Metabolismo celular: catabolismo y anabolismo, enzimas, respiración, fermentación y fotosíntesis
La PAU pregunta balances energéticos, localización de cada etapa, cinética enzimática y diferencias entre fotosíntesis y respiración. Es frecuente pedir el rendimiento en ATP de la glucosa y comparar fermentación con respiración.
Enzimas
Son proteínas (o ribozimas) que aceleran la reacción disminuyendo la energía de activación sin alterar el ΔG ni el equilibrio. Presentan centro activo y especificidad. En la cinética de Michaelis-Menten, una Km baja indica alta afinidad por el sustrato. El inhibidor competitivo se une al centro activo, aumenta la Km aparente y no modifica la Vmax; el no competitivo reduce la Vmax y mantiene la Km. Temperaturas altas y pH extremos desnaturalizan.
Catabolismo
Glucólisis en el citosol: 2 ATP netos, 2 NADH y 2 piruvato. El piruvato pasa a acetil-CoA en la matriz (1 NADH y 1 CO2 por piruvato). El ciclo de Krebs rinde, por glucosa, 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP y 4 CO2. En la cadena respiratoria cada NADH aporta ≈2,5 ATP y cada FADH2 ≈1,5 ATP. La fermentación solo regenera el NAD+ para que siga la glucólisis: láctica (piruvato a lactato) y alcohólica (piruvato a acetaldehído + CO2 y etanol, en Saccharomyces).
Anabolismo y fotosíntesis
En los tilacoides, los fotosistemas II y I forman el esquema en Z: la fotólisis del agua libera O2, y la fotofosforilación no cíclica genera ATP y NADPH; la cíclica solo ATP. En el estroma, la RuBisCO fija CO2 sobre la RuBP (ciclo de Calvin). Las plantas C4 y CAM separan espacial o temporalmente la fijación para evitar la fotorrespiración. La quimiosíntesis la realizan bacterias como Nitrosomonas y Nitrobacter.
Ejemplo resuelto
Oxidación completa de una glucosa en eucariota: 2 (glucólisis) + 2 (Krebs) + 10 NADH × 2,5 = 25, más 2 FADH2 × 1,5 = 3. Total 32 ATP; si se descuentan 2 ATP por el transporte de los NADH citosólicos, quedan unos 30 ATP.
Errores que cuestan puntos
Asociar Km alta con alta afinidad; colocar la cadena respiratoria en la matriz; afirmar que la fermentación produce ATP sin glucólisis; decir que la fase oscura ocurre de noche (necesita ATP y NADPH); creer que un inhibidor competitivo baja la Vmax.