Buenos días a todos, feliz fin de semana, hoy os traigo un tema bastante interesante y en algunas partes lioso ya que tienes que entenderlo desde el principio, así que espero que junto con mis esquemas, esquemas de vídeos que la profesora nos propuso para entenderlo mejor y preguntas acerca de todo, podáis entenderlo todo súper bien y fácil :) Espero que os resulte curioso.
*El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células y que conducen a la transformación de unas biomoléculas en otras con el fin de obtener materia y energía para llevar a cabo las funciones vitales.
TRANSPORTADORES DE ENERGÍA
También hemos aprendido acerca de los transportadores de energía , por un lado tenemos el ATP y por otro las coenzimas NAD+ y FAD+ .
ATP : adenosín trifosfato ( moneda energética ) , es un nucleótido formado por adenina , ribosa y 3 fosfatos , en cuyos enlaces se almacena energía y se libera al romperse . La sintésis de ATP se puede realizar por 3 formas :
*Fosforilación a nivel de sustrato : es la formación de ATP gracias a la energía liberada al romperse algunos de los enlaces ricos en energía de una biomolécula .
*Fosforilación oxidativa: es la síntesis de ATP a partir de la energía liberada por los electrones que pasan a través de la cadena respiratoria de las crestas mitocondriales , este transporte de electrones da lugar a un bombeo de protones generando un gradiente electroquímico que impulsa los protones de nuevo a la matriz , gracias a la ATP-sintetasa.
*Fotofosforilación: es la síntesis de ATP , producida como consecuencia de la fotólisis del H2O , que libera electrones captados por las cadenas transportadoras de los fotosistemas I y II y los protones son bombardeados desde el estroma a el espacio tilacoidal , que generan un gradiente electroquímico al volver al estroma a través de las ATP-sintetas , liberando la energía para poder producirse la unión del ADP + Pi para formar ATP .
NAD+ / FAD+ : el NAD+ , es la nicotinamida adenina dinucleótido , su forma reducida es el NADH . Y su función prinicipal es el intercambio de electrones y protones , y la producción de energía de todas las células . FAD+ , es el flavín adenín dinucleótido , su forma reducida es el FADH2 y es una coenzima que interviene en las reacciones metabólicas de oxidación - reducción .
*Para que una reacción metabólica se lleve a cabo es necesaria la intervención de las enzimas. Las enzimas son proteínas globulares o asociaciones de proteínas y otras moléculas orgánicas o inorgánicas que actúan catalizando las reacciones químicas del metabolismo. Para que una reacción se lleve a cabo es necesario que el o los sustratos (sustancias que van a reaccionar) reciban energía de activación para acelerar las reacciones químicas o facilitarlas. Las enzimas poseen una serie de características que son las siguientes:
-Facilitar las reacciones metabólicas y poder catalítico
-Actúan a la temperatura del ser vivo
-Poseen alto poder catalítico
-Peso molecular elevado
-Se recuperan intactas hasta el final
-Eficaces en pequeñas cantidades
-Elevada especificidad
Esta especificidad puede representarse de distintas formas:
a) Modelo de complementariedad.El sustrato se complementa perfectamente con la enzima
b) Modelo de ajuste inducido. La enzima modifica su forma para poder adaptarse al sustrato.
c) Modelo de “apretón de manos”.La enzima y el sustrato modifican su forma para acoplarse
La especificidad enzima-sustrato puede ocurrir :
a) Especificidad absoluta: la enzima tan solo actúa sobre un sustrato
b) Especificidad de grupo: La enzima reconoce un determinado grupo de moléculas
c) Especificidad de clase:La actuación de la enzima depende del tipo de enlace
La cinética enzimática estudia la velocidad de las reacciones que depende de la concentración del enzima, de la concentración de sustrato, de la temperatura, del pH y de la presencia o ausencia de inhibidores.
Influencia de la concentración sustrato: la velocidad es proporcional a la [S] cuando ésta es baja. Si [S] es alta, V es casi independiente de la [S]
Temperatura: el aumento de la temperatura provoca un incremento de la velocidad. Sin embargo, hay organismos que viven a elevadas temperaturas (85oC), como las bacterias termófilas y las cianobacterias
PH: La acción de las enzimas transcurre entre los límites mínimo y máximo de pH, fuera de los cuales la actividad la enzima se desnaturaliza.
