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Anabolismo y fotosíntesis

El anabolismo es la vertiente constructiva del metabolismo: el conjunto de rutas que, consumiendo energía (ATP) y poder reductor (NADPH), sintetizan biomoléculas complejas a partir de precursores sencillos. Este apunte cubre íntegramente el saber básico correspondiente del Bloque D del currículo de Biología de 2.º de Bachillerato (RD 243/2022): las rutas de anabolismo heterótrofo (síntesis de aminoácidos, proteínas y ácidos grasos), el anabolismo autótrofo por excelencia —la fotosíntesis, con su fase luminosa en los tilacoides y su fase oscura o ciclo de Calvin en el estroma del cloroplasto—, la quimiosíntesis y la clasificación de los organismos según su tipo de metabolismo. Todo el contenido es plenamente evaluable en la fase de acceso de la Selectividad/PAU.

4 secciones~22 min de lectura4 competenciasRevisado · 07/2026

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Perfil de examen

Identifica y clasifica los distintos tipos de organismos fotosintéticosLocaliza a nivel subcelular dónde se llevan a cabo las fases del anabolismo, destacando los procesos que tienen lugarValora el papel biológico de los organismos quimiosintéticosSitúa a nivel celular y de orgánulo las rutas de síntesis, diferenciando los enzimas y moléculas más importantes

Operadores:defineexplicalocalizaclasificacomparajustificainterpretarelacionarazonavalora

nivel básico

Como materia de modalidad, la Biología de 2.º exige dominar el concepto de anabolismo, localizar las fases de la fotosíntesis en su compartimento del cloroplasto (tilacoide / estroma) y describir cualitativamente la fase luminosa, el ciclo de Calvin, la quimiosíntesis y la clasificación metabólica de los organismos.

nivel avanzado

La profundización propia de quien la elige como materia troncal de la rama de Ciencias incluye relacionar la fase luminosa con la fase oscura como acoplamiento energético (ATP y NADPH alimentan la fijación del CO₂), justificar el rendimiento de tres vueltas del ciclo de Calvin por triosa y conectar las rutas anabólicas heterótrofas con los intermediarios del catabolismo.

Profundidad

Texto

Contenido · 4 secciones

Anabolismo y fotosíntesis

4 secciones16 puntos clave7 fórmulas16 errores típicos

Anabolismo heterótrofo: síntesis de aminoácidos, proteínas y ácidos grasos#

~5 min de lecturaEstándarBOE-A-2022-5521 · Anexo II · Biología (2.º de Bachillerato) · Saberes básicos, bloque D (Metabolismo): «Principales rutas de anabolismo heterótrofo (síntesis de aminoácidos, proteínas y ácidos grasos) y autótrofo (fotosíntesis y quimiosíntesis): importancia biológica.»

El anabolismo es la vertiente constructiva o biosintética del metabolismo: a partir de precursores sencillos construye las macromoléculas que la célula necesita para crecer, repararse y reproducirse. Es, por tanto, un proceso reductor (las moléculas que se forman están más reducidas que sus precursores), endergónico (consume energía) y divergente, porque desde unos pocos metabolitos de partida se sintetiza una enorme variedad de productos. Su combustible es el ATP (energía) y, sobre todo, el NADPH (poder reductor anabólico), que no debe confundirse con el NADH del catabolismo (Fig. 1).

El anabolismo: biosíntesis reductora a partir de precursores sencillos

Fig. 1 ↓

El anabolismo heterótrofo es el que realizan los organismos heterótrofos —y también las células autótrofas en su vertiente biosintética— a partir de moléculas orgánicas previamente obtenidas: usa como precursores intermediarios procedentes del catabolismo (piruvato, acetil-CoA, intermediarios del ciclo de Krebs) para fabricar las biomoléculas propias. Frente al anabolismo autótrofo (la fotosíntesis), que parte de materia inorgánica (CO₂), el heterótrofo parte de materia orgánica. El currículo te pide conocer tres rutas representativas: la síntesis de aminoácidos, la de proteínas y la de ácidos grasos.

