 1 = 8 FADH2. 8 1 =
8 GTP (= 8 ATP). Los NADH y FADH2 se reoxidan en la cadena de

transporte electrónico. Por cada NADH se obtiene 3 ATP, y por cada
FADH2, 2 ATP. En total: (7+24) = 31 NADH 3 = 63 ATP. (7 +8) = 15
FADH2 2 = 30 ATP. TOTAL 93 + 8 = 101 ATP.
46.- ¿Cuál es el papel del ciclo de Krebs en el metabolismo
celular?
Solución: El ciclo de Krebs constituye una etapa de la respiración
oxidativa y tiene lugar en la matriz mitocondrial. Consiste en la
oxidación completa a CO2 de moléculas de acetil-CoA, que se
incorporan a un ciclo de reacciones. En cada vuelta del ciclo de Krebs,
se incorpora una molécula de acetil-CoA, y salen de él: Dos moléculas
de CO2. Cuatro moléculas de coenzimas reducidas (3NADH y 1
FADH2). Una molécula de GTP equivalente a ATP. El acetil-CoA que
se incorpora al ciclo y es oxidado a CO2 procede de la degradación de
los principios inmediatos, principalmente de ácidos grasos y de
azúcares. De todo ello, podemos concluir que el ciclo de Krebs es la
vía metabólica en la que termina la degradación total de la materia
orgánica y se transforma en inorgánica. Además, estas oxidaciones
proporcionan energía (ATP) que se obtiene, bien directamente en este
ciclo (sólo 1 ATP), o bien reoxidando los coenzimas reducidos en la
cadena de transporte de electrones, localizada en la membrana
mitocondrial interna. Aunque el ciclo de Krebs es eminentemente
catabólico, de él parten también importantes rutas anabólicas. Por
ejemplo, el ácido -cetoglutárico puede servir, previa transformación, en
glutámico para sintetizar los aminoácidos no esenciales. Por otra
parte, el ácido cítrico, una vez transformado en acetil-CoA, será
utilizado para fabricar ácidos grasos, y el ácido oxalacético puede
transformarse en glucosa si se incorpora a la vía de la
neoglucogénesis.
47.- ¿En qué consiste la fosforilación oxidativa?
Solución: La energía liberada en el transporte de electrones permite
bombear los protones desde la matriz al espacio intermembrana. Hay
tres puntos en la cadena respiratoria en los que ocurre esta
translocación de protones, que, debido a la impermeabilidad de la
membrana mitocondrial interna, se acumulan en el espacio
intermembrana. Así se origina un gradiente electroquímico de protones
y un gradiente eléctrico (potencial de membrana). Debido a la

impermeabilidad de la membrana interna, el retorno de protones a la
matriz solo puede hacerse a través de la ATP sintetasa. La ATP
sintetasa cambia su conformación y se activa para fosforilar el ADP y
pasarlo a ATP. La hipótesis que explica el acoplamiento de estos dos
procesos, uno químico, de oxidación-reducción en la cadena
respiratoria, y otro osmótico, de transporte de protones, se conoce con
el nombre de hipótesis quimiosmótica, dada por Mitchell, y su
resultado es la fosforilación oxidativa. Cada NADH2 que llega a la
cadena respiratoria cede una pareja de e-, que en su transporte liberan
energía suficiente para bombear 6 H+ desde la matriz al espacio
intermembrana. Si los electrones proceden del FADH2, solo se
bombean 4 H+. Por cada 2 H+ que vuelven a la matriz a través de la
ATP sintetasa, se fosforila 1 ADP. Por tanto, se pueden obtener 3 ATP
por cada NADH obtenido en el catabolismo, y 2 ATP por cada FADH2.
48.- A continuación aparecen algunas reacciones generales de
varios procesos metabólicos. Indica a qué rutas metabólicas
corresponde cada reacción. A) Glucosa + O2 CO2 + H2O + ATP.
B) Ácido graso + O2 CO2 + H2O + ATP. C) Glucosa Alcohol etílico
+ CO2 + ATP
Solución: A) Esta reacción corresponde a la ecuación general de la
respiración aerobia de la glucosa. Es una ruta catabólica, puesto que
se descomponen moléculas complejas (glucosa) en otras más simples
(CO2 + H2O), y se desprende energía para formar ATP. B) Esta
reacción se corresponde con una ruta catabólica (catabolismo de los
ácidos grasos), puesto que se descomponen moléculas complejas
(ácidos grasos) en otras más simples (CO2 + H2O), y se desprende
energía que se utiliza para formar ATP. C) Esta reacción corresponde
a la ecuación general de la fermentación alcohólica de la glucosa. Es
una ruta catabólica, puesto que se descomponen moléculas complejas
(glucosa) en otras más simples (alcohol etílico y CO2), y se desprende
energía para formar ATP.
49.- ¿En qué fases se divide la respiración celular? Explica qué
ocurre en cada una de ellas.
Solución: 1-Primera fase: oxidación parcial a acetato. Formación de
acetil-CoA. Los esqueletos hidrocarbonados de la mayoría de las
moléculas orgánicas se escinden y se transforman en un compuesto

de dos carbonos: el ácido acético. El ácido acético está activado por el
coenzima A, mediante un enlace tioéster de alta energía. Tanto los
ácidos grasos como la glucosa y algunos aminoácidos darán lugar a la
acetil-CoA, que es un punto de conexión de las rutas catabólicas en
las que las moléculas orgánicas se oxidan parcialmente. 2-Segunda
fase: ciclo del ácido cítrico o de Krebs. El acetil-CoA se condensará
con un ácido de 4 carbonos para formar el ácido cítrico, de 6 carbonos.
A lo largo de esta ruta circular se oxidarán intermediarios hasta rendir
dos moléculas de CO2 y 8 hidrógenos (4 pares de electrones)
transportados por NAD+ y FAD. En la ruta entra un esqueleto de dos
carbonos, el ácido acético, y salen dos carbonos en forma oxidada. El
ciclo cataliza la descomposición del acético. En cada vuelta se
incorporará una molécula de ácido acético. 3-Tercera fase: cadena de
transporte electrónico y fosforilación oxidativa. Los intermediarios
NADH y FADH2 ceden los electrones a una cadena de transporte en la
que una serie de proteínas en cascada transfieren los electrones al
O2. Acoplada a esta cadena se produce la síntesis de ATP a partir de
ADP + Pi.
50.- ¿De qué formas se elimina el amonio, tóxico para el
organismo, proveniente del catabolismo de los aminoácidos?
Solución: En los mamíferos y otros animales, como los anfibios, el
amonio terminará formando parte de la urea, molécula que se excreta
por la orina. En reptiles, aves e invertebrados terrestres el nitrógeno se
excreta en forma de ácido úrico. En animales acuáticos se elimina
directamente en forma de amoniaco.
51.- ¿El ácido pirúvico ingresa directamente en el ciclo de Krebs?
Razona la respuesta.
Solución: Al ciclo de Krebs no se incorpora ácido pirúvico, sino
acetilCoA. El pirúvico, que procede del hialoplasma, penetra en la
mitocondria, donde es transformado en acético por la acción de un
complejo enzimático llamado piruvato deshidrogenasa. El acetato
activado por la coenzima A se une al oxalacetato, formando ácido
cítrico. En este ciclo el acetato es degradado y transformado en CO2.

52.- ¿Cómo ocurre la transferencia de electrones desde el NADH
al O2? Explícalo ayudándote de un esquema.
Solución: La transferencia de electrones desde el NADH al O2 es un
proceso complejo que desprende gran cantidad de energía libre. Si
esta oxidación se produjera en un solo paso, se produciría gran
cantidad de calor, lo que supondría la incompatibilidad con las
condiciones celulares. El proceso transcurre de una forma suave a
través de pequeños cambios de energía, lo que la hace más
aprovechable. Los electrones fluyen desde el NADH hasta el oxígeno
por medio de un gran número de proteínas transportadoras y
coenzimas reunidos en tres grandes complejos: Complejo I: NADH-Q
reductasa. Complejo III: citocromo-reductasa. Complejo IV:citocromo
oxidasa. El FADH2 cede sus electrones a través del succinato-Q
reductasa o Complejo II.
53.- ¿Cómo se produce la regulación del proceso respiratorio?
Solución: La regulación de la velocidad del proceso respiratorio está
determinada por la cantidad de energía que necesita la célula. En la
glucólisis la fosforilación de la fructosa 6-P está catalizada por un
enzima alostérico, por lo que este es un importante punto de
regulación y control de la glucólisis. En el ciclo del ácido cítrico, el paso
de oxalacetato a ácido cítrico, de isocítrico a -cetoglutárico y de -
cetoglutárico a succinil-CoA están catalizados por enzimas alostéricos
que son inhibidos por el ATP y activados por el ADP. Estos
mecanismos están coordinados, de forma que solo se produce la
cantidad de metabolitos necesaria.
54.- ¿En qué fases se divide la fotosíntesis? Indica su
localización celular.
Solución: La fotosíntesis es un proceso de nutrición autótrofa. Consiste
en sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica, utilizando
la energía de la luz, y liberándose oxígeno a la atmósfera. La
fotosíntesis tiene lugar en dos fases: La fase luminosa se produce solo
en presencia de luz y se realiza en la membrana de los tilacoides, en
los cloroplastos. Durante esta fase los pigmentos fotosintéticos captan
la energía de la luz y la transforman en energía química: en forma de
poder reductor (NADPH) y energía libre (ATP). En esta fase se libera
oxígeno a la atmósfera procedente de la rotura de moléculas de agua

(fotólisis del agua). La fase oscura es una ruta metabólica cíclica
llamada ciclo de Calvin. Se realiza en el estroma del cloroplasto y es
independiente de la luz. Consiste en la reducción de moléculas de
CO2, para obtener moléculas orgánicas, utilizando la energía
producida en la fase lumínica (NADPH y ATP).
55.- ¿Cómo se sintetiza el ATP durante la fase lumínica de la
fotosíntesis?
Solución: La síntesis de ATP en la fase lumínica de la fotosíntesis se
realiza en un proceso llamado fosforilación fotosintética o
fotofosforilación.La cadena fotosintética presenta una orientación
específica en la membrana del tilacoide. Esta orientación permite que
durante el transporte de electrones (tanto cíclico como no cíclico) se
produzca la liberación de H+ al espacio intratilacoide.Durante el
transporte no cíclico, se traslocan protones desde el estroma hasta el
lumen por acción del complejo cit bf. Además, se acumulan los
protones procedentes de la fotólisis del agua.En el transporte cíclico,
únicamente se acumulan los traslocados por el complejo cit bf, debido
a que no se produce fotólisis del agua.La acumulación de H+ en el
espacio intratilacoide crea un gradiente de pH, que es aprovechado
por la ATP sintetasa cloroplástica para sintetizar ATP. La base
hidrófoba de la ATPasa forma un canal, por donde salen los H+, desde
el espacio intratilacoide hasta el estroma. La energía liberada por la
corriente de H+ se convierte en energía química en la esfera CF1, que
sintetiza ATP a partir de ADP+Pi. Por cada par de protones que
atraviesan la ATP sintetasa, se libera energía para sintetizar entre una
y dos moléculas de ATP.
56.- Fase oscura de la fotosíntesis:a) ¿Cuántas moléculas de
NADPH y de ATP son necesarias para sintetizar una molécula de
glucosa? b) Señala las reacciones del ciclo de Calvin en las que
se utiliza el NADPH y el ATP.c) Formula la ecuación general de la
fase oscura de la fotosíntesis para la formación de una molécula
de glucosa.
Solución: a) Para sintetizar una molécula de glucosa durante el ciclo
de Calvin, se necesita el poder reductor aportado por 12 moléculas de
NADPH y la energía de 18 moléculas de ATP. Estas moléculas se
fabrican en la fase lumínica de la fotosíntesis.b) Las moléculas de

NADPH y de ATP que se utilizan en el ciclo de Calvin son consumidas
en la fase de reducción, que se lleva a cabo en dos etapas: Primero se
produce la fosforilación del 3 PG a 1,3 difosfoglicerato por acción del
ATP. Posteriormente, el 1,3 difosfoglicerato es reducido por el NADPH
a gliceraldehído-3-P, que se encuentra en equilibrio con la DHAP. Esta
reacción está catalizada por la enzima G-3-P deshidrogenasa.
Además, en la fase de regeneración, se utilizan moléculas de ATP
para fosforilar la ribulosa 5 fosfato a ribulosa 1,5 difosfato, cerrándose
el ciclo.c) Balance global de la fase oscura:
57.- Justifica las siguientes afirmaciones:a) Las plantas C4
presentan menos pérdidas por fotorrespiración y un crecimiento
más rápido que las plantas C3. b) La alternativa C4 necesita más
energía para fijar el CO2 que la C3.
Solución: a) La alternativa C4 es un mecanismo para aumentar la
concentración de CO2 en las células túnico-vasculares, que son las
que realizan la fotosíntesis. En estas células, gracias al ciclo de Hatch
y Slack, la relación CO2/O2 permanece siempre elevada. Esto provoca
la disminución de la fotorrespiración por la inhibición de la acción
oxidativa de la rubisco (ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa), y el
aumento de la actividad fotosintética al estimularse la carboxilación de
la ribulosa 1,5 difosfato. El hecho de que se vea favorecida la
fotosíntesis implica una mayor producción de biomasa y el crecimiento
más rápido del vegetal. b) La ruta de fijación del CO2 en las plantas
C4 conlleva un gasto de energía mayor que en las C3. Las plantas C4
necesitan cinco moléculas de ATP para fijar una molécula de CO2,
mientras que las C3 solo necesitan tres. La diferencia de ATP se
justifica por el hecho de que, por cada molécula de CO2 que fijan las
plantas C4, debe regenerarse una molécula de fosfoenolpirúvico a
expensas del ATP. A pesar de que el consuno de energía sea mayor,
la eficiencia de las plantas C4 es más elevada que la de las C3, ya que
disminuyen notablemente las pérdidas por fotorrespiración.
58.- ¿Qué es la quimiosíntesis? Explica sus fases.
Solución: La quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa. Consiste
en la obtención de materia orgánica a partir de inorgánica, utilizando
como fuente de energía la liberada en reacciones químicas redox
exergónicas. La quimiosíntesis se divide en dos fases, equivalentes a

las fases lumínica y oscura de la fotosíntesis: Obtención de energía.
En la quimiosíntesis la energía se obtiene de reacciones químicas
inorgánicas y exergónicas, en las que se produce una oxidación que
desprende energía en forma de ATP y coenzimas reducidas (NADH).
Producción de materia orgánica. El ATP y el NADH obtenidos en la
fase anterior se utilizan para la síntesis de materia orgánica por medio
del ciclo de Calvin.
59.- ¿De dónde procede el oxígeno desprendido en la
fotosíntesis? ¿Cómo demostrarías experimentalmente este
hecho?
Solución: El O2 liberado durante la fotosíntesis procede del agua que
es la molécula que actúa como dador de electrones. Durante la
fotolisis la molécula de agua se rompe y libera H+, que servirán para
reducir el CO2 a moléculas orgánicas. El oxígeno se libera a la
atmósfera como producto residual. Se puede comprobar
experimentalmente con la utilización del isótopo O18. Si se
proporciona a una planta agua marcada (H2O18), se obtiene oxígeno
con actividad radiactiva.
60.- Contesta a las siguientes cuestiones relacionadas con la fase
lumínica de la fotosíntesis: a) Enumera las diferencias entre el
transporte de electrones cíclico y el no cíclico. b) ¿En qué
circunstancias metabólicas se produce el transporte cíclico de
electrones? c) Justifica el número de fotones necesarios para
liberar una molécula de oxígeno a la atmósfera.
Solución: a) Diferencias entre el transporte cíclico y el transporte no
cíclico: b) El transporte cíclico se realiza cuando en los cloroplastos
escasea el NADP+. En estas circunstancias, los electrones captados
por la ferredoxina se transportan al citocromo bf al no encontrar
moléculas de NADP oxidadas. El citocromo bf devuelve los electrones,
nuevamente, al PS I. Probablemente este tipo de transporte sea,
también, una forma de producir ATP para otras funciones celulares. c)
El recorrido de un electrón desde el H2O hasta el NADP+ necesita la
energía proporcionada por dos fotones, que incidirán en cada uno de
los fotosistemas. Como la formación de una molécula O2 requiere la
rotura de dos moléculas de agua y, por tanto, el transporte de 4
electrones por la cadena fotosintética, serán necesarios 8 fotones para

liberar una molécula de O2.
61.- Justifica la obtención neta de una molécula de glucosa a
través de las etapas del ciclo de Calvin.
Solución: La obtención de una molécula de glucosa (hexosa de 6
átomos de carbono) durante las etapas del ciclo de Calvin requiere la
fijación de 6 moléculas de CO2. Estas son las que, en el balance
global, originarán la molécula de glucosa. Este proceso requiere que el
ciclo se produzca seis veces. Así, 6 moléculas de CO2 se fijarán sobre
6 moléculas orgánicas de 5 carbonos (la ribulosa 1,5 difosfato), las
cuales se rompen en 12 moléculas de 3 átomos de carbono (12
moléculas de 3 PG). En este momento existen 36 átomos de carbono
en moléculas orgánicas. 12 moléculas x 3 carbonos = 36 átomos de
carbono Tras la fase de reducción, de las 12 moléculas de 3 PG se
obtienen 12 triosas fosforiladas (DHAP y G-3-P). De estas 12
moléculas, 2 (6 carbonos) se utilizarán para sintetizar una molécula de
glucosa (6 carbonos), y las 10 restantes (30 carbonos) para regenerar
las 6 moléculas de ribulosa 1,5 difosfato (6 moléculas x 5 carbonos =
30 carbonos) sobre las que se fijó el CO2.
62.- La temperatura es un factor que influye en la actividad de la
ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa desviando su actividad hacia la
oxidación de la ribulosa. ¿Qué mecanismos han desarrollado las
plantas de climas cálidos para evitar las pérdidas por
fotorrespiración?
Solución: Las plantas de climas cálidos, para contrarrestar el efecto de
la fotorrespiración, han desarrollado mecanismos para concentrar y
fijar el CO2. Estos mecanismos constituyen el ciclo de Hatch y Slack
que se basa en la acción coordinada de dos tipos de células de la
hoja. Las primeras son las células del mesófilo, que rodean a las
segundas, que forman la túnica de la vaina. Estas, a su vez, circundan
a los vasos conductores. El ciclo de Hatch y Slack se puede resumir
en los siguientes pasos: Las células del mesófilo reciben el CO2, que
penetra por los estomas, y lo incorporan al fosfoenolpiruvato para
formar una molécula de 4 carbonos: el oxalacetato. El oxalacetato se
reduce a malato, que es transportado a las células de la túnica
vascular. Allí sufre una descarboxilación, rindiendo piruvato y CO2,
que se incorporará al ciclo de Calvin. El piruvato es devuelto a las

células del mesófilo, donde se transforma en fosfoenolpirúvico con
gasto de ATP y NADH. Los vegetales que utilizan esta vía se
denominan C4, porque incorporan el CO2 en un compuesto de 4
carbonos, a diferencia de los C3 que lo incorporan, directamente, en el
3-fosfoglicerato (3 PG).
63.- ¿De qué forma obtienen la energía los organismos
fotosintéticos? ¿Qué diferencias existen entre la fotosíntesis y la
quimiosíntesis?
Solución: Los organismos quimiosintéticos obtienen la energía de
reacciones químicas inorgánicas y exergónicas, en las que se produce
una oxidación que desprende energía, aprovechándose en forma de
ATP y coenzimas reducidas (NADH). La diferencia entre la fotosíntesis
y la quimiosíntesis se encuentra en la forma de obtención de energía.
En la fotosíntesis la energía necesaria para reducir el CO2 durante el
ciclo de Calvin procede de la luz, mientras que en la quimiosíntesis
procede de reacciones redox exergónicas, en las que se oxidan
compuestos inorgánicos. La síntesis de materia orgánica se realiza, en
los dos casos, a través del ciclo de Calvin.
64.- ¿Qué características definen a los organismos
quimiosintéticos?
Solución: Los organismos quimiosintéticos presentan una serie de
características comunes: Son procariontes. Solamente algunas
bacterias poseen metabolismo quimiosintético. Viven de una fuente
inorgánica: agua, sales, O2, CO2 y compuestos orgánicos de cuya
oxidación obtienen energía. Obtienen la energía de una reacción
química específica. Solamente crecen con compuestos específicos de
origen inorgánico o producidos por la actividad de otros organismos.
Son aerobios. Utilizan el oxígeno como último aceptor de electrones.
Sintetizan materia orgánica por medio del ciclo de Calvin.
65.- Contesta las siguientes cuestiones relacionadas con la
fotosíntesis: a) Escribe la ecuación general. b) Indica qué
moléculas actúan de dador y cuáles de aceptor de electrones. c)
¿Es directa la reacción de óxido-reducción, tal como se
representa en la ecuación general? d) Explica la procedencia del
O2 liberado en el proceso. e) ¿La fotosíntesis es un proceso