Inhibidores: sustancia capaz de disminuir o anular la velocidad de una reacción. Existen varios tipos de inhibición:irreversible si el inhibidor se fija de forma permanente y reversible si el inhibidor no inutiliza el centro activo. Se dividen en tres tipos de inhibición
Se distinguen dos fases:
-Catabolismo: que tiene como objetivo la obtención de energía y moléculas precursoras a partir de otras más complejas. Son procesos de degradación y producen energía química, son reacciones exergónicas. Sus rutas catabólicas más importantes son la glucólisis (tiene lugar en el citosol celular, donde una molécula de glucosa se degrada hasta formar 2 Piruvatos, obteniendo ATP y poder reductor. Este ácido pirúvico se degrada a Acetil-CoA y se une al ácido oxalacético para dar el ácido cítrico y comenzar el Ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial. Y finalmente todo el poder reductor obtenido se transforma en ATP gracias a la cadena transportadora de electrones.
Dependiendo si este proceso se da en una célula eucariota o procariota se obtendrán 36 o 38 ATP.
NOTA: la descarboxilación del ácido pirúvico, el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria, son un conjunto de reacciones aerobias, es decir, tienen lugar en presencia de oxígeno (el cual sufre una descarboxilación oxidativa, la b-oxidación donde se obtiene Acetil Co-A donde pasa al ciclo de krebs donde se descondensa para dar lugar al ácido cítrico. Los electrones de los coenzimas reducidos NaDH y FADH2 procedentes de éste pueden ser cedidos a una de las cadenas transportadoras de electrones (cadenas respiratorias) cuando no son cedidos a estas se producen fermentaciones donde no se usa oxígeno, el aceptor final es un componente orgánico y la síntesis de ATP ocurre a nivel de sustrato y la transaminación y desaminación donde se produce la separación del grupo amino y el esqueleto carbonado.
Las fermentaciones son procesos anaerobios, puesto que no se usa el oxígeno como último aceptor de electrones. Su aceptor final es un componente orgánico y , no interviene la cadena respiratoria por lo que la síntesis de ATP ocurre a nivel de sustrato.
Las fermentaciones se dan en los microorganismos (generalmente), aunque puede ocurrir en el tejido muscular de los animales si no llega suficiente oxígeno a las células.
Los tipos de fermentaciones que hay son , la fermentación homoláctica, fermentación heteroláctica, fermentación butírica y putrefacción.
En las fermentaciones únicamente se obtienen 2 ATP.
*El catabolismo de los lípidos es conocido como Hélice de Lynen, en él se obtiene una gran cantidad de energía, alrededor de 100 ATP. Por cada vuelta de la hélice obtenemos 1 Acetil-CoA que su destino posiblemente sea el Ciclo de Krebs y posteriormente la cadena transportadora de electrones, además de poder reductor, utilizado en la cadena de transporte de electrones para sintetizar energía.
*Catabolismo de proteínas: las proteínas se degradan en aminoácidos. Estos, se degradan en dos fases:
· Transaminación: el aminoácido pierde el grupo amino cediéndoselo al α-cetoglutarato, que se transforma en glutamato. Del aminoácido queda el esqueleto carbonado, que se incorpora al ciclo de Krebs.
· Desaminación oxidativa: el glutamato pierde el grupo amino en forma de amoníaco y reaparece el α-cetoglutarato.
-Catabolismo de los ácidos nucleicos: los nucleótidos se degradan en pentosas, que van a la ruta de las pentosas; en ácido fosfórico, que se elimina con la orina; y las bases nitrogenadas se degradan dando lugar a urea, amoníaco y ácido úrico.
El anabolismo es el conjunto de reacciones que tienen por objetivo la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas precursoras sencillas y energía. Estos procesos son sintéticos y consumen energía por lo que son endergónicas. Si las moléculas iniciales son inorgánicas se llama anabolismo autótrofo mientras que si son orgánicas se llama anabolismo heterótrofo. El anabolismo autótrofo se puede realizar mediante la fotosíntesis que consta de dos fases:
*La fase luminosa tiene lugar en las membranas de los tilacoides , cuando un fotón es captado por el pigmento diana del centro de reacción , sale del átomo dejándolo ionizado . Los electrones perdidos con la energía del fotón pasan de una molécula a otra , que se oxidan y se reducen sucesivamente . Se forma así la cadena transportadora de electrones . La energía captada se invierte en introducir H+ a través de la membrana , que al pasar por la ATP-sintetasa , da lugar a la formación de ATP y a su vez consta de la fase cíclica ( el aceptor final es el propio centro de reacción. Sólo interviene el PSI y en cada vuelta, da lugar a síntesis de ATP. No hay fotolisis del agua y tampoco se genera NADPH, ni se desprende oxígeno) y acíclica ( si el aceptor final de electrones es el NADP+, obteniéndose NADPH. En este caso intervienen los dos fotosistemas. Se inicia con la llegada de fotones al fotosistema II. Excita a su pigmento diana P680 que pierde tantos electrones como fotones absorbe. Para reponer los electrones se produce la fotolisis del agua, desprendiendo oxígeno)
*La fase oscura tiene lugar en los estromas de los cloroplastos , y no depende de la presencia de la luz . En esta fase se utilizarán el ATP y el NADPH de la fase anterior .
