Metabolismo celular: catabolismo y anabolismo
La PAU extremeña pregunta por la distinción catabolismo/anabolismo, la localización celular de cada ruta, los balances de ATP y los destinos del piruvato según haya o no oxígeno. También es frecuente comparar respiración y fermentación, y localizar fotosíntesis y quimiosíntesis.
Catabolismo
Procesos exergónicos de degradación que reducen coenzimas y generan ATP. La respiración aerobia incluye glucólisis (citosol), descarboxilación oxidativa del piruvato y ciclo de Krebs (matriz mitocondrial) y cadena transportadora con fosforilación oxidativa (membrana mitocondrial interna). El aceptor final es el O2. En la fermentación no hay cadena respiratoria: el piruvato se reduce a lactato (fermentación láctica, en músculo y bacterias lácticas) o a etanol y CO2 (alcohólica, en levaduras); solo se obtienen 2 ATP por glucosa y se regenera NAD+.
Anabolismo
Procesos endergónicos que consumen ATP y poder reductor. En la fotosíntesis, la fase luminosa ocurre en los tilacoides: los fotosistemas absorben luz, se produce fotólisis del agua (el O2 liberado proviene del agua, no del CO2), se genera ATP por fotofosforilación y NADPH. La fase oscura o ciclo de Calvin se realiza en el estroma y fija el CO2 al ribulosa-1,5-bifosfato mediante la rubisco. La quimiosíntesis obtiene energía de la oxidación de compuestos inorgánicos y fija CO2 sin luz.
Ejemplo resuelto
Se comparan dos cultivos de levadura, uno aerobio y otro anaerobio, con la misma cantidad de glucosa. Razonamiento: en aerobiosis el rendimiento teórico ronda 30-32 ATP por glucosa (glucólisis 2 ATP y 2 NADH; 2 piruvato → 2 acetil-CoA con 2 NADH; Krebs 2 ATP, 6 NADH y 2 FADH2; cada NADH ≈ 2,5 ATP y cada FADH2 ≈ 1,5 ATP); en anaerobiosis solo 2 ATP de la glucólisis. Conclusión: la levadura aerobia produce más ATP pero menos etanol; la anaerobia fermenta para reoxidar el NAD+ y sobrevivir, no para maximizar la energía.
Errores que cuestan puntos
- Situar el ciclo de Krebs en el citosol o la glucólisis en la mitocondria.
- Decir que el O2 de la fotosíntesis procede del CO2.
- Confundir la fermentación con la respiración anaerobia (esta usa aceptores externos como nitrato o sulfato).
- Suponer que la fase oscura solo ocurre de noche: depende del ATP y NADPH, no de la luz.