espontáneo o requiere aporte de energía?
Solución: a) La ecuación general de la fotosíntesis es la siguiente: b)
La fotosíntesis es un proceso anabólico y redox. El dador de
electrones es el H2O en la mayoría de los casos, siendo el aceptor el
CO2, que se reduce a moléculas orgánicas. Este proceso no se
produce directamente, sino que se desarrolla mediante una ruta
metabólica compleja. c) El O2 es un producto resultante de la cesión
de hidrógenos del H2O al CO2. Este hecho, requiere la rotura de la
molécula de H2O (fotólisis) que cede los H+ al CO2 para su reducción,
liberándose el O2 resultante a la atmósfera. d) La fotosíntesis es un
proceso anabólico que, por tanto, no se produce espontáneamente y
que requiere un aporte de energía externo al sistema, que es
proporcionada por la luz.
66.- ¿Qué es un fotosistema? Explica su funcionamiento e indica
su localización celular.
Solución: Los fotosistemas son conjuntos de pigmentos fotosintéticos
que se encuentran localizados en la membrana del tilacoide, y que se
caracterizan por presentar un máximo de absorción de la luz a una
determinada longitud de onda. Los fotosistemas están constituidos por
dos estructuras: Los pigmentos antena. Son un conjunto de pigmentos
(carotenoides, clorofilas) que captan la energía de la luz a diferentes
longitudes de onda. El centro de reacción. Está formado por una
clorofila a, un aceptor de electrones y un dador de electrones. La
clorofila del centro de reacción recibe la energía de la luz absorbida
por la antena y es la única molécula capaz de ceder un electrón. En
los vegetales superiores existen dos fotosistemas: el fotosistema I (PS
I), que presenta un máximo de absorción de luz a 700 nm, y el
fotosistema II (PS II), con un máximo de absorción a 680 nm. Cada
pigmento de un fotosistema es capaz de captar la energía de la luz a
una determinada longitud de onda. Cuando un fotón incide sobre un
pigmento, hace pasar a uno de sus electrones a una órbita más
alejada, a un nivel energético superior. Se dice que la molécula está
excitada. El pigmento puede volver a su estado normal por varios
mecanismos: Emisión de luz fluorescente o calor. Transferencia de la
energía a otra molécula por resonancia. Cediendo un electrón a otra
molécula. Dentro del fotosistema, la energía de excitación se transmite
por resonancia, desde el pigmento que absorbe la luz a menor longitud

de onda hasta el que la absorbe a mayor. Como el pigmento que
absorbe la mayor longitud de onda es la clorofila a del centro de
reacción, será la molécula que siempre reciba la energía de cualquier
fotón captada por los pigmentos del fotosistema. Por último, la clorofila
a excitada, cederá un electrón a la cadena fotosintética.
67.- Fase lumínica de la fotosíntesis: a) Explica la procedencia de
la energía necesaria para el desarrollo del ciclo de Calvin. b)
Explica las fases en las que se divide en proceso.
Solución: a) Tanto el poder reductor en forma de NADPH como la
energía libre en forma de ATP proceden de la fase lumínica de la
fotosíntesis. Durante el ciclo de Calvin, estas moléculas serán
empleadas para fabricar materia orgánica a partir de la reducción de
moléculas de CO2. b) La fase oscura de la fotosíntesis se puede
resumir en tres fases: 1. Fijación del CO2. La fijación del CO2 consiste
en su incorporación a una molécula orgánica. Se produce gracias a
una reacción exergónica que consiste en la unión del CO2 a una
pentosa, la ribulosa 1,5 difostato, formándose un compuesto de 6
átomos de carbono muy inestable. Este compuesto se escinde en 2
moléculas de 3- fosfoglicerato. La reacción está catalizada por la
enzima ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa. 2. Reducción del ácido-3-
fosfoglicérico (3 PG). Esta etapa se realiza en dos fases: Primero se
produce la fosforilación del 3 PG a 1,3 difosfoglicerato por acción del
ATP. Posteriormente, el 1,3 difosfoglicerato es reducido por el NADPH
a gliceraldehído-3-P, que se encuentra en equilibrio con la DHAP. Esta
reacción está catalizada por la enzima G-3-P deshidrogenasa. 3.
Regeneración de la ribulosa. Las moléculas de G-3-P y de DHAP,
formadas en la fase anterior, se transforman en compuestos de 4, 6 y
7 carbonos, mediante los cuales se regeneren las moléculas de
ribulosa-5- fosfato, y se forma una molécula de glucosa. Por último, la
ribulosa-5- fosfato es fosforilada a ribulosa 1,5 difosfato, con gasto de
ATP. De esta forma se cierra el ciclo.
68.- Define fotorrespiración y explica cómo actúa la enzima
rubisco (ribulosa1,5 difosfato carboxilasa) en el proceso.
Solución: La fotorrespiración es el proceso metabólico por el cual se
produce la oxidación de la ribulosa, en presencia de O2. Esta
oxidación conduce a la formación de ácido-3-fosfoglicérico y