Esta fase esta comprendida en un ciclo denominado ciclo de Calvin.
-Fijación del CO2 : en primer lugar se produce la fijación de una molécula de CO2 a la ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la acción de la enzima rubisco ( ribulosa -1,5-difosfato carboxilasa oxidasa ) y da lugar a un compuesto inestable de 6 átomos de carbono, que se disocia en 2 moléculas de ácido-3-fosfoglicérico .
-Reducción del CO2 fijado : ocurren a continuación una serie de reacciones en las que se usa el ATP y NADH obtenidos en la fase luminosa , para dar lugar a el ácido-3-fosfoglicérico que se reduce y da lugar a gliceraldehído-3-fosfato. A partir de aquí el ciclo puede tomar dos vías, realizar la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos en el estroma o bien sale al citosol para dar lugar a una molécula de glucosa y fructosa , para dar sacarosa .
-Regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato : para que el ciclo comience de nuevo , tienen que ocurrir una serie de reacciones sucesivas , de 3 , 4 ,5 y 7 carbonos para que a partir de 5 gliceraldehído-3-fosfato se obtengan 3 ribulosas 5-fosfato y así poder regenerar la ribulosa-1,5-difosfato ( en este proceso se gasta ATP ) y poder comenzar el ciclo de nuevo . ( ciclo de las pentosas fosfato )
Existen dos tipos de fotosíntesis: oxigénica (desprende oxígeno) y anoxigénica (no desprende oxígeno). Y el objetivo del anabolismo heterótrofo es la fabricación de glúcidos (en dos fases : obtención de glucosa (gluconeogénesis y a partir del ciclo de Calvin la y obtención de polímeros de glucosa u otras hexosas) , lípidos (en tres procesos : obtención de ácidos grasos, obtención de glicerina y formación de los triglicéridos), proteínas (síntesis de aminoácidos y unión de aminoácidos para formar polipéptidos) .
La quimiosíntesis consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas; y el posterior uso de ese ATP para transformar la materia inorgánica en materia orgánica. Los organismos que realizan estos procesos se denominan quimioautótrofos o quimiolitótrofos.
En la primera fase, la oxidación de sustancias inorgánicas constituye la fuente de energía para la formación de ATP por fosforilación oxidativa.
En la segunda fase, las vías metabólicas seguidas coinciden con las de la fase oscura de la fotosíntesis. Así el carbono se incorpora a partir del CO2 mediante el ciclo de Calvin.
Anabolismo Heterótrofo: el carbono para la formación de materia orgánica compleja es aportado por moléculas orgánicas simples
-El anabolismo de glúcidos: por glucogenogénesis o por el ciclo de Calvin.
La gluconeogénesis es la ruta metabólica en la que se forma glucosa a partir de moléculas de fracción no glucídica, es un proceso inverso a la glucólisis excepto: el paso de ácido pirúvico a ácido fosfoenolpirúvico; el paso de fructosa-1,6-difosfato a fructosa-6-fosfato; y de glucosa-6-fosfato a glucosa.
-El anabolismo de lípidos:
La síntesis de glicerina, donde la glicerina se activa transformándose en glicerol-3-fosfato que se une a ácidos grasos o pasa glucólisis.
La síntesis de ácidos grasos donde un acetil-CoA se une al complejo SAG.
La síntesis de triglicéridos donde el glicerol-3-fosfato se une a un acil-CoA (ácido graso activado).
*El transportador de hidrógenos es el NADPH.
-Anabolismo de las proteínas:
Requiere la síntesis de los aminoácidos, mediante dos procesos:
-Formación de los esqueletos carbonados.
-El origen del grupo amino. Este grupo se incorpora al ácido alfa-cetoglutárico dando lugar al ácido glutámico, este va a ceder el camino a otros cetoácidos mediante transaminación para formar los aminoácidos necesarios.
