Bioquímica Celular: Vías Metabólicas, Respiración y Fotosíntesis en Organismos Vivos

Metabolismo Catabólico y Producción de Energía

Pregunta 2B: Glucólisis y Metabolismo Anaeróbico

1. Vía metabólica principal

   a) El proceso inicial es la Glucólisis.

2. Consumo elevado de glucosa

   b) La glucólisis es la única vía rápida para obtener ATP en condiciones anaeróbicas (como en el músculo durante el ejercicio intenso). Dado que solo produce 2 moléculas de ATP netas por molécula de glucosa, se requiere un consumo elevado de glucosa para satisfacer las demandas energéticas.

3. Formación de ácido láctico

   c) El ácido láctico excretado a la sangre proviene de la fermentación láctica, que forma parte del catabolismo anaeróbico. Este proceso tiene dos objetivos principales:

   • 1. Glucólisis: Obtiene ATP.
   • 2. Fermentación: Regenera las coenzimas oxidadas (NAD+) necesarias para que la glucólisis continúe.

4. Limitación en la descomposición de grasas

   d) Los glóbulos rojos (eritrocitos) no pueden descomponer la grasa del tejido adiposo porque carecen de mitocondrias, orgánulos esenciales para la beta-oxidación de los ácidos grasos y la posterior respiración celular aeróbica.

Pregunta 3B: Vías Metabólicas y Localización Celular

a) Sustratos y Productos Clave

Sustratos y Productos:

• A: Glúcidos
• B: Aminoácidos
• C: ATP (Adenosín Trifosfato)
• D: NADH + H+ (Nicotinamida adenina dinucleótido reducido)

Vías Metabólicas:

1. Glucólisis
2. Hélice de Lynen (Beta-oxidación de ácidos grasos)
3. Ciclo de Krebs
4. Fermentación láctica
5. Cadena respiratoria

b) Localización Subcelular de las Vías

1. Glucólisis: Citosol (Citoplasma)
2. Hélice de Lynen: Matriz mitocondrial
3. Ciclo de Krebs: Matriz mitocondrial
4. Fermentación láctica: Citosol (Citoplasma)
5. Cadena respiratoria: Membrana interna mitocondrial

c) Mecanismos de Fosforilación

1. Glucólisis: Fosforilación a nivel de sustrato.
2. Ciclo de Krebs: Fosforilación a nivel de sustrato.
3. Cadena respiratoria: Fosforilación oxidativa.

d) Función y Condiciones de las Vías Metabólicas

1. Glucólisis

   Ocurre con o sin oxígeno. Es la primera vía universal para obtener ATP a partir de glucosa.

2. Hélice de Lynen (Beta-oxidación)

   Vía aeróbica que parte de las grasas. Se activa cuando la glucosa es escasa (ej. ayuno o ejercicio prolongado) para obtener energía.

3. Fermentación láctica

   Ocurre en ausencia de oxígeno. Permite que la glucólisis continúe regenerando NAD+ durante el ejercicio intenso.

4. Cadena respiratoria

   Requiere mitocondrias y oxígeno. Es el proceso que genera la mayor cantidad de ATP mediante la fosforilación oxidativa.

5. Ciclo de Krebs

   Requiere oxígeno y Acetil-CoA. Permite la mayor producción energética al generar coenzimas reducidas (NADH y FADH₂) que alimentan la cadena respiratoria.

Fotosíntesis: Captura de Energía Lumínica

Pregunta 4B: Generalidades de la Fotosíntesis

1. Proceso y Organismos

   a) El proceso es la Fotosíntesis Oxigénica. Lo realizan seres vivos autótrofos fotosintéticos (plantas, algas y cianobacterias). En eucariotas, se lleva a cabo en los cloroplastos.

2. Fase Luminosa (Dependiente de la Luz)

   b) La fase luminosa ocurre en los tilacoides (que forman las grana). La energía lumínica se transforma en energía química gracias a los pigmentos fotosintéticos. Esta energía se almacena como ATP y NADPH. El agua es la fuente de electrones, se rompe por fotólisis y desprende electrones, protones (H+) y oxígeno (O₂).

3. Fase Oscura (Ciclo de Calvin)

   c) El proceso es la Fase Oscura (o Ciclo de Calvin). Tiene lugar en el estroma del cloroplasto. Su objetivo es sintetizar glucosa (o azúcares) a partir de CO₂, utilizando el ATP y el NADPH generados en la fase luminosa.

Pregunta 5B: Fotosistemas y Rendimiento

a) Componentes de los Fotosistemas

1. Complejo Antena

   Contiene pigmentos fotosintéticos que captan la energía lumínica, se excitan y transmiten esa energía hasta el centro de reacción.

2. Centro de Reacción

   Contiene el pigmento diana que recibe la energía captada por el complejo antena y transfiere el electrón excitado al primer aceptor de electrones, iniciando la cadena de reacciones químicas.

b) Comparación entre Fotosistemas I y II

c) Requerimiento de CO₂ para Sacarosa

La ecuación general de la fotosíntesis requiere 6 moléculas de CO₂ para formar 1 molécula de glucosa (C₆H₁₂O₆). Dado que la sacarosa es un disacárido (formado por dos hexosas), se requerirían 12 moléculas de CO₂ para sintetizar una molécula de sacarosa.

d) Efecto de la Inhibición de la Cadena de Transporte

Al inhibir la cadena de transporte de electrones en la fase luminosa, se impide la producción de ATP y NADPH. Sin estos productos energéticos, la fase oscura (Ciclo de Calvin) no puede fijar el CO₂ ni sintetizar glucosa, lo que resulta en la incapacidad de la planta para sobrevivir.