fosfoglicolato. La enzima que realiza la fotorrespiración es la ribulosa
1,5 difostato carboxilasa (rubisco), que presenta dos actividades
alternativas: En presencia de CO2 realiza la carboxilación de la
ribulosa 1,5 difosfato (fijación del CO2) en el proceso fotosintético
normal. Cuando la concentración de O2 es alta, su actividad se desvía
hacia la fotorrespiración y cataliza la oxidación de la ribulosa, dando
como resultado la formación de 3-fosfoglicerato y fosfoglicolato. La
fotorrespiración supone una pérdida en la eficacia de la fotosíntesis.
69.- Define los siguientes términos: a) Organismo quimiolitótrofo.
b) Organismo fotolitótrofo. c) Quimiosíntesis. d) Fotosíntesis.
Solución: a) Organismo quimiolitótrofo es aquel que es capaz de
sintetizar materia orgánica a partir de compuestos inorgánicos,
utilizando como fuente de energía la desprendida en reacciones
químicas exergónicas. Realizan la quimiosíntesis. b) Organismo
fotolitotrofo. Los fotolitotrofos son organismos autótrofos, que utilizan la
energía de la luz para fabricar materia orgánica a partir de inorgánica.
Realizan la fotosíntesis. c) Quimiosíntesis. La quimiosíntesis es un tipo
de nutrición autótrofa. Consiste en la obtención de materia orgánica a
partir de inorgánica, utilizando como fuente de energía la liberada en
reacciones químicas redox exergónicas. d) Fotosíntesis. Es un
proceso de nutrición autótrofa. Consiste en sintetizar materia orgánica
a partir de materia inorgánica, utilizando la energía de la luz y
liberando oxígeno a la atmósfera.
70.- ¿Qué función realizan los organismos quimiosintéticos en la
naturaleza? Señala algún ejemplo.
Solución: Los organismos quimiosintéticos desarrollan una función
fundamental en la naturaleza, puesto que participan como elementos
clave de los ciclos biogeoquímicos. Un ejemplo del papel de una
bacteria quimiosintética en un ciclo biogeoquímico es la Nitrosomonas,
que participa en el ciclo del nitrógeno, transformando el amoniaco en
nitritos en una reacción llamada nitrosación. La importancia dentro del
ciclo del nitrógeno radica en que esta bacteria produce el primer paso
en la transformación del amoniaco en nitratos, proceso llamado
nitrificación. El amoniaco del suelo procedente de los restos de seres
vivos y de la fijación del N2 atmosférico que realizan algunas bacterias
es transformado por Nitrosomonas en nitritos, que en una reacción

posterior, llamada nitratación, se transformarán en nitratos por acción
de bacterias del género Nitrobacter. Los nitratos son la forma en que
las plantas pueden absorber por sus raíces el nitrógeno, pudiendo
incorporarlo a sus proteínas, y de ahí, pasar al resto de la biocenosis
del ecosistema.
71.- Define los siguientes términos: Organismo autótrofo.
Organismo fotosintético. Organismo quimiosintético.
Fotosíntesis.
Solución: Los organismos autótrofos son aquellos capaces de producir
materia orgánica a partir de materia inorgánica. Dentro de ellos se
encuentran los seres fotosintéticos y los quimiosintéticos. Organismos
fotosintéticos. Son los seres autótrofos que utilizan la energía de la luz
para construir sus moléculas orgánicas. Organismos quimiosintéticos.
Son aquellos seres vivos que transforman materia inorgánica en
materia orgánica, utilizando la energía liberada en reacciones químicas
exergónicas. Fotosíntesis. Es un proceso de nutrición autótrofa.
Consiste en sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica,
utilizando la energía de la luz y liberando oxígeno a la atmósfera. La
fotosíntesis tiene lugar en dos fases: La fase luminosa se produce solo
en presencia de luz y se realiza en la membrana de los tilacoides, en
los cloroplastos. Durante esta fase los pigmentos fotosintéticos captan
la energía de la luz, y la transforman en energía química: en forma de
poder reductor (NADPH) y energía libre (ATP). En esta fase se libera
oxígeno a la atmósfera procedente de la rotura de moléculas de agua
(fotólisis del agua). La fase oscura es una ruta metabólica cíclica,
llamada ciclo de Calvin. Se realiza en el estroma del cloroplasto y es
independiente de la luz. Consiste en la reducción de moléculas de
CO2 para obtener moléculas orgánicas, utilizando la energía producida
en la fase lumínica (NADPH y ATP).
72.- Explica las características de las moléculas implicadas en la
captación de la luz durante la fotosíntesis.
Solución: Las principales moléculas implicadas en la captación de la
luz son los pigmentos fotosintéticos. Los más importantes son:
Clorofilas. Son moléculas porfirínicas. Poseen un núcleo tetrapirrólico,
con un átomo de magnesio en el centro. En el anillo IV del núcleo
tetrapirrólico, el grupo ácido está esterificado con un alcohol de 20

átomos de carbono, el fitol. Son moléculas anfipáticas,
correspondiendo el polo hidrófobo al fitol y el polo hidrófilo al núcleo
tetrapirrólico. En los vegetales superiores aparecen dos tipos de
clorofilas, la clorofila a y la clorofila b, que se diferencian en el radical
unido en el anillo II del núcleo de porfirina. La clorofila a presenta un
grupo metilo y la clorofila b un formilo. Carotenoides. Son pigmentos
liposolubles que pertenecen al grupo de los terpenos o isoprenoides.
Son moléculas formadas por la unión de unidades de isopreno (2-
metil-1,3-butadieno). Son de color amarillo y anaranjado, y entre ellos
destacan los carotenos y sus derivados oxigenados, las xantofilas. Las
clorofilas y los carotenoides absorben la energía de la luz debido a que
poseen dobles enlaces conjugados. Cada pigmento absorbe luz a una
determinada longitud de onda. Los pigmentos aparecen en la
membrana del tilacoide agrupados en unas estructuras llamadas
fotosistemas (PS), que se intercalan con las moléculas de la cadena
fotosintética. Hay dos fotosistemas: el PS I, con un máximo de
absorción de 700 nm, y el PS II, con un máximo de 680 nm.
73.- Indica las reacciones del ciclo de Calvin en las que se utilizan
el NADPH y el ATP sintetizados durante la fase lumínica.
Solución: Las moléculas de NADPH y de ATP que se utilizan en al
ciclo de Calvin proceden de la fase lumínica de la fotosíntesis. Estas
moléculas son utilizadas en la fase de reducción, que se lleva a cabo
en dos etapas: Primero se produce la fosforilación del 3 PG a 1,3
difosfoglicerato, por acción del ATP. Posteriormente, el 1,3
difosfoglicerato es reducido por el NADPH a gliceraldehído-3-P, que se
encuentra en equilibrio con la DHAP. Esta reacción está catalizada por
la enzima G-3-P deshidrogenasa. Además, en la fase de regeneración
se utilizan moléculas de ATP para fosforilar la ribulosa 5 fosfato a
ribulosa 1,5 difosfato, cerrándose el ciclo.
74.- Explica cómo influyen los siguientes factores en el
rendimiento de la fotosíntesis: a) Concentración de CO2 b)
Concentración de O2. c) Temperatura.
Solución: a) Concentración de CO2. La concentración de dióxido de
carbono es un factor limitante de la fotosíntesis. Puesto que es un
sustrato esencial, su carencia frena la fotosíntesis. A bajas
concentraciones la actividad es también baja. b) Concentración de O2.

El oxígeno es un producto de la fotosíntesis y actúa como inhibidor de
la ruta. Pero su acción más importante se debe a su efecto activador
de la fotorrespiración. Así, cuando la relación CO2/O2 es baja, el
oxígeno actúa como inhibidor de la rubisco, lo que supone una
importante pérdida de rendimiento de la fotosíntesis. c) Temperatura.
La temperatura no influye de forma importante en la fotosíntesis. Sin
embargo, las temperaturas elevadas desvían la actividad de la rubisco
hacia la fotorrespiración. Las plantas tropicales y de climas cálidos se
han adaptado a este fenómeno a través de la ruta C4.
75.- Define quimiosíntesis y representa el proceso en un
esquema.
Solución: La quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa. Consiste
en la obtención de materia orgánica a partir de inorgánica, utilizando
como fuente de energía la liberada en reacciones químicas redox
exergónicas. La quimiosíntesis se desarrolla en dos fases, que pueden
esquematizarse del siguiente modo:
76.- Explica la importancia de las bacterias nitrificantes en los
ciclos biogeoquímicos.
Solución: La importancia de las bacterias nitrificantes en los ciclos
biogeoquímicos radica en su participación dentro del ciclo del
nitrógeno. Este grupo de bacterias produce la transformación del
amoniaco en nitratos, proceso llamado nitrificación. El amoniaco del
suelo procedente de los restos de seres vivos y de la fijación del N2
atmosférico que realizan algunas bacterias, es transformado en nitritos
por las bacterias del género Nitrosomonas, en una reacción llamada
nitrosación. En una reacción posterior, llamada nitratación, se
transformarán en nitratos por acción de bacterias del género
Nitrobacter. Los nitratos son la forma en que las plantas pueden
absorber por sus raíces el nitrógeno, pudiendo incorporarlo a sus
proteínas, y de ahí, pasar al resto de la biocenosis del ecosistema.
77.- Escribe la ecuación general de la fotosíntesis y analiza las
diferencias con la respiración celular.
Solución: La fotosíntesis se puede resumir en la siguiente ecuación
general: H2O + CO2 (CH2O) + O2 . (CH2O) representa un compuesto
orgánico, por ejemplo, la sexta parte de una molécula de glucosa. De