-Anabolismo de los ácidos nucleicos:
Requiere:
-Formación de nucleótidos. Las células pueden resintetizar los nucleotidos por los productos de su hidrólisis. Además, los nucleótidos pueden sintetizarse de nuevo a partir de precursores metabólicos. Esto depende del tipo de base que presenten:
*Síntesis de nucleotidos con bases púricas:
*Síntesis de nucleótidos con bases pirimidínicas.
-Unión de nucleótidos para formar ácidos nucleicos.
Aquí os dejo los esquemas sobre los vídeos propuestos por la profesora de la lesson plan.
Preguntas anabolismo
1.- ¿Todos los organismos autótrofos son fotosintéticos?
No, ya que pueden ser fotosintéticos (plantas, algas, cianobacterias y bacterias fotosintéticas) y quimiosintéticos (bacterias quimioautótrofas).
2.- Indica las semejanzas y las diferencias entre fotosíntesis y quimiosíntesis.
Ambas pertenecen al anabolismo autótrofo, es decir, las moléculas iniciales son inorgánicas.
La fotosíntesis es un proceso que ocurre en las plantas verdes, en cualquier lugar donde haya luz solar, es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica, gracias a la luz solar, requiere del agua para el desarrollo del proceso y transforma el dióxido de carbono y agua en glucosa y oxígeno y la quimiosíntesis y la quimiosíntesis es un proceso que ocurre en bacterias, en lugares alejados de la luz solar, es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica, gracias a reacciones químicas de oxidación y reducción, el agua es resultado del proceso y transforma el sulfato de hidrógeno, el dióxido de carbono y el oxígeno para producir azúcares y agua.
3.- ¿Qué diferencia hay entre un pigmento diana y un pigmento antena?
Los pigmentos de antena se encuentran en el centro de antena del fotosistema. Estos pigmentos son las clorofilas a y b, y captan la energía luminosa y la transmiten a los pigmentos diana que se encuentran en el centro de reacción del fotosistema
4.- ¿Qué se entiende por fotólisis del agua y cuántas moléculas han de sufrir este proceso, para generar una molécula de O2?
La fotólisis del agua consiste en la rotura de los enlaces que une al oxígeno y al hidrógeno para obtener dos electrones, dos protones y 1/2 O2. Para generar una molécula de O2 tienen que realizar la fotólisis dos moléculas de agua.
5.- Tanto en la respiración mitocondrial como en la fase luminosa acíclica hay enzimas que trabajan con NADH o NADPH, una cadena transportadora de electrones y ATP-sintetasas, pero hay cietas diferencias. Responde a las cuestiones de la siguiente tabla:
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6.- Indica cuáles son los objetivos de la fase luminosa y de la fase oscura de la fotosíntesis, explicando la relación entre ambas. ¿Sería correcto decir que “la fase luminosa se realiza durante el día, mientras que la fase oscura ocurre durante la noche”? Razona la respuesta.
Los objetivos de la fase luminosa de la fotosíntesis son la obtención de energía (tanto ATP como coenzimas) a partir de la energía que se obtiene de la luz del sol. Esta energía obtenida es la utilizada para la fase oscura, en la que se produce la síntesis de moléculas orgánicas complejas, que es el verdadero objetivo de la fotosíntesis.
La fase oscura es independiente de la luz, esto quiere decir que se puede producir tanto de día como de noche, sin embargo, la mayoría de las veces se produce de día, ya que es cuando se produce la fase luminosa y se obtiene la energía necesaria para la fase oscura, por lo que la frase es falsa.
7.- ¿En qué orgánulos de la célula eucariota transcurren los siguientes procesos metabólicos?
β-oxidación de los ácidos grasos: mitocondria
Fotofosforilación: cloroplasto
Glucólisis: citosol
Fosforilación oxidativa: mitocondria
Captación de luz por el complejo antena: cloroplasto
Ciclo de Calvin: cloroplasto
Ciclo de los ácidos tricarboxílicos: mitocondria
8.- ¿Por qué disminuye el rendimiento de la fotosíntesis en las plantas C3, cuando en ellas hay escasez de agua? ¿Por qué no sucede esto en las plantas C4?
En las plantas C3 tiene lugar una fotorespiracion, ocurren ambientes clima seco y cálido, por lo que las plantas cierran los estomas de las hojas para no perder agua. El oxígeno obtenido en la fotosíntesis aumenