Clases

2023

1. Sobre la imagen del esquema, conteste las siguientes cuestiones: (a) ¿Qué vía metabólica origina ácido pirúvico a partir de la glucosa? Indique en qué lugar de la célula ocurre y a qué se debe que la reacción continúe por el camino (a) o por el camino (b) (0,8). (b) Nombre el compuesto señalado con el número 1 y la vía metabólica indicada con el número 2 (0,4). (c) De los destinos del ácido pirúvico mostrados en el esquema, explique cuál sería el más rentable desde el punto de vista energético. Razone si las vías metabólicas que aparecen en el esquema forman parte del anabolismo o del catabolismo (0,8).

(a)

• Es la glucólisis. S
• Sucede en el citosol.
• Se sigue el camino (a) en ausencia de O₂ y el camino (b) en caso contrario.

(b)

• Acetil-coenzima-A.
• Ciclo de Krebs.

(c)

• El camino más rentable es el de la respiración (ruta b), ya que rinde un total de 36 ATP por cada molécula de glucosa, mientras que la fermentación sólo rinde 2 ATP en total.
• Son rutas catabólicas ya que se parte de sustratos que se degradan a productos más simples con desprendimiento de energía.

2. En relación con el metabolismo de los ácidos grasos: (a) Indique cómo se llama el proceso por el cual su utilización produce energía, en qué consiste y en qué parte de la célula tiene lugar (0,8). (b) Para un ácido graso saturado de 16 átomos de carbono ¿cuántas veces tiene que repetirse el proceso para que se degrade completamente? ¿Cuántos acetil-CoA, NADH y FADH₂ se forman? (0,8). (c) ¿El rendimiento energético de la degradación completa de un ácido graso saturado de 16 átomos es mayor que el de la degradación de una molécula de glucosa? Razone la respuesta (0,4).

(a)

• Es la β-oxidación de los ácidos grasos o Hélice de Lynen.
• Consiste en la degradación de los ácidos grasos para formar moléculas de acetil-coenzima-A, que pueden ser oxidadas posteriormente en el ciclo de Krebs.
• Tiene lugar en la matriz mitocondrial y en los peroxisomas.

(b)

• 7 vueltas.
• 8 acetil-coenzima-A, 7 NADH y 7 FADH₂.

(c)

• Sí. La degradación respiratoria de una molécula de glucosa rinde un máximo de 36 ATP. La del ácido graso rinde 129 ATP.
  • La activación del ácido graso "cuesta" 2 ATP.
  • Cada vuelta rinde 1 NADH (que rinde 3 ATP) y 1 FADH₂ (que rinde 2 ATP). En total: 35 ATP.
  • Se producen 8 acetil-CoA. Cada uno rinde 12 ATP entre el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa que sigue a la cadena respiratoria a la que vierten sus electrones de alta energía el NADH y el FADH₂. En total 96 ATP.

2022

1. (a) ¿Qué rutas metabólicas están implicadas en la respiración aeróbica de la glucosa y en qué compartimentos celulares se producen? ¿En qué rutas de las anteriores se originan NADH y FADH₂? (1,2). (b) La β-oxidación ¿es un proceso anabólico o catabólico? ¿Cuál es su finalidad? Señalar los sustratos y productos de esta ruta (0,8).

(a)

• Glucólisis / Citosol / 2 NADH por glucosa.
• Descarboxilación oxidativa / Matriz mitocondrial / 2 NADH por glucosa.
• Ciclo de Krebs / Matriz mitocondrial / 2 FADH₂ y 6 NADH por glucosa.
• Cadena respiratoria / Membrana mitocondrial interna.
• Fosforilación oxidativa / Membrana mitocondrial interna.

(b)

• Es una vía catabólica, al ser degradativa y exotérmica.
• Producir energía química útil (ATP) a partir de la energía química contenida en los enlaces de los ácidos grasos.
• Los sustratos son un ácido graso, moléculas de Coenzima-A, moléculas de FAD y moléculas de NAD⁺.
• Los productos son un moléculas de Acetil-coenzima-A, moléculas de FADH₂ y moléculas de NADH.

2. El esquema representa un orgánulo celular. (a) ¿De qué orgánulo se trata? (0,2). (b) ¿En qué tipo de células no aparece este orgánulo? (0,2). (c) Identifique las estructuras que aparecen numeradas del 1 al 8 (0,8). (d) Indique una vía metabólica que se lleva a cabo en la localización número 1 (0,3). (e) Indique una función que realiza el componente 7 y otra que tiene lugar en el grupo 8 (0,5).

(a) Es una mitocondria.

(b) En las células procarióticas y, más excepcionalmente en las de protistas endoparasíticos como Giardia.

(c)

1. Matriz mitocondrial.
2. Cresta mitocondrial.
3. Ribosoma 70 S.
4. Membrana mitocondrial interna.
5. Membrana mitocondrial externa.
6. Espacio intermembranoso.
7. ATP-sintasa.
8. Cadena respiratoria.

