Metabolismo y Tipos Nutricionales

1. Organismos Fotoheterótrofos

Pregunta: ¿Cómo se denominan los organismos que utilizan como fuente de carbono la materia orgánica y como fuente de energía la luz? Pon algún ejemplo de ellos.

Respuesta: Estos organismos se denominan fotoheterótrofos. Un ejemplo de ellos son algunas bacterias púrpuras no sulfurosas.

2. Organismos Quimioheterótrofos

Pregunta: Los organismos quimioheterótrofos son aquellos que:

Respuesta: Son aquellos que obtienen tanto su energía como su carbono a partir de la materia orgánica. Como los animales, hongos y muchas bacterias.

3. Localización de Glucólisis y Ciclo de Krebs

Pregunta: ¿Dónde se llevan a cabo los procesos de glucólisis y el ciclo de Krebs?

Respuesta:

• La glucólisis se lleva a cabo en el citoplasma de la célula.
• El ciclo de Krebs ocurre en la matriz mitocondrial en eucariotas y en el citoplasma en procariotas.

4. Metabolismo: Definición y Tipos

Pregunta: ¿En qué consiste el metabolismo? ¿Qué tipos de metabolismo conoces?

Respuesta: Consiste en el conjunto de reacciones químicas que ocurren en los organismos para mantener la vida. Estos procesos pueden dividirse en:

• Catabolismo: Degradación de moléculas complejas para obtener energía (generalmente en forma de ATP) y precursores metabólicos.
• Anabolismo: Síntesis de moléculas complejas a partir de otras más simples, consumiendo energía (ATP) y poder reductor (como NADH o NADPH).

5. Naturaleza del Catabolismo

Pregunta: El catabolismo consiste en transformaciones químicas que en su mayor parte son:

Respuesta: Reacciones de oxidación (pérdida de electrones) acopladas a reacciones de reducción (ganancia de electrones). Una molécula se oxida al perder electrones y la sustancia aceptora se reduce cuando gana electrones.

6. Diferencia entre Respiración y Fermentación

Pregunta: Explica cuál es la diferencia fundamental entre el proceso de respiración y fermentación.

Respuesta:

• Respiración: Proceso catabólico en el que el aceptor final de electrones es una molécula inorgánica. Si es el oxígeno (O₂), se denomina respiración aerobia y produce una gran cantidad de ATP (aproximadamente 30-32 ATP netos por glucosa en eucariotas, aunque el rendimiento teórico máximo es 36-38). Si es otra molécula inorgánica distinta del oxígeno (como nitrato o sulfato), se denomina respiración anaerobia.
• Fermentación: Proceso catabólico anaeróbico (no requiere oxígeno) en el que el aceptor final de electrones es una molécula orgánica (generalmente derivada del propio sustrato inicial, como el piruvato). Produce mucho menos ATP (generalmente 2 ATP netos por glucosa, procedentes de la glucólisis).

7. Productos del Ciclo de Krebs

Pregunta: Durante el ciclo de Krebs (por cada molécula de Acetil-CoA que entra) se genera:

Respuesta: b) 1 GTP (o ATP), 3 NADH y 1 FADH₂.

8. Fases y Balance de la Glucólisis

Pregunta: La transformación de glucosa en ácido pirúvico (glucólisis) incluye varios pasos. Indica cuáles son las diferentes fases que se distinguen, dónde tiene lugar y cuál es el balance final de energía.

Respuesta:

Fases:

• Fase de inversión de energía: Se consumen 2 ATP para activar la molécula de glucosa.
• Fase de generación de energía (o de beneficios): Se producen 4 ATP (mediante fosforilación a nivel de sustrato) y 2 NADH.

Lugar:

Citoplasma celular.

Balance final (por molécula de glucosa):

2 moléculas de piruvato, 2 ATP netos (4 producidos – 2 consumidos), 2 NADH y 2 moléculas de agua.

9. Entrada del Piruvato al Ciclo de Krebs

Pregunta: El piruvato entra en el ciclo de Krebs:

Respuesta: a) Previa transformación en acetil-CoA (descarboxilación oxidativa del piruvato).

10. Balance Final de la Glucólisis

Pregunta: El balance final neto de la glucólisis es de:

Respuesta: c) 2 moléculas de piruvato, 2 ATP, 2 NADH y 2 moléculas de agua.

Respiración Celular Aerobia y Transporte de Electrones

1. Cadena de Transporte de Electrones Mitocondrial

Pregunta: Durante la respiración celular aerobia tiene lugar un transporte de electrones a través de una cadena de transportadores situados en la membrana interna de la mitocondria: ¿De dónde proceden esos electrones? ¿Qué consigue la célula con este proceso? ¿Qué relación mantiene el transporte de electrones con el consumo respiratorio de oxígeno?