la comparación de la ecuación global de la fotosíntesis con la
respiración celular puede deducirse que son procesos inversos. La
respiración celular es un proceso catabólico en el que se obtiene
energía a partir de la oxidación de compuestos orgánicos. Ocurre en
presencia de O2 (que actúa como último aceptor de electrones),
produciéndose H2O y CO2. (CH2O) + O2 H2O + CO2 En la
fotosíntesis se obtiene materia orgánica (CH2O) por la reducción de
moléculas de CO2. Este proceso requiere un dador de hidrógenos
(electrones) que, generalmente, es el H2O. La rotura de la molécula de
agua provoca la liberación de O2 a la atmósfera.
78.- Explica cómo se produce el transporte de electrones desde
el H2O hasta el NADP durante la fase lumínica de la fotosíntesis,
e indica la ecuación general del proceso.
Solución: El transporte de electrones, desde el agua hasta el NADP, se
realiza a través de la cadena fotosintética localizada en la membrana
del tilacoide. Esta cadena está formada por un conjunto de moléculas
transportadoras de electrones, entre las que se encuentran
intercalados los fotosistemas I y II. El transporte no es espontáneo. La
transferencia de electrones únicamente puede realizarse desde el par
que presenta un potencial redox más negativo, hacia el que lo
presenta más positivo. Por tanto, debe aplicarse energía que, en este
caso, es la energía de la luz captada por los fotosistemas. El
transporte de electrones desde el agua hasta el NADP se puede dividir
en tres segmentos, que se representan mediante el llamado esquema
en Z. 1er segmento: reducción del NADP. El proceso se inicia cuando
un fotón incide sobre el fotosistema I (PS I) y produce la excitación de
una de sus moléculas. La energía del fotón es transmitida hasta la
clorofila a del centro de reacción, que cede un electrón a un aceptor
que, a su vez, lo cede a la ferredoxina. Como el potencial de la
ferredoxina es muy alto, esta cede espontáneamente el electrón al
NADP, que se reduce a NADPH. 2º segmento: recuperación del
electrón cedido por el PS I. Interviene el PS II que presenta un máximo
de absorción a 680 nm. La iluminación de este fotosistema provoca su
excitación y la emisión de electrones, que viajan por una cadena de
transportadores (plastoquinona, complejo citocromo bf y
plastocianina), y los terminan por ceder al PS I, rellenando el hueco
que se había producido. Pero es ahora el PS II el que presenta el

hueco electrónico. 3er segmento: recuperación del electrón perdido por
el PSII. Fotólisis del agua. La recuperación de los electrones cedidos
por el PSII se produce gracias a la rotura de una molécula de agua
(fotólisis del H2O). Como consecuencia de esta rotura se produce la
cesión de electrones al PS II, la liberación de H+ al espacio
intratilacoide (lumen) y de O2 a la atmósfera.
79.- ¿Cómo se produce la fijación del CO2?, ¿en qué lugar del
cloroplasto se produce? ¿Qué enzima cataliza el proceso?
Solución: La fijación del CO2 consiste en su incorporación a una
molécula orgánica. Se produce gracias a una reacción exergónica, que
consiste en la unión del CO2 a una pentosa, la ribulosa 1,5 difostato,
formándose un compuesto de 6 átomos de carbono muy inestable.
Este compuesto se escinde en 2 moléculas de 3- fosfoglicerato. La
reacción está catalizada por la enzima ribulosa 1,5 difosfato
carboxilasa, que es la enzima más abundante de la biosfera, y se
localiza en la superficie externa de la membrana del tilacoide. La
fijación del CO2, igual que el resto de la fase oscura de la fotosíntesis,
se realiza en el estroma del cloroplasto.
80.- ¿Qué factores favorecen la fotorrespiración?
Solución: La fotorrespiración se ve favorecida por la luz, la
concentración de O2 y la temperatura. Estos factores desvían la
actividad del enzima ribulosa 1,5 difosfato hacia la oxidación de la
ribulosa y, en consecuencia, disminuyen la eficacia de la fotosíntesis,
limitando la producción de biomasa.
81.- La quimiosíntesis: a) Explica el concepto de quimosíntesis.
b) Pon un ejemplo de bacteria quimiosintética y describe la
reacción mediante la cual obtiene la energía.
Solución: a) La quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa.
Consiste en la obtención de materia orgánica a partir de inorgánica,
utilizando como fuente de energía la liberada en reacciones químicas
redox exergónicas. b) Un ejemplo de organismos quimiosintéticos son
las bacterias nitrificantes, que utilizan como sustrato compuestos del
nitrógeno. Entre ellas se encuentran dos géneros importantes:

82.- Justifica por qué el metabolismo quimiosintético se
considera una forma metabólica evolucionada.
Solución: Teniendo en cuenta que los primeros seres vivos fueron
heterótrofos, podemos pensar que la quimiosíntesis surgió como una
adaptación posterior de algunas bacterias a medios inorgánicos
específicos. La quimiosíntesis se considera una forma metabólica
evolucionada por dos razones: Constituye una forma muy eficaz de
independencia del resto de los seres vivos, al depender de
compuestos inorgánicos que oxidan en una reacción específica. Son
organismos independientes de la luz. Presentan una maquinaria
bioquímica tan compleja como la de otras bacterias.
Tomado de:
http://www.iesdionisioaguado.org/joomla/index.php?option=com_conte
nt&view=article&id=1294:preguntas-resueltas-
metabolismo&Itemid=125

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