(d) Descarboxilación oxidativa del piruvato, Ciclo de Krebs, β-oxidación de los ácidos grasos.

(e)

• 7 genera ATP y agua a partir de ADP y Pi gracias al cambio conformacional que sufre al pasar a su través un par de protones a favor de gradiente electroquímico.
• 8 bombea protones al espacio intermembranoso de las mitocondrias en contra de gradiente gracias a la energía desprendida por los electrones que se mueven a su través a niveles de potencial eléctrico progresivamente inferiores, generando así la fuerza protón-motriz que permite la actividad de 7.

2021

1. En relación a la glucólisis: (a) ¿Es un proceso anabólico o catabólico? Razone la respuesta (0,4). (b) ¿Cuál es el producto final que se obtiene y cuál es el balance de ATP y poder reductor? (0,6). (c) ¿En qué compartimento tiene lugar? (0,2). (d) Indicar los dos destinos que puede seguir el producto final que se obtiene en la glucólisis y las diferencias que hay entre ellos en cuanto a la necesidad de oxígeno y producción de ATP) (0,8).

(a) Es catabólico porque se libera energía (2 ATP) y los productos (2 moléculas de piruvato) tienen menos energía interna que los reactivos (glucosa).

(b) Se producen 2 moléculas de piruvato (priducto final), 2 moléculas de ATP (energía) y 2 moléculas de NADH (poder reductor).

(c) En el citosol.

(d)

• Vía respiratoria: requiere O₂ como aceptor final de electrones y rinde otros 34 ATP.
• Vía fermentativa: no requiere O₂ como aceptor final de electrones y no rinde más ATP.

4. La figura representa una parte del metabolismo celular: (a) ¿Son procesos anabólicos o catabólicos? ¿Por qué? (0.4). (b) ¿Cómo se denominan los procesos señalados con los números 1-2-3-4? (0.8). (c) ¿Los procesos 1, 2 y 3 están presentes en organismos fotosintéticos? ¿En qué partes de la célula ocurren los procesos 1-2-3? (0.6). (d) ¿En qué condiciones se produce el proceso número 4? (0.2).

(a)

Son procesos catabólicos porque liberan energía o liberan electrones de alto potencial (generan poder reductor), de modo que los productos tienen menos energía interna que los reactivos.

Aunque en realidad 4 consume poder reductor, de modo que los productos tienen mayor energía interna que los reactivos, por lo que en este caso se trata de un proceso anabólico.

(b)

1. Glucólisis.
2. Descarboxilación oxidativa.
3. Ciclo de Krebs.
4. Etapa reductora de la fermentación.

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(c)

Sí, porque también han de realizar la respiración celular para generar ATP que pueda ser utilizado en todos los procesos de trabajo metabólico, tanto en las células verdes como en las heterótrofas.

1. Citosol.
2. Matriz mitocondrial.
3. Matriz mitocondrial.

(d)

En anaerobiosis (ausencia de O₂).

2020

2. El esquema mostrado representa el resumen de dos importantes rutas metabólicas. Responda razonadamente a las siguientes preguntas: (a) ¿Qué nombre reciben las rutas metabólicas 1 y 2? Explíquelas brevemente (1,2). (b) ¿En qué lugar de la célula se desarrolla la ruta 1 y en qué lugar la ruta 2? (0,30). (c) En ciertas circunstancias, algunas células solo llevan a cabo la ruta número 1. De una explicación a este hecho (0,50).

(a y b)

• Glucólisis. En ella la glucosa es oxidada hasta 2 moléculas de piruvato. Se producen 2 moléculas de ATP y 2 de NADH como balance global. Es común a la respiracíon de la glucosa y a su fermentación. Se realiza en el citosol.
• Ciclo de Krebs. En él, las moléculas de acetil-coenzima A producidas bien en la descarboxilación oxidativa de la glucosa, bien en la β-oxidación de los ácidos grasos, son oxidadas hasta 2 moléculas de CO₂, con un rendimiento de 1 GTP, 3 NADH y 1 FADH₂; estos últimos coenzimas reducidos pasarán a la cadena respiratoria, tras la que, por fosforilación oxidativa, rendirán otros 11 ATP. Se realiza en la matriz mitocondrial.

(c) En ausencia de O₂ normalmente no puede haber cadena transportadora de electrones (salvo en el caso de las bacterias que realizan la respiración anaerobia). En este caso, con el fin de obtener algún rendimiento energético de la degradación oxidativa de la glucosa, se sigue la vía fermentativa en vez de la vía respiratoria. Aquella cuenta con una segunda y última etapa, la de reducción, en la que se produce un compuesto final de naturaleza orgánica (lactato, etanol), que actúa como aceptor final de electrones, y se regenera el NAD⁺.