Respuesta:

Origen de los electrones:

Los electrones de alta energía proceden de las moléculas de NADH y FADH₂, que se generan durante la glucólisis, la descarboxilación oxidativa del piruvato (conversión a acetil-CoA) y el ciclo de Krebs.

Objetivo celular:

La célula utiliza la energía liberada durante el transporte de electrones a través de la cadena para bombear protones (H⁺) desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana. Esto genera un gradiente electroquímico de protones (fuerza protón-motriz) a través de la membrana interna mitocondrial. Este gradiente es la energía que impulsa la síntesis de ATP mediante la enzima ATP sintasa, en un proceso llamado fosforilación oxidativa.

Relación con el oxígeno:

El oxígeno (O₂) actúa como el aceptor final de los electrones al final de la cadena de transporte. Al aceptar los electrones (y combinarse con protones), el oxígeno se reduce para formar agua (H₂O). Sin oxígeno, los electrones no pueden fluir por la cadena, ésta se detiene, el bombeo de protones cesa y la mayor parte de la producción de ATP aeróbico se bloquea.

2. Localización del Transporte de Electrones

Pregunta: ¿Dónde se lleva a cabo el proceso de transporte de electrones?

Respuesta: El transporte de electrones asociado a la respiración ocurre en la membrana interna de la mitocondria en células eucariotas, y en la membrana plasmática en la mayoría de las células procariotas aerobias.

3. Proceso de Síntesis de ATP (Fosforilación Oxidativa)

Pregunta: La transformación de la energía almacenada en NADH y FADH₂ en ATP, ¿cómo se denomina y dónde se lleva a cabo?

Respuesta: Este proceso global se denomina fosforilación oxidativa. Se lleva a cabo en la membrana interna mitocondrial (en eucariotas). Consta de dos partes acopladas: la cadena de transporte de electrones (que crea el gradiente de protones) y la quimiosmosis (donde el flujo de protones a favor de gradiente a través de la ATP sintasa impulsa la síntesis de ATP).

4. Balance Energético de la Respiración Aerobia

Pregunta: En la respiración aerobia, el balance energético final teórico máximo, partiendo de una molécula de glucosa, es de:

Respuesta: Aproximadamente 36-38 moléculas de ATP en células eucariotas. Sin embargo, el rendimiento real suele ser algo menor (en torno a 30-32 ATP) debido a factores como el coste energético de transportar intermediarios a través de las membranas mitocondriales.

5. Objetivo del Transporte de Electrones

Pregunta: Durante la respiración celular aerobia, mediante el transporte de electrones a través de la cadena situada en la membrana interna de la mitocondria, la célula consigue:

Respuesta: b) Transformar la energía química almacenada en los coenzimas reducidos (NADH y FADH₂) en energía almacenada en forma de un gradiente de protones, que luego se utiliza para sintetizar ATP.

Fotosíntesis

1. Localización de las Fases de la Fotosíntesis

Pregunta: ¿En qué parte del cloroplasto se realiza la fase luminosa? ¿Y la fase oscura (Ciclo de Calvin)?

Respuesta:

• Fase luminosa: Se lleva a cabo en las membranas de los tilacoides del cloroplasto.
• Fase oscura (Ciclo de Calvin): Se realiza en el estroma del cloroplasto.

2. Fotosíntesis Oxigénica vs. Anoxigénica

Pregunta: La diferencia entre fotosíntesis oxigénica y anoxigénica es:

Respuesta: d) Todas las respuestas anteriores son correctas (Asumiendo que las opciones no mostradas incluían diferencias clave como el donador de electrones -H₂O en oxigénica, otros compuestos como H₂S en anoxigénica- y la producción o no de oxígeno).

3. Papel del Agua en la Fotosíntesis

Pregunta: El proceso en el que el agua se rompe durante la fase luminosa de la fotosíntesis oxigénica, liberando electrones, protones y oxígeno, se denomina:

Respuesta: a) Fotólisis del agua.

4. Requerimientos de Luz de la Fase Oscura

Pregunta: La fase oscura de la fotosíntesis (Ciclo de Calvin) se lleva a cabo:

Respuesta: a) Tanto de noche como de día, porque aunque no requiere luz directamente para sus reacciones enzimáticas, sí depende de los productos (ATP y NADPH) generados durante la fase luminosa, la cual sí necesita luz. Por tanto, en la práctica, se detiene en oscuridad prolongada al agotarse estos productos.

5. Productos de la Fase Luminosa

Pregunta: En la fase luminosa de la fotosíntesis oxigénica se genera:

Respuesta: a) Oxígeno (como subproducto de la fotólisis del agua), ATP y NADPH (que serán utilizados en la fase oscura).