Metabolismo Celular: Guía Completa con Enzimas, Vías y Reacciones

Metabolismo Celular

1. Enzimas y su Localización

2. Reacciones Metabólicas

a) ¿Qué vía metabólica comprende el conjunto de reacciones que transforman glucosa en ácido pirúvico? ¿Y las que transforman glucosa en ácido láctico? ¿Y las que transforman glucosa en etanol?

• Glucólisis.
• Fermentación láctica.
• Fermentación alcohólica.

b) El ácido pirúvico puede tener tres destinos: convertirse en ácido láctico, en etanol o entrar en el ciclo de Krebs. ¿Cuál de ellos sería más rentable para la célula desde el punto de vista de la obtención de energía? Razona la respuesta.

• La entrada al ciclo de Krebs es más rentable, ya que produce más ATP. El NADH y FADH2 son coenzimas que almacenan energía en forma de poder reductor para su posterior conversión en energía química durante la fosforilación oxidativa.

c) Define los términos anabolismo y catabolismo. ¿Las vías del esquema forman parte del anabolismo o del catabolismo?

• Anabolismo: reacciones de síntesis con consumo de energía.
• Catabolismo: reacciones de degradación con liberación de energía.
• El esquema representa parte del catabolismo.

3. ATP, NADH y Fosforilación Oxidativa

a) En condiciones aerobias, la mayor parte del ATP se produce en la fosforilación oxidativa. ¿En qué lugar de la célula ocurre? Describe cómo se produce ATP a partir de NADH mediante este proceso. ¿Cuál es el aceptor final de los electrones en la cadena respiratoria?

Ocurre en la membrana interna mitocondrial. El NADH cede electrones a la cadena respiratoria, que fluyen hasta reaccionar con O2 y formar agua. La energía liberada se utiliza para bombear protones al espacio intermembrana, generando un gradiente que la ATP sintasa utiliza para sintetizar ATP. El aceptor final de electrones es el O2.

b) ¿Podría una mutación que cambie una sola base en el ADN bloquear la fosforilación oxidativa? Razona la respuesta.

• Sí. Una mutación por sustitución de una base podría alterar la secuencia de aminoácidos de una enzima involucrada en el proceso, bloqueándolo.

4. Vías Metabólicas y Condiciones

a) Nombra las diferentes partes del esquema metabólico e indica dónde ocurren en la célula.

• 1-Ciclo de Krebs (matriz mitocondrial).
• 2-Fermentación láctica (citoplasma).
• 3-Fermentación alcohólica (citoplasma).
• 4-β-oxidación o hélice de Lynen (matriz mitocondrial).
• 5-Glucólisis (citoplasma).

b) Explica en qué condiciones el ácido pirúvico seguiría uno u otro de los tres caminos posibles. ¿Qué implicaciones energéticas tendría cada camino?

• El ciclo de Krebs ocurre en presencia de oxígeno. Las fermentaciones (láctica y alcohólica) ocurren en ausencia de oxígeno. El ciclo de Krebs es más rentable energéticamente.

5. Orgánulos y Metabolismo

a) Identifica los orgánulos I y II.

1. I: Mitocondria.
2. II: Cloroplasto.

b) Haz corresponder los números con los siguientes elementos y vías metabólicas: Ciclo de Calvin, glucólisis, H2O, O2, CO2, NAD+, ADP, ATP, fotones, ciclo de Krebs, síntesis de azúcares, β-oxidación, NADP+.

1. 1: Fotones, 2: O2, 3: ADP, 4: Ciclo de Calvin, 5: NADP+, 6: Síntesis de azúcares, 7: Glucólisis, 8: β-oxidación, 9: Ciclo de Krebs, 10: NAD+, 11: H2O, 13: CO2.

6. Metabolismo de Levaduras

Con oxígeno: respiración celular (glucólisis, ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa). Requiere oxígeno como aceptor final de electrones. Sin oxígeno: fermentación.

7. Reacciones Energéticas y Metabólicas

• Reacciones endergónicas: consumen energía.
• Reacciones exergónicas: liberan energía.
• Reacciones catabólicas: degradan moléculas.
• Reacciones anabólicas: sintetizan moléculas.

8. Metabolismo Mitocondrial

a) ¿Cómo se denominan las vías A, B, C y D?

• A: β-oxidación.
• B: Ciclo de Krebs.
• C: Cadena respiratoria.
• D: Fosforilación oxidativa.

b) Haz corresponder los números con: NADH, ATP, ADP+Pi, O2, H2O, NAD+.

• 1: O2, 2: H2O, 3: NADH, 4: NAD+, 5: ADP+Pi, 6: ATP.

c) ¿Dónde ocurre este proceso?

• Mitocondria.

d) ¿Funciona el proceso D sin oxígeno?

• No.

9. Energía de Activación

a) ¿A qué tipo de reacción corresponde cada curva?

• Una curva representa la reacción con catalizador (enzima) y la otra sin catalizador.

b) Explica las diferencias de energía 1, 2 y 3.

1: Cambio energético global de la reacción.
2: Energía de activación con catalizador.
3: Energía de activación sin catalizador.

10. Metabolismo Celular y Concentraciones

a) ¿Qué proceso metabólico ocurre en t1 y t2?

• t1: Glucólisis.
• t2: Fermentación alcohólica.

b) ¿Qué orgánulo interviene en t1?

• Citoplasma.

c) ¿Dónde ocurre el proceso en t2?

• Citoplasma (en levaduras).

11. Clasificación de Reacciones Metabólicas

a) ¿Cómo se clasifican las reacciones metabólicas según su consumo o liberación de energía?

• Catabólicas (liberan energía) y anabólicas (consumen energía).

b) Completa la tabla:

12. Ciclo de Krebs

a) ¿Dónde ocurre este conjunto de reacciones?

• Matriz mitocondrial.

b) ¿Qué proceso metabólico se representa?

• Ciclo de Krebs.

c) ¿De dónde procede el Acetil-CoA?

• De la descarboxilación oxidativa del piruvato (producto de la glucólisis) o de la β-oxidación de ácidos grasos.

d) ¿Cuál es el destino de las moléculas producidas (NADH, FADH2, GTP)?

• NADH y FADH2: cadena respiratoria (fosforilación oxidativa).
  GTP: se convierte en ATP.