Metabolismo celular: catabolismo y anabolismo, respiración, fotosíntesis, enzimas
Esta revisión relaciona rutas metabólicas, compartimentos celulares, transferencia de electrones y modelos enzimáticos. Los balances se interpretan con los supuestos indicados, sin atribuir un número fijo universal de ATP ni una estructura oficial de examen.
Enzimas
Las enzimas reducen la barrera de activación. Vmax depende de la cantidad de enzima en el modelo; Km es un parámetro cinético y no equivale universalmente a una constante de afinidad. En el modelo competitivo reversible sencillo aumenta Km aparente sin cambiar Vmax. En el modelo no competitivo puro disminuye Vmax sin cambiar Km. Un patrón cinético no demuestra por sí solo una localización de unión; la regulación alostérica puede producir varios patrones. También existen modificación covalente y retroinhibición.
Catabolismo
Glucólisis en el citosol: glucosa → 2 piruvato, 2 ATP netos y 2 NADH. El piruvato se descarboxila a acetil-CoA (2 NADH). Ciclo de Krebs: dos vueltas por glucosa, con 6 NADH, 2 FADH₂, 2 ATP y CO₂. Cadena respiratoria en la membrana interna y quimiosmosis: el gradiente de protones mueve la ATP sintasa y el aceptor final es el O₂, que forma agua. Algunos modelos modernos aproximan 2,5 ATP por NADH y 1,5 por FADH2 en condiciones eucariotas determinadas. El rendimiento real depende del acoplamiento, las lanzaderas y otros costes; los valores 3 y 2 pertenecen a una contabilidad histórica y no son universales.
Anabolismo
Fotosíntesis: fase luminosa en tilacoides, con fotólisis del agua (origen del O₂), transporte de electrones por los fotosistemas II y I y fotofosforilación, que producen ATP y NADPH. Fase oscura o ciclo de Calvin en el estroma: fijación por la RuBisCO, reducción y regeneración de la ribulosa-1,5-bifosfato, consumiendo ATP y NADPH. Quimiosíntesis: bacterias que oxidan compuestos inorgánicos para reducir CO₂.
Ejemplo resuelto
Un conjunto de datos suministrado presenta la misma Vmax y una Km aparente diez veces mayor con inhibidor. En el modelo reversible sencillo es compatible con competencia y predice que aumentar sustrato reduce el efecto. No demuestra que el inhibidor ocupe un bolsillo atómico idéntico. Una Vmax menor podría corresponder a inhibición mixta u otros cambios, no solo a no competitiva pura. La falta de recuperación después de un lavado tampoco prueba por sí sola irreversibilidad: deben considerarse el tiempo, la eliminación incompleta y la estabilidad de la enzima.
Errores que cuestan puntos
Colocar la glucólisis en la mitocondria, olvidar que el O₂ liberado procede del agua y no del CO₂, confundir el ciclo de Calvin con el de Krebs, contar ATP brutos en vez de netos en la glucólisis y creer que la fermentación produce ATP en grandes cantidades (la reducción fermentativa regenera NAD+ y permite continuar la glucólisis, donde se obtiene ATP por fosforilación a nivel de sustrato).