La síntesis de aminoácidos parte de esqueletos carbonados tomados de rutas centrales (como el α-cetoglutarato o el oxalacetato del ciclo de Krebs) a los que se incorpora un grupo amino. El proceso clave es la transaminación: una transaminasa transfiere el grupo amino de un aminoácido (frecuentemente el glutamato) a un cetoácido, generando un nuevo aminoácido. Conviene recordar que el ser humano puede sintetizar los aminoácidos no esenciales, pero debe obtener los esenciales a través de la dieta, porque carece de las rutas para fabricarlos. La síntesis de proteínas propiamente dicha es la traducción —la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos en los ribosomas siguiendo la información del ARNm—, un proceso muy endergónico que consume ATP y GTP.

La síntesis de ácidos grasos (lipogénesis) tiene lugar en el citosol y construye la cadena hidrocarbonada añadiendo unidades de dos carbonos procedentes del acetil-CoA. Es, en cierto modo, la ruta «inversa» de la β-oxidación, pero NO es idéntica a ella: ocurre en un compartimento distinto (citosol frente a matriz mitocondrial), usa enzimas diferentes (el complejo ácido graso sintasa) y consume NADPH como poder reductor, mientras que la β-oxidación producía NADH y FADH₂. Que catabolismo y anabolismo de un mismo tipo de molécula sigan rutas separadas permite a la célula regularlos de forma independiente y evitar ciclos fútiles. La importancia biológica del anabolismo heterótrofo es total: sin él no habría renovación de proteínas, ni almacenamiento de grasa de reserva, ni crecimiento.

Vocabulario

→ Tarjetas

gluconeogénesissíntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos
glucogenogénesissíntesis de glucógeno a partir de glucosa
transaminacióntransferencia de un grupo amino para formar un aminoácido
aminoácido esencialaminoácido que el organismo no sintetiza y debe tomar de la dieta
NADPHcoenzima que aporta el poder reductor de las rutas biosintéticas

Transaminación (síntesis de aminoácidos)

\text{Glutamato} + \text{cetoácido} \xrightarrow{\;\text{transaminasa}\;} \alpha\text{-cetoglutarato} + \text{aminoácido}

Una transaminasa transfiere el grupo amino del glutamato a un cetoácido, generando un nuevo aminoácido y liberando el esqueleto carbonado del glutamato (α-cetoglutarato). Es la reacción clave de la síntesis de aminoácidos no esenciales.

Lipogénesis (síntesis de ácidos grasos)

n\;\text{Acetil-CoA} + \text{NADPH} + \text{ATP} \longrightarrow \text{ácido graso} + \text{CoA} + \text{NADP}^{+} + \text{ADP}

La cadena del ácido graso se alarga de dos en dos carbonos a partir del acetil-CoA, en el citosol, consumiendo ATP y NADPH. El esquema es cualitativo: resalta el origen del carbono (acetil-CoA) y el poder reductor empleado (NADPH).

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Ejemplo resuelto

Clasificar rutas y poder reductor en el anabolismo heterótrofo

Para cada uno de los siguientes procesos, indica si es anabólico o catabólico, en qué compartimento celular ocurre y qué coenzima (NADH o NADPH) está implicada: (a) síntesis de un ácido graso a partir de acetil-CoA; (b) β-oxidación de un ácido graso; (c) síntesis de un aminoácido no esencial por transaminación.

(a) Síntesis de ácido graso
Construcción de una macromolécula a partir de unidades de dos carbonos: es ANABÓLICA, ocurre en el CITOSOL y consume NADPH como poder reductor.
(b) β-oxidación
Degradación del ácido graso de dos en dos carbonos: es CATABÓLICA, ocurre en la MATRIZ MITOCONDRIAL y produce NADH (y FADH₂).
(c) Transaminación
Formación de un aminoácido nuevo transfiriendo un grupo amino: es ANABÓLICA (biosíntesis); se da en el citosol y mitocondria; no requiere NADPH (su clave es el grupo amino donado por el glutamato).

Resultado: (a) anabólica, citosol, NADPH; (b) catabólica, matriz mitocondrial, NADH/FADH₂; (c) anabólica (transferencia de grupo amino, no de poder reductor).

Errores frecuentes

Decir que la síntesis de ácidos grasos «es la β-oxidación al revés»: aunque ambas manejan unidades de acetil-CoA, ocurren en compartimentos distintos (citosol frente a matriz), usan enzimas distintas y la síntesis consume NADPH mientras la β-oxidación produce NADH y FADH₂.
Confundir NADPH (poder reductor de la biosíntesis) con NADH (poder reductor del catabolismo destinado a la cadena respiratoria).
Confundir glucogenogénesis con glucogenólisis: la primera CONSTRUYE glucógeno (anabólica); la segunda lo DEGRADA (catabólica).
Decir que el anabolismo es simplemente el catabolismo invertido: las rutas son distintas, con enzimas propias y pasos irreversibles diferentes, lo que permite regularlas por separado.

Repaso activo

Explica en qué se diferencia el anabolismo heterótrofo del autótrofo atendiendo al tipo de precursor que utiliza cada uno. A continuación, describe brevemente las tres rutas de anabolismo heterótrofo que recoge el currículo (aminoácidos, proteínas y ácidos grasos), indicando para cada una su precursor de partida y el compartimento celular en el que ocurre.

Practicar con ejercicios afines50 preguntas de este tema

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

Fotosíntesis: la fase luminosa en los tilacoides#

~6 min de lecturaProfundizaciónBOE-A-2022-5521 · Anexo II · Biología (2.º de Bachillerato) · Saberes básicos, bloque D (Metabolismo): «Principales rutas de anabolismo heterótrofo (síntesis de aminoácidos, proteínas y ácidos grasos) y autótrofo (fotosíntesis y quimiosíntesis): importancia biológica.»

La fotosíntesis es la ruta de anabolismo autótrofo por excelencia: convierte la energía luminosa en energía química y fija el carbono inorgánico (CO₂) en moléculas orgánicas. La realizan las plantas, las algas y las cianobacterias, y constituye la entrada de materia y energía en casi todos los ecosistemas. En los organismos eucariotas tiene lugar en el cloroplasto y se divide en dos fases acopladas: la fase luminosa (dependiente de la luz), que ocurre en la membrana de los tilacoides, y la fase oscura o ciclo de Calvin, que ocurre en el estroma. Es fundamental localizar cada fase en su compartimento (Fig. 2).

El cloroplasto: localización de las dos fases de la fotosíntesis

Fig. 2 ↓

La fase luminosa se desarrolla en las membranas de los tilacoides, donde se encuentran los pigmentos fotosintéticos (sobre todo la clorofila) organizados en dos complejos llamados fotosistemas: el fotosistema II (PSII) y el fotosistema I (PSI). Cuando la luz incide sobre los pigmentos, sus electrones se excitan y son cedidos a una cadena de transporte de electrones situada en la propia membrana tilacoidal. El proceso global de esta fase es la fotofosforilación: el uso de la energía de la luz para fabricar ATP, además de NADPH (Fig. 3).

Esquema en Z de la fase luminosa (fotofosforilación acíclica)

Fig. 3 ↓

El recorrido de los electrones en la fotofosforilación acíclica (la principal) sigue el llamado «esquema en Z». La luz excita el PSII; el electrón perdido se repone gracias a la fotólisis del agua, la rotura de la molécula de agua que libera O₂ (el oxígeno que respiramos procede de aquí), protones y electrones. El electrón excitado viaja por la cadena de transporte hasta el PSI, donde una nueva absorción de luz lo reexcita; finalmente reduce el NADP⁺ a NADPH. Paralelamente, el transporte de electrones bombea protones al interior del tilacoide, creando un gradiente que la ATP-sintasa aprovecha para sintetizar ATP por quimiósmosis, igual que en la mitocondria.

Existe también una fotofosforilación cíclica que solo implica al PSI: el electrón excitado vuelve a la cadena en lugar de reducir NADP⁺, de modo que se sintetiza ATP pero NO se forma NADPH ni se libera O₂. Su función es ajustar la proporción ATP/NADPH a las necesidades del ciclo de Calvin, que consume más ATP que NADPH. En resumen, los productos de la fase luminosa son el ATP y el NADPH —que se cederán a la fase oscura— y, como subproducto de la fotólisis del agua, el oxígeno molecular que se libera a la atmósfera.

Vocabulario

→ Tarjetas

tilacoidesáculo membranoso del cloroplasto donde ocurre la fase luminosa
fotosistemacomplejo de pigmentos y proteínas que capta la luz
pigmento dianaclorofila que cede el electrón excitado a la cadena
fotólisis del aguarotura del agua por la luz que libera electrones, protones y oxígeno
fotofosforilaciónsíntesis de ATP impulsada por la energía luminosa
estromamedio interno del cloroplasto donde ocurre el ciclo de Calvin

Fotólisis del agua

2\,\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\;\text{luz}\;} \text{O}_2 + 4\,\text{H}^{+} + 4\,e^{-}

La energía de la luz rompe la molécula de agua en el fotosistema II; los electrones liberados reponen los que el PSII ha cedido, los protones contribuyen al gradiente y el oxígeno se desprende como subproducto. De aquí procede todo el O₂ atmosférico de origen fotosintético.

Balance de la fase luminosa (acíclica)

\text{ADP} + \text{P}_i + \text{NADP}^{+} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\;\text{luz}\;} \text{ATP} + \text{NADPH} + \text{H}^{+} + \tfrac{1}{2}\,\text{O}_2

Resumen de la fotofosforilación acíclica: con la energía de la luz se fabrican ATP y NADPH y se desprende oxígeno procedente del agua. Estos productos energéticos se cederán a la fase oscura para fijar el CO₂.

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Ejemplo resuelto

Interpretar el origen del oxígeno y los productos de la fase luminosa

Se ilumina un cultivo de cloroplastos aislados en presencia de agua marcada con un isótopo de oxígeno (¹⁸O). Tras un tiempo, se detecta el isótopo en el gas desprendido. (a) Justifica este resultado. (b) Indica los tres productos de la fase luminosa y el compartimento donde se forman. (c) Razona cuál de esos productos NO se forma en la fotofosforilación cíclica.

(a) Origen del oxígeno
El O₂ desprendido procede de la fotólisis del agua, no del CO₂. Por eso el ¹⁸O del agua marcada aparece en el oxígeno gaseoso, lo que demuestra experimentalmente el origen acuoso del O₂.
(b) Productos y lugar
La fase luminosa produce ATP, NADPH y O₂, todo ello en la membrana de los tilacoides.
(c) En la vía cíclica
La fotofosforilación cíclica solo implica al PSI: genera ATP pero no reduce el NADP⁺ ni rompe el agua, así que NO se forma NADPH (ni se libera O₂).

Resultado: (a) el O₂ viene del agua (lo prueba el ¹⁸O); (b) ATP, NADPH y O₂ en la membrana tilacoidal; (c) en la vía cíclica no se forma NADPH (ni O₂).

Errores frecuentes

Decir que el O₂ liberado procede del CO₂: el oxígeno desprendido proviene de la fotólisis del AGUA, no del dióxido de carbono (el CO₂ se fija después, en la fase oscura).
Situar la fase luminosa en el estroma: ocurre en la membrana de los tilacoides; en el estroma transcurre la fase oscura (ciclo de Calvin).
Decir que el fotosistema I actúa antes que el II: el orden de los electrones es PSII → cadena → PSI, y la numeración solo refleja el orden en que se descubrieron.
Afirmar que la fotofosforilación cíclica produce NADPH: la cíclica produce SOLO ATP; el NADPH sale de la acíclica.

Repaso activo

En un experimento con un alga verde iluminada se mide el desprendimiento de oxígeno. Razona de dónde procede ese O₂, en qué fase y en qué compartimento del cloroplasto se origina, y explica qué dos moléculas energéticas se producen junto a él en esa misma fase y para qué se utilizarán después.

Practicar con ejercicios afines50 preguntas de este tema

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos (Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob)

Fotosíntesis: la fase oscura (ciclo de Calvin) en el estroma#

La fase oscura, también llamada ciclo de Calvin o ciclo de fijación del carbono, transcurre en el estroma del cloroplasto. Su nombre («oscura») es engañoso: NO requiere luz directamente, pero sí depende por completo del ATP y el NADPH que la fase luminosa ha fabricado; por eso solo funciona, en la práctica, mientras hay luz. En esta fase se fija el CO₂ atmosférico y se reduce hasta formar glúcidos, es decir, se transforma la energía química de la fase luminosa en materia orgánica estable (Fig. 4).

Las tres etapas del ciclo de Calvin

Fig. 4 ↓

El ciclo se inicia con la fijación del CO₂: la enzima RuBisCO (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa) une una molécula de CO₂ a un azúcar de cinco carbonos, la ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP). El compuesto de seis carbonos resultante es inestable y se escinde de inmediato en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA), de tres carbonos. La RuBisCO es la enzima más abundante de la biosfera, lo que da idea de la escala planetaria de este proceso.

A continuación viene la fase de reducción: el 3-PGA se fosforila con el ATP y se reduce con el NADPH —ambos aportados por la fase luminosa— hasta gliceraldehído-3-fosfato (G3P), una triosa fosfato. El G3P es el producto neto del ciclo: a partir de él la célula sintetiza glucosa y el resto de glúcidos, así como precursores de otras biomoléculas. Es aquí donde el carbono inorgánico ha quedado definitivamente incorporado a la materia orgánica reducida.

Por último, la fase de regeneración reordena la mayor parte del G3P, con gasto adicional de ATP, para reconstruir la ribulosa-1,5-bisfosfato y que el ciclo pueda seguir fijando CO₂. El cómputo es importante: hacen falta tres vueltas del ciclo (es decir, fijar tres CO₂) para producir una molécula de G3P neta, y seis vueltas para una molécula de glucosa (de seis carbonos). El coste energético total por glucosa es de 18 ATP y 12 NADPH, lo que enlaza la fase oscura con la luminosa como un sistema acoplado de producción y consumo de energía (Fig. 4).

Vocabulario

→ Tarjetas

ciclo de Calvinruta del estroma que fija el dióxido de carbono en materia orgánica
RuBisCOenzima que fija el dióxido de carbono sobre la ribulosa bisfosfato
RuBPribulosa-1,5-bisfosfato, aceptor de cinco carbonos del dióxido de carbono
3-PGAácido 3-fosfoglicérico, primer producto estable de la fijación
fotorrespiraciónreacción de la RuBisCO con oxígeno que reduce el rendimiento

Fijación del CO₂ (etapa de carboxilación)

\text{CO}_2 + \text{RuBP (5C)} \xrightarrow{\;\text{RuBisCO}\;} 2\;\text{3-PGA (3C)}

La RuBisCO une el CO₂ a la ribulosa-1,5-bisfosfato (5 carbonos); el intermediario de 6 carbonos se rompe en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico, el primer compuesto estable del ciclo.

Coste del ciclo de Calvin por glucosa

6\,\text{CO}_2 + 18\,\text{ATP} + 12\,\text{NADPH} \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 18\,\text{ADP} + 18\,\text{P}_i + 12\,\text{NADP}^{+}

Sintetizar una molécula de glucosa (6 carbonos) exige fijar 6 CO₂, es decir, dar 6 vueltas al ciclo, consumiendo 18 ATP y 12 NADPH aportados por la fase luminosa.

Ejemplo resuelto

Coste energético del ciclo de Calvin por molécula de glucosa

El ciclo de Calvin requiere, por cada CO₂ fijado, 3 ATP y 2 NADPH (2 ATP y 2 NADPH en la reducción del 3-PGA y 1 ATP en la regeneración de la RuBP). Calcula cuántas vueltas del ciclo y cuánto ATP y NADPH se necesitan para sintetizar una molécula de glucosa, e indica el orgánulo y compartimento donde ocurre.

Vueltas por glucosa
La glucosa tiene 6 carbonos y cada vuelta fija 1 CO₂ (1 carbono), por lo que se necesitan 6 vueltas del ciclo.
ATP por glucosa
Cada vuelta consume 3 ATP; multiplicamos por las 6 vueltas.
NADPH por glucosa
Cada vuelta consume 2 NADPH; multiplicamos por las 6 vueltas.

Resultado: Se necesitan 6 vueltas del ciclo, 18 ATP y 12 NADPH para formar una glucosa; todo ello ocurre en el estroma del cloroplasto.

Explicación paso a paso6 pasos

1
El ciclo de Calvin se pregunta casi siempre por su contabilidad de carbonos. Vamos a seguirla hasta cerrar una vuelta completa que produce una molécula de G3P.
2
Se parte de tres moléculas de ribulosa-1,5-bisfosfato, de cinco carbonos cada una, y se fijan tres de dióxido de carbono.
La fijación, contada en carbonos
$3\ \text{RuBP}\ (3\times 5 = 15\ \text{C}) + 3\ \text{CO}_2\ (3\ \text{C}) = 18\ \text{C}$
La RuBisCO une cada CO₂ a una RuBP; el compuesto de seis carbonos resultante es inestable y se parte de inmediato.
3
Esos 18 carbonos aparecen repartidos en seis moléculas de ácido 3-fosfoglicérico, el primer producto ESTABLE del ciclo.
El primer producto estable
$6\ \text{3-PGA} \times 3\ \text{C} = 18\ \text{C}$
Conviene no confundirlo con el aceptor: el aceptor es la RuBP de cinco carbonos, el primer producto estable es el 3-PGA de tres.
4
En la etapa de reducción se gastan el ATP y el NADPH que ha fabricado la fase luminosa, y los seis 3-PGA se convierten en seis gliceraldehído-3-fosfato.
La reducción
$6\ \text{3-PGA} + 6\ \text{ATP} + 6\ \text{NADPH} \longrightarrow 6\ \text{G3P}$
Este es el punto en que la fase oscura depende por completo de la luminosa: sin ATP ni NADPH el ciclo se detiene.
5
De los seis G3P, uno sale del ciclo como ganancia neta y cinco se quedan para regenerar la ribulosa. La cuenta de carbonos cuadra: 5 × 3 = 15, exactamente los 15 carbonos de las tres RuBP iniciales.
El reparto que cierra el ciclo
$6\ \text{G3P} = 1\ \text{(salida)} + 5\ \text{(regeneración)}$
La regeneración consume además 3 ATP, de modo que el coste total por G3P es de 9 ATP y 6 NADPH.
6
Para obtener una glucosa hacen falta dos G3P, es decir, dos vueltas de esta contabilidad: seis CO₂ fijados, 18 ATP y 12 NADPH consumidos. Ese es el número que conviene llevar memorizado al examen.

Errores frecuentes

Creer que la fase oscura «ocurre de noche»: no necesita luz de forma directa, pero depende del ATP y NADPH de la fase luminosa, así que en la oscuridad real acaba deteniéndose.
Confundir el primer producto estable (3-PGA, de tres carbonos) con el aceptor del CO₂ (la ribulosa-1,5-bisfosfato, de cinco carbonos): la RuBisCO une el CO₂ a la RuBP, no al revés.
Decir que la RuBisCO fija el CO₂ sobre el 3-PGA: lo fija sobre la RIBULOSA-1,5-BISFOSFATO; el 3-PGA es el primer producto estable, no el aceptor.
Presentar la fotorrespiración como una segunda fotosíntesis: es un proceso que CONSUME O₂ y desprende CO₂ sin rendir ATP, y por tanto reduce el rendimiento fotosintético.

Repaso activo

Un fisiólogo vegetal cultiva un alga con CO₂ marcado con carbono-14 y, tras pocos segundos de iluminación, identifica las primeras moléculas orgánicas radiactivas. Indica cuál es el primer compuesto estable que aparecerá, en qué compartimento y por acción de qué enzima se ha fijado el CO₂, y razona cuántas vueltas del ciclo se necesitan para formar una glucosa.

Practicar con ejercicios afines50 preguntas de este tema

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

Quimiosíntesis y clasificación metabólica de los organismos#

~4 min de lecturaEstándarBOE-A-2022-5521 · Anexo II · Biología (2.º de Bachillerato) · Saberes básicos, bloque D (Metabolismo): «Principales rutas de anabolismo heterótrofo (síntesis de aminoácidos, proteínas y ácidos grasos) y autótrofo (fotosíntesis y quimiosíntesis): importancia biológica.»

La quimiosíntesis es la segunda forma de anabolismo autótrofo: igual que la fotosíntesis, fija el CO₂ para fabricar materia orgánica, pero la energía y el poder reductor NO proceden de la luz, sino de la oxidación de compuestos inorgánicos reducidos del entorno (amoníaco, nitritos, sulfuro de hidrógeno, hierro ferroso, etc.). La realizan exclusivamente ciertas bacterias y arqueas quimioautótrofas. Es, por tanto, un anabolismo autótrofo y quimiótrofo, frente al anabolismo autótrofo y fotótrofo de la fotosíntesis (Fig. 5).

Clasificación de los organismos según su metabolismo

Fig. 5 ↓

Los principales grupos de organismos quimiosintéticos se nombran por el sustrato que oxidan. Las bacterias nitrificantes oxidan compuestos nitrogenados: las del género Nitrosomonas oxidan el amoníaco a nitrito, y las del género Nitrobacter oxidan el nitrito a nitrato. Las sulfobacterias oxidan compuestos de azufre (como el H₂S) y las ferrobacterias oxidan el hierro ferroso (Fe²⁺) a férrico (Fe³⁺). En todos los casos, la energía liberada en estas oxidaciones se usa para fijar el CO₂ por una vía similar al ciclo de Calvin.

El papel biológico de los quimiosintéticos es enorme y a menudo poco conocido. Son la base de ecosistemas que viven sin luz, como las comunidades de las fumarolas hidrotermales del fondo oceánico, donde sustituyen a las plantas como productores primarios. Además, las bacterias nitrificantes son una pieza clave del ciclo del nitrógeno: transforman el amoníaco —procedente de la descomposición de la materia orgánica— en nitrato, la forma de nitrógeno que las plantas pueden absorber, cerrando así uno de los ciclos biogeoquímicos esenciales para la fertilidad del suelo.

Toda esta información permite clasificar a los organismos según su tipo de metabolismo combinando dos criterios. Por la fuente de CARBONO: autótrofos (lo toman del CO₂ inorgánico) o heterótrofos (lo toman de moléculas orgánicas). Por la fuente de ENERGÍA: fotótrofos (luz) o quimiótrofos (reacciones químicas). Cruzando ambos criterios resultan cuatro tipos: fotoautótrofos (plantas, algas, cianobacterias), quimioautótrofos (bacterias nitrificantes, sulfobacterias, ferrobacterias), fotoheterótrofos (algunas bacterias) y quimioheterótrofos (animales, hongos, la mayoría de bacterias y nosotros mismos).

Vocabulario

→ Tarjetas

quimiosíntesisanabolismo autótrofo que obtiene energía oxidando compuestos inorgánicos
autótrofoorganismo cuya fuente de carbono es el dióxido de carbono
heterótrofoorganismo que toma el carbono de la materia orgánica
nitrificaciónoxidación bacteriana del amoniaco a nitrito y de este a nitrato
productor primarioorganismo que introduce materia orgánica nueva en el ecosistema

Nitrificación (bacterias nitrificantes)

\text{NH}_3 \xrightarrow[\text{Nitrosomonas}]{\text{oxidación}} \text{NO}_2^{-} \xrightarrow[\text{Nitrobacter}]{\text{oxidación}} \text{NO}_3^{-}

Las bacterias nitrificantes oxidan el amoníaco a nitrito (Nitrosomonas) y el nitrito a nitrato (Nitrobacter); la energía liberada en estas oxidaciones se emplea para fijar el CO₂. El nitrato resultante es la forma de nitrógeno que absorben las plantas.

Ejemplo resuelto

Clasificar organismos por su tipo de metabolismo

Clasifica cada organismo combinando su fuente de carbono y de energía e indica su tipo metabólico: (a) una bacteria Nitrosomonas que oxida amoníaco y fija CO₂; (b) un alga verde; (c) un ser humano.

(a) Nitrosomonas
Fija el CO₂ (fuente de carbono inorgánica → autótrofo) y obtiene la energía oxidando amoníaco, un compuesto inorgánico (no de la luz → quimiótrofo). Es QUIMIOAUTÓTROFA.
(b) Alga verde
Fija el CO₂ (autótrofo) usando la energía de la luz mediante la fotosíntesis (fotótrofo). Es FOTOAUTÓTROFA.
(c) Ser humano
Obtiene el carbono de moléculas orgánicas de la dieta (heterótrofo) y la energía de la oxidación de esas mismas moléculas orgánicas (quimiótrofo). Es QUIMIOHETERÓTROFO.

Resultado: (a) quimioautótrofa; (b) fotoautótrofa; (c) quimioheterótrofo.

Objetivo Selectividad

Definir la quimiosíntesis como anabolismo autótrofo cuya energía procede de la oxidación de compuestos inorgánicos (no de la luz) e identificar sus grupos: bacterias nitrificantes, sulfobacterias y ferrobacterias.
Valorar el papel biológico de los quimiosintéticos (productores primarios sin luz, motor del ciclo del nitrógeno) y clasificar a un organismo combinando su fuente de carbono y su fuente de energía en los cuatro tipos metabólicos.
Nombrar los grupos quimiosintéticos y el sustrato que oxida cada uno: nitrificantes (amoniaco y nitrito), sulfobacterias (sulfuro y azufre), ferrobacterias (hierro(II)) y bacterias del hidrógeno.
Situar la nitrificación dentro del ciclo del nitrógeno y explicar por qué sin ella el nitrógeno orgánico no volvería a estar disponible para las plantas.

Errores frecuentes

Confundir quimiosíntesis con fermentación: la fermentación es catabólica (degrada y libera energía), mientras que la quimiosíntesis es anabólica (fija CO₂ y construye materia orgánica usando la energía de oxidaciones inorgánicas).
Olvidar que la quimiosíntesis es autótrofa: como fija el CO₂, los organismos quimiosintéticos son AUTÓTROFOS (quimioautótrofos), no heterótrofos, aunque no usen la luz.
Decir que la quimiosíntesis no necesita ATP ni poder reductor: los obtiene igualmente, pero de la OXIDACIÓN de compuestos inorgánicos en lugar de la luz; el ciclo de Calvin que la sigue es el mismo.
Clasificar a las bacterias nitrificantes como heterótrofas por vivir en el suelo: son QUIMIOAUTÓTROFAS, porque su fuente de carbono es el CO₂.

Repaso activo

Clasifica los siguientes organismos según su fuente de carbono y de energía, asignando a cada uno uno de los cuatro tipos metabólicos: (a) un pino; (b) una bacteria del género Nitrobacter; (c) un hongo descomponedor; (d) una cianobacteria. Justifica brevemente cada elección.

Practicar con ejercicios afines50 preguntas de este tema

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 534/2024 — Prueba de Acceso a la Universidad (PAU) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

Revisado · 07/2026Versión completa con el regulador de profundidad — mismo lugar, mismas anclas

Planificar un repaso

Referencias y fuentes

Fuentes

Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)

Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob

Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos

Véase también

Anabolismo y fotosíntesis

4 secciones~22 min de lectura4 competenciasRevisado · 07/2026

Anabolismo heterótrofo: síntesis de aminoácidos, proteínas y ácidos grasos#

Fotosíntesis: la fase luminosa en los tilacoides#

Fotosíntesis: la fase oscura (ciclo de Calvin) en el estroma#

Quimiosíntesis y clasificación metabólica de los organismos#

Anabolismo y fotosíntesis

Puntos clave

Clasificar rutas y poder reductor en el anabolismo heterótrofo

Puntos clave

Interpretar el origen del oxígeno y los productos de la fase luminosa

Puntos clave

Coste energético del ciclo de Calvin por molécula de glucosa

Puntos clave

Clasificar organismos por su tipo de metabolismo

Fuentes

Anabolismo y fotosíntesis

Puntos clave

Clasificar rutas y poder reductor en el anabolismo heterótrofo

Puntos clave

Interpretar el origen del oxígeno y los productos de la fase luminosa

Puntos clave

Coste energético del ciclo de Calvin por molécula de glucosa

Puntos clave

Clasificar organismos por su tipo de metabolismo

Fuentes