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3. Con relación al esquema siguiente: (a) ¿Cuál es el nombre de los procesos metabólicos señalados con 1, 2, 3, 4, 5 y 6? (0,9). (b) ¿Cuáles de estos procesos son catabólicos? (0,6). (c) ¿En qué orgánulo celular se producen estas reacciones y en qué compartimentos? (0,5).

(a, b y c)

1. Descarboxilación oxidativa. Catabólico. Matriz mitocondrial.
2. β-oxidación de los ácidos grasos. Catabólico. Matriz mitocondrial.
3. Cliclo de Krebs. Catabólico. Matriz mitocondrial.
4. Cadena respiratoria. Catabólico. Membrana mitocondrial interna.
5. Fosforilación oxidativa. Anabólico. Membrana mitocondrial interna.
6. Transporte transmembrana de diversas sustancias, como el NADPH producido en la glucólisis. Ni anabólico ni catabólico. Membranas mitocondriales.

2019

1. En relación al catabolismo: (a) Enumerar las etapas de la respiración aerobia de la glucosa incluyendo su localización celular (0,75). (b) Por cada acetil-CoA que entra en el ciclo de Krebs, ¿Cuántas moléculas de NADH y FADH₂ se forman? (0,30). (c) Calcular el balance energético de la ß-oxidación de un ácido graso de 14 átomos de carbono (0,70).

(a)

• Glicólisis: citosol.
• Descarboxilación oxidativa: matriz mitocondrial.
• Ciclo de Krebs: matriz mitocondrial.
• Cadena respiratoria: membrana mitocondrial interna.
• Fosforilación oxidativa: membrana mitocondrial interna.

(b)

• NADH: 3
• FADH₂: 1

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(c)

• Activación del acido graso: -1 ATP.
• 6 vueltas a la hélice: 6 NADH → 18 ATP + 6 FADH₂ → 12 ATP = 30 ATP.
• 7 acetil-coenzima A: 7 x 12 ATP = 84 ATP.
• Total: 30 + 84 - 1 = 113 ATP.

3. Relacionado con el metabolismo celular: (a) Indique las moléculas iniciales y los productos finales de la glucolisis (0,6). (b) Nombre tres rutas de las que puede proceder el acetil-CoA que se incorpora al ciclo de Krebs (0,3). (c) ¿En qué orgánulo y en qué parte del mismo tiene lugar el ciclo de Krebs? Cite los coenzimas que se originan en esta etapa e indique su destino (0,85).

(a) Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H

(b)

• Descarboxilación oxidativa del piruvato.
• Hélice de Lynen (ß-oxidación de un ácido graso).
• Degradación oxidativa de los aminoácidos.

(c)

• En la matriz mitocondrial.
• NADH y FADH₂.
• Su destino es ceder pares de electrones a la cadena respiratoria para generar un gradiente quimiosmótico de protones que permita la fosforilación oxidativa.

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2018

2. Sobre el catabolismo, identifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y razone el por qué: (a) El ATP se sintetiza solo en condiciones aeróbicas (0,5). (b) Oxidación y reducción son reacciones que siempre ocurren a la vez (0,4). (c) El NAD⁺ es un compuesto oxidante (0,35). (d) En la glucólisis no se consume ATP, solo se produce (0,5).

a. Falsa. En el caso de las fermentaciones (y de la respiración anaerobia) se sintetiza en condiciones anaerobias.

b. Verdadera. Para que un compuesto se reduzca (gane electrones) es necesario que otro se oxide (que los pierda).

c. Verdadera. El NAD+ no puede donar electrones, sino tomarlos. Esto ha de hacerlo quitándoselos a otra molécula, a la que oxidará.

d. Falsa. En la glucólisis comienza consumiéndose ATP, aunque en menor cantidad del que se produce después. La afirmación solo es cierta si se considera la glucólisis en su conjunto.

3. En relación con la imagen adjunta, conteste las siguientes cuestiones: (a) ¿Qué coenzimas se reducen en la cadena de transporte de electrones? ¿En qué complejo enzimático ceden los electrones las coenzimas? (0,5). (b) Identifique el nombre de la molécula señalada con la letra A (0,25). (c) Explique, razonadamente, la relación entre la cadena de transporte de electrones y la síntesis de ATP (0,75).

(a) NADH (que cede 2 electrones al complejo I de la cadena respiratoria) y FADH₂ (que cede 2 electrones al complejo II de la cadena respiratoria).

(b) ATP sintasa.

(c) Cataliza la reacción: ADP + Pi → ATP. Lo hace gracias al flujo de protones a favor de gradiente químico desde el espacio intermembranoso a la matriz mitocondrial ("fuerza protón-motriz"). Este gradiente fue creado por el bombeo de protones al espacio intermembranoso en la cadena respiratoria, aprovechando la energía de los electrones cedidos a esta por los coenzimas reducidos NADH y FADH₂.

4. En relación al metabolismo: (a) ¿Defina los términos: anabolismo, catabolismo, fermentación, ruta anfibólica y lipolisis (0,5). (b) Describa las dos etapas de la fermentación alcohólica. Ponga un ejemplo de célula en la que puede tener lugar (0.75). (c) Indique dónde ocurre la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico y describa en qué consiste (0,50).

(a)

• Anabolismo: rutas metabólicas biosintéticas, que consumen energía, porque los productos tienen más energía interna que los reactivos.
• Catabolismo: rutas metabólicas degradativas, que liberan energía, porque los productos tienen menos energía interna que los reactivos.
• Fermentación: ruta catabólica en la que se degradan moléculas orgánicas ricas en energía (como la glucosa)…
  • de forma incompleta (el producto final es otra molécula orgánica, y no sustancias inorgánicas);
  • sin que haya una cadena transportadora de electrones, y
  • sin que se requiera O₂ como aceptor final de electrones.
• Ruta anfibólica: ruta que tiene una parte anabólica y una parte catabólica.
• Lipólisis: degradación de los lípidos por hidrólisis o por saponificación.

(b)

• Glucólisis: se degrada la glucosa a 2 moléculas de piruvato, con un rendimiento de 2 ATP, al tiempo que se reducen 2 moléculas de NADH.
• Fase de regeneración del NAD+: cada molécula de piruvato se degrada a 1 de etanol y 1 de CO₂, al tiempo que se oxida el NADH a NAD+.
• En las células de la levadura del pan: Saccaromycies cerevisiae.

(c)

• Sucede en la matriz mitocondrial.
• Consiste en la transformación del piruvato (producido en la glucólisis) en acetil-coenzima A. Requiere del concurso de una molécula de coenzima A, se libera una molécula de CO₂, y se reduce una molécula de NADH. Es un proceso llevado a cabo en varias etapas, en una de las cuales participa la enzima piruvato deshidrogenasa.

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2017

1. En relación con la imagen adjunta, conteste las siguientes cuestiones: (a) ¿Qué vía metabólica comprende el conjunto de reacciones que transforman la glucosa en ácido pirúvico? ¿Cómo se denominan las vías metabólicas que transforman el ácido pirúvico en ácido láctico y las que transforman el ácido pirúvico en etanol? (0,5). (b) Identificar el nombre de la molécula señalada con el número 1 y el de la vía metabólica señalada con el número 2. Indicar la localización celular del paso de pirúvico al compuesto 1 y de la vía metabólica 2 (0,5). (c) Explicar razonadamente cuál de los tres destinos del ácido pirúvico será más rentable para la célula desde el punto de vista de la obtención de energía (0,75).

(a) Glucólisis / Fermentación láctica / Fermentación alcohólica.

(b) Acetil-Coenzima A / Ciclo de Krebs / Matriz mitocondrial en ambos casos.

(c) Seguir el ciclo de Krebs. Las fermentaciones producen un balance neto de 2 ATP obtenidos en la fase de glucólisis. Pero la respiración aerobia produce un balance neto de 36 ATP:

• 2 ATP de la glucólisis.
• 6 ATP de los 2 NADH que se producen en la glucólisis.
• 6 ATP de los 2 NADH que se producen en la descarboxilación del piruvato.
• 2 GTP que se producen en cada una de las 2 vueltas del ciclo de Krebs.
• 18 ATP de los 6 NADH que se producen en las 2 vueltas al ciclo de Krebs.
• 4 ATP de los 2 FADH que se producen en las 2 vueltas al ciclo de Krebs.
• -2 ATP que hay que gastar para bombear los 2 NADH que se producen en la glucólisis a la matriz mitocondrial.

4. Durante la respiración aeróbica de la glucosa: (a) ¿Mediante qué procesos se forma CO₂ y en qué compartimento celular ocurre? (0,5). (b) ¿En qué procesos se originan NADH y FADH₂? (0,25). (c) Realice un dibujo indicando los diferentes componentes de la cadena respiratoria, su orden y el lugar de la célula donde se disponen (1,0).

(a) 2 en la descarboxilación oxidativa del piruvato y 4 en el ciclo de Krebs. Ambos en la matriz mitocondrial.

(b) En los siguientes:

• 2 NADH se producen en la glucólisis.
• 2 NADH se producen en la descarboxilación del piruvato.
• 6 NADH se producen en las 2 vueltas al ciclo de Krebs.
• 2 FADH₂ se producen en las 2 vueltas al ciclo de Krebs.

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(c)

• Complejo I → Complejo II → Coenzima Q → Complejo III → Citocromo c → Complejo IV.
• En la membrana mitocondrial interna.

2016

2. Respecto al esquema adjunto: (a) ¿Se trata de un proceso anabólico o catabólico? ¿Por qué? (1). (b) Nombre los procesos señalados con los números 1, 2 y 3 e indique exactamente dónde se realiza cada uno de los procesos (3). (c) ¿En qué punto se interrumpiría la ruta en caso de no haber oxígeno? ¿Qué otro proceso alternativo ocurriría en ese caso? Explique en qué consiste este proceso y cite dos posibles productos finales diferentes (5). (d) Razone brevemente si se produciría más energía en ausencia o en presencia de oxígeno (1).

(a) Catabólico. Porque se pasa de moléculas más organizadas, con más energía interna (glucosa) a moléculas más sencillas, con menos energía interna (CO₂, H₂O). Esto se ve en que el proceso libera la energía que permite la formación de GTP y ATP.

(b)

1. Glucólisis, citosol;
2. Ciclo de Krebs, estroma de las mitocondrias;
3. Cadena respiratoria, membrana mitocondrial interna.

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(c) Respuestas:

• No podría realizarse la cadena respiratoria, ya que el O₂ es el aceptor final de electrones; el proceso probablemente se interrumpiría en la descarboxilación oxidativa del piruvato.
• Fermentación. Es una degradación incompleta de la glucosa, que se realiza en ausencia de O₂, que tiene un rendimiento energético muy bajo (2 ATP por cada molécula de glucosa) y que da como resultado final moléculas orgánicas, como el etanol o el ácido láctico.

(d) En presencia de O₂ se realiza la respiración celular y el rendimiento es de 36 ATP. En presencia de O₂ se realiza la fermentación y el rendimiento es de 2 ATP. Ambas comparten la fase de glucólisis, que genera los 2 ATP que rinde la fermentación. Pero la respiración tiene 2 etapas adicionales (la descarboxilación oxidativa y el ciclo de Krebs) que rinden tanto ATP/GTP como poder reductor, que servirá a su vez para generar aún más ATP por fosforilación oxidativa.

4. En relación al catabolismo: (a) Indique la ubicación celular de los siguientes procesos catabólicos: i) ciclo de Krebs, (ii) glucólisis; iii) β-oxidación; iv) reacción de piruvato a acetil-CoA (2). (b) ¿Qué dos coenzimas ceden electrones a la cadena respiratoria? (1). (c) ¿Qué se entiende por fosforilación oxidativa? Indique en qué orgánulo y en qué parte específica del orgánulo se lleva a cabo (3). (d) Especifique qué productos se generan y en qué número como resultado de la β-oxidación de un ácido graso saturado de 20 átomos de carbono (4).

(a) Respuestas:

• Krebs: matriz mitocondrial.
• Glucólisis: citosol.
• ß-oxidación: matriz mitocondrial.
• Descarboxilación oxidativa: matriz mitocondrial.

(b) FADH₂ y NADH.

(c) A la generación de ATP por ATP-sintasas gracias a la fuerza protón-motriz. Esta es la tendencia de retorno a la matriz mitocondrial de los H⁺ bombeados previamente por la cadena respiratoria al espacio intermembranoso en contra de gradiente. Sucede en la membrana mitocondrial interna.

(d) Respuestas:

• 9 vueltas a la hélice: 9 NADH → 27 ATP + 9 FADH₂ → 18 ATP = 45 ATP.
• 10 acetil-coenzima A: 10 x 12 ATP = 120 ATP.
• Total: 120 + 45 = 165 ATP.
• Se producen también 20 moléculas de CO₂ (tantas como átomos de C tenía el ácido graso).

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2015

1. En relación a la respiración celular: (a) Explique en qué consiste (1). (b) Cite sus 3 etapas principales e indique en qué compartimento celular tiene lugar cada una de ellas (3). (c) En la fosforilación oxidativa, ¿qué moléculas actúan como donadores de electrones? ¿Quién es el aceptor final de esos electrones? (3). (d) Respecto a la ATP sintasa indique (3): i) su localización; ii) a qué está acoplada la producción de ATP por esta enzima; iii) dónde se libera el ATP que produce.

(a) Es la degradación de pequeñas biomoléculas orgánicas ricas en energía, tales como la glucosa y los ácidos grasos, para poder obtener, en última instancia, moléculas de ATP capaces de realizar trabajo celular útil. En el proceso se consume O₂ y se desprende CO₂ y H₂O.

(b)

• Glucólisis: citosol.
• Descarboxilación oxidativa: matriz mitocondrial.
• Ciclo de Krebs: matriz mitocondrial.
• Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa: membrana mitocondrial interna.

(c)

• NADH y FADH₂.
• O₂.

(d)

• Membrana mitocondrial interna.
• A la fuerza protón-motriz del rretorno de los H⁺ a la matriz desde el espacio intermembranoso.
• En la matriz mitocondrial.

2. Respecto a la β-oxidación de los ácidos grasos: (a) Explique en qué consiste y dónde tiene lugar (3). (b) Indique los productos finales que se generan y el número de ciclos necesarios para la oxidación completa de un ácido graso de 16 átomos de carbono (4). (c) ¿Cuál es el destino de dichos productos finales? (3).

(a) En el catabolismo o degradación oxidativa de los ácidos grasos hasta acetil-coenzima A, la cual genera GTP y nucleótidos reducidos (FADH₂ y NADH), que a su vez generarán ATP en la cadena respiratoria. Tiene lugar en la matriz mitocondrial.

(b) Se necesitan 7 ciclos [(n-2)/2]. En cada ciclo se produce 1 FADH y 1 NADH. En cada ciclo también se produce un acetil-coenzima A, salvo en el último que se producen 2. Es decir: 7 FADH₂, 7 NADH y 8 acetil-coenzima A.

(c) Los 8 acetil-coenzima A entran en el ciclo de Krebs, donde cada uno genera 1 GTP, 1 FADH₂ y 3 NADH. Posteriormente, todas las moléculas de FADH₂ y NADH se oxidan en la cadena respiratoria. Cada una de las primeras rinde 2 ATP y cada una de las segundas rinde 3 ATP. En total se producen 130 ATP.

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3. En el siguiente esquema se representan varias rutas metabólicas: (a) Identificar las moléculas numeradas como I y II (2). (b) ¿Qué nombre reciben las rutas metabólicas A, B, C, D y E? (5). (c) En que compartimento celular tienen lugar las rutas A, C y D (2). (d) Dónde se acumula el glucógeno en el organismo (1).

(a)

I: Glucosa.
II: Acetil-coenzima A.

(b)

A: Glucólisis.
B: Gluconeogénesis.
C: Ciclo de Krebs.
D: Hélice de Lynen o ß-oxidación.
E: Glucogenogénesis.

(c)

A: Citoplasma.
C: Matriz mitocondrial.
D: Matriz mitocondrial.

(d) En el REl de las células musculares y hepáticas.

2014

1. Respecto al metabolismo de los glúcidos: (a) En relación a la glucólisis: ¿Cuál es el producto final que se obtiene? ¿Cuál es el balance de ATP y poder reductor? ¿En qué compartimento tiene lugar? ¿Qué dos destinos pueden sufrir las moléculas que se obtienen en el proceso de la glucolisis? ¿Qué diferencias hay entre ellos en términos de necesidad de oxígeno y producción de ATP? (8). (b) En relación a la gluconeogénesis: ¿En qué consiste? ¿Presenta un balance energético positivo (producción) o negativo (consumo)? ¿Por qué? (2).

(a)

• Piruvato.
• Se sintetizan 2 ATP y se reducen 2 NADH.
• En el citosol.
• Respiración celular y fermentación.
• La respiración celular requiere oxígeno y, en conjunto con la glucólisis, se producen 36 ATP.
• La fermentación no requiere oxígeno y no produce más ATP.

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(b)

• Consiste en la síntesis de nueva glucosa a partir de piruvato; es un proceso inverso a la glucólisis.
• Su balance energético es negativo, ya que al ser un proceso anabólico (en el que se sintetiza una molécula compleja a partir de precursores sencillos) consume energía.

2. Respecto a la mitocondria: (a) Indique qué elementos la componen (2). (b) Cite 3 procesos metabólicos que se lleven a cabo en la mitocondria y especifique en qué localización de la mitocondria tienen lugar (3). (c) ¿Qué es la β-oxidación de los ácidos grasos? Indique los productos finales que se generan y el número de ciclos necesarios para la oxidación completa de un ácido graso de 18 átomos de carbono (5).

(a)

• Membrana mitocondrial externa;
• Espacio intermembranoso;
• Membrana mitocondrial interna, con crestas;
• Matriz mitocondrial, con ADN circular y ribosomas.

(b)

• ß-oxidación de los ácidos grasos y Ciclo de Krebs, en la matriz;
• Cadena respiratoria, en la m.m.i.

(c)

• Su degradación a acetil-coenzima-A.
• Hacen falta 8 ciclos.
• En cada uno se produce un FADH₂ y un NADH, por lo que en total se producen 8 FADH₂ y 8 NADH₂. Además, en el conjunto de los ciclos se producen 9 acetil-CoA.

3. Respecto a la β-oxidación de los ácidos grasos: (a) ¿En qué orgánulos de la célula eucariota se desarrolla este proceso? (2). (b) ¿Qué moléculas se liberan por cada vuelta del ciclo? (3). (c) ¿Cuál es el resultado final de la β-oxidación de un ácido graso de 16 átomos de C? (3). (d) ¿Qué procesos metabólicos tienen lugar después de la β-oxidación de los ácidos grasos para obtener los productos CO₂, H₂O y ATP? (2).

(a) En las mitocondrias.

(b) Un FADH₂, un NADH y un acetil-coenzima A (salvo en la última vuelta que se producen 2 acetil-CoA).

(c) 7 vueltas: 7 NADH + 7 FADH₂ + 8 acetil-coenzima A.

(d) Cada acetil-coenzima A entra en el ciclo de Krebs, que libera CO₂, GTP y coenzimas reducidos. Luego, los coenzimas reducidos entran en la cadena respiratoria, que libera ATP (por fosforilación oxidativa) y H₂O (al recoger el O₂ los electrones de la cadena).

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2013

1. En relación a la glucolisis responda: (a) ¿En qué lugar de la célula ocurre? (b) ¿Cuál es el producto inicial y final? (c) ¿Es un proceso anabólico o catabólico? Razone la respuesta. (d) ¿Depende de oxígeno? (e) ¿Cuál es el balance energético de la reacción?

(a) En el citosol.

(b)

• Glucosa
• Piruvato.

(c) Catabólico: desprende energía y se pasa de una molécula más compleja a 2 más sencillas (es un proceso, por tanto, degradativo).

(d) No. Se puede realizar en usencia de oxígeno.

(e)

• 2 ADP + 2 P_i → 2 ATP
• 2 NAD⁺ + 2 H⁺ + 2 e^- → 2 NADPH + H⁺

2. (a) Describa la estructura de la mitocondria ilustrándola con un dibujo en el que se indique todos sus componentes (4). (b) ¿Dónde se localiza la ATP sintasa, cuál es su función y cómo actúa? (3). (c) ¿En qué lugar ocurre la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico y en qué consiste? (2). (d) ¿Cuál es la localización de la cadena respiratoria? (1).

(a) Señalar que el ADN es circular y los ribosomas son 70 S.

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(b)

• En las crestas de la membrana miticondrial interna.
• Cataliza la reacción: ADP + Pi → ATP
• Lo hace gracias al flujo de protones a favor de gradiente químico desde el espacio intermembranoso a la matriz mitocondrial ("fuerza protón-motriz"). Este gradiente fue creado por el bombeo de protones al espacio intermembranoso en la cadena respiratoria, aprovechando la energía de los electrones cedidos a esta por los coenzimas reducidos NADH y FADH₂.

(c)

• En la matriz mitocondrial.
• En la transformación del piruvato en acetil-coenzima A, en una reacción en la que se consume coenzima A, se desprende una molécula de CO₂ y se reduce una molécula de NADH.

(d) La membrana mitocondrial interna.

2012

1. En la fosforilación oxidativa: (a) Indique qué es la ATP sintasa, su localización y su función (3). (b) Explique en qué se basa la teoría quimiosmótica de Mitchell (4). (c) ¿Cuántas moléculas de ATP se generan a partir de una molécula de NADH y de una de FADH₂ en la cadena de fosforilación oxidativa? (1). (d) Señale cual es el dador y aceptor final de electrones (2).

(a)

• Es una enzima.
• Se localiza en las crestas de la membrana miticondrial interna.
• Cataliza la reacción: ADP + P_i → ATP

(b) La teoría quimiosmótica de Mitcell dice que la ATP sintasa hace su trabajo gracias al flujo de protones a favor de gradiente químico desde el espacio intermembranoso a la matriz mitocondrial ("fuerza protón-motriz"). Este gradiente fue creado por el bombeo de protones al espacio intermembranoso en la cadena respiratoria, aprovechando la energía de los electrones cedidos a esta por los coenzimas reducidos NADH y FADH₂.

(c) 3 por cada NADH y 2 por cada FADH₂.

(d)

• En la cadena respiratoria, los dadores de electrones son los coenzimas reducidos NADH y FADH₂. En el conjunto de la respiración, el dador inicial de electrones es la molécula de glucosa o de ácido graso que se oxida.
• El aceptor final de electrones (tanto en la cadena respiratoria como en el conjunto de la respiración) es la molécula de O₂, que los recoge junto a 2 H⁺, y se transforma en H₂O.

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2. Respecto a la ruta de oxidación de los ácidos grasos: (a) Indique los productos que se generan resultado de la β-oxidación de un ácido graso saturado de 16 átomos de C (6). (b) ¿En qué compartimento celular se produce? (1). (c) Explique el destino del acetil-CoA y de los coenzimas FADH₂ y NADH (3).

(a)

• Se necesitan 7 ciclos: (n-2)/2.
• En cada ciclo se produce 1 FADH₂ y 1 NADH.
• En cada ciclo también se produce un acetil-coenzima A, salvo en el último que se producen 2.
  • Es decir: 7 FADH₂, 7 NADH y 8 moléculas de acetil-coenzima A.

(b) En la matriz mitocondrial.

(c)

• Los 8 acetil-coenzima A entran en el ciclo de Krebs, donde se oxidan sus átomos de C, y donde cada uno genera 1 GTP, 1 FADH₂ y 3 NADH.
• Posteriormente, todas las moléculas de FADH₂ y NADH se oxidan en la cadena respiratoria. Cada una de las primeras rinde 2 ATP y cada una de las segundas rinde 3 ATP.

