Metabolismo celular: catabolismo y anabolismo
Este bloque se evalúa con rutas concretas y, a menudo, con un balance energético o una comparación entre fermentación y respiración. Hay que saber dónde ocurre cada etapa, qué se obtiene y cómo se acoplan las reacciones.
Conceptos de partida
El catabolismo es oxidativo y exoergónico: degrada moléculas y produce ATP y poder reductor (NADH, FADH2). El anabolismo es reductivo y endoergónico: sintetiza moléculas consumiendo ATP y NADPH. El ATP actúa como intermediario energético y las enzimas rebajan la energía de activación; muchas rutas son irreversibles en un sentido y se regulan por enzimas clave.
Glucólisis y fermentaciones
Ocurre en el citosol, no necesita O2 y rinde 2 piruvato, 2 ATP netos (se producen 4 y se invierten 2) y 2 NADH por glucosa. En anaerobiosis el NADH se reoxida por fermentación: láctica (piruvato a lactato, en músculo y bacterias lácticas) o alcohólica (piruvato a acetaldehído y CO2, y luego a etanol, en levaduras). La fermentación no produce ATP adicional: solo regenera NAD+.
Respiración aerobia
El piruvato pasa a la matriz, donde la piruvato deshidrogenasa forma acetil-CoA, CO2 y NADH. El ciclo de Krebs da, por glucosa, 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP y 4 CO2. Los electrones recorren la cadena de la membrana mitocondrial interna y el O2 es el aceptor final, formando agua. La quimiosmosis impulsa la ATP sintasa. El balance clásico de 36-38 ATP se sustituye hoy por unos 30-32 reales.
Fotosíntesis
En los tilacoides, el fotosistema II (P680) oxida el agua y libera O2; el fotosistema I (P700) reduce NADP+. La fotofosforilación no cíclica genera ATP y NADPH. En el estroma, el ciclo de Calvin fija CO2 sobre la RuBP por acción de la RuBisCO y consume 3 ATP y 2 NADPH por CO2 fijado.
Ejemplo razonado
Una célula muscular con glucosa y sin O2 obtiene solo 2 ATP por glucosa. Con O2, la misma glucosa rinde del orden de 30-32 ATP. La diferencia explica por qué la fermentación se reserva para esfuerzos breves: es rápida y regenera NAD+, pero su rendimiento por molécula de sustrato es mínimo.
Errores que cuestan puntos
- Situar la glucólisis en la mitocondria.
- Creer que el O2 interviene en el ciclo de Krebs: solo actúa al final de la cadena.
- Decir que el O2 de la fotosíntesis procede del CO2, cuando viene de la fotólisis del agua.
- Sumar NADH y FADH2 como si fueran ATP equivalentes sin justificar el rendimiento.