4. Observe la secuencia de las reacciones expresadas en el esquema y responda a las siguientes preguntas: (a) ¿De qué proceso se trata y en qué condiciones tiene lugar? (1). (b) Describe el proceso y comenta la secuencia de reacciones (3). (c) ¿Qué organismos realizan este proceso? (2). (d) Establece alguna comparación sobre la energía obtenida en este caso, con la que se obtendría en otras formas de catabolizar la glucosa (4).

(a)

• Es la fermentación alcohólica.
• Tiene lugar en anaerobiosis.

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(b)

La fermentación es una ruta catabólica en la que se degradan moléculas orgánicas ricas en energía (como la glucosa)…

• de forma incompleta (el producto final es otra molécula orgánica, y no sustancias inorgánicas);
• sin que haya una cadena transportadora de electrones, y
• sin que se requiera O₂ como aceptor final de electrones.

La 1ª etapa es la glucólisis, y es donde se produce todo el rendimiento energético de la fermentación (2 ATP). En ella, como la glucosa se oxida a piruvato, el NAD⁺ se reduce a NADH.

En la 2ª etapa el NADH ha de volver a su estado oxidado para que se pueda continuar con la fermentación de más moléculas de glucosa. Para ello el piruvato ha de reducirse a alguna otra molécula, en este caso el etanol. Como cada molécula de etanol tiene 2 C y cada molécula de piruvato tiene 3 C, pues se desprenden 2 moléculas de CO₂.

(c)

La realizan microorganismos anaerobios o microaerófilos como la levadura Saccharomyces cerevisiae durante la producción del vino o la bacteria Lactobacillus bulgaricus durante la producción del yogur.

(d)

De degradarse la glucosa mediante la respiración aerobia, se produciría un total de 36 ATP, 18 veces más que por vía fermentativa.

2011

1. Relacionado con la β-oxidación de los ácidos grasos: (a) ¿En qué orgánulo/s se produce? (2). (b) Explicar la función de la carnitina en el catabolismo de los ácidos grasos (1). (c) A partir de un ácido graso saturado de 18 átomos de carbono, ¿cuántas moléculas de acetil-CoA se liberan? ¿Cuántos FADH₂ y NADH se generan? (4). (d) ¿Cuál es el destino de las moléculas de acetil-CoA, del FADH₂ y NADH originadas en la β-oxidación de los ácidos grasos dentro de la respiración aerobia de los ácidos grasos? (3).

(a) En las mitocondrias.

(b) Transporta a los ácidos grasos al interior de las mitocondrias.

(c)

• 9 moléculas de acetil-CoA.
• 8 FADH₂ en un total de 8 ciclos de β-oxidación.
• 8 NADH en un total de 8 ciclos de β-oxidación.

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(d)

• El destino de las moléculas de acetil-CoA es entrar en el ciclo de Krebs, donde cada uno genera 1 GTP, 1 FADH₂ y 3 NADH.
• El destino del FADH₂ y el NADH es ceder pares de electrones a la cadena respiratoria para generar un gradiente quimiosmótico de protones que permita la fosforilación oxidativa, a través de la cual, cada una de las primeras rinde 2 ATP y cada una de las segundas rinde 3 ATP.

3. Con referencia a la respiración celular y a la fermentación: (a) ¿Qué tienen en común estos dos procesos catabólicos? (b) ¿Ambos procesos tienen el mismo requerimiento de oxígeno? ¿Por qué? (c) ¿A qué se debe la diferencia en su rendimiento energético? (d) ¿Cuáles son los productos finales de estos procesos?

(a)

Ambos son procesos catabólicos por los que se degrada oxidativamente la glucosa para obtener energía química (ATP).

(b)

No. La respiración aerobia necesita O₂ porque esta molécula es el último aceptor de electrones al final de la cadena transportadora de electrones (o cadena respiratoria). Pero en una fermentación ni hay cadena transportadora de electrones ni el O₂ es el último aceptor de electrones; lo es la molécula orgánica que constituye el producto final de la fermentación (el ácido láctico o el etanol, por ejemplo). Por lo tanto no requiere O₂.

(c)

• Ambos procesos comparten la etapa inicial, que es la glucólisis, en la que se producen 2 ATP (como balance energético neto) y 2 moléculas de piruvato (como producto final).
• Pues bien, en una fermentación no se produce más ATP, porque la etapa que queda ni siquiera es oxidativa: el piruvato se reduce para poder oxidar el NADH a NAD+ y que así se puedan seguir fermentando más moléculas de glucosa.
• Pero en una respiración el piruvato se sigue degradando oxidativamente hasta el final, hasta convertirse en moléculas inorgánicas, y además los NADH y FADH₂ producidos en todo el proceso se utilizan para generar aún más ATP mediante la cadena respiratoria, lo que acaba dando un resultado neto global de 36 ATP.

(d)

• Respiración aerobia: 6 H₂O y 6 CO₂.
• Fermentación: 2 Ácido láctico / 2 Etanol + 2 CO₂ (según sea fermentación láctica o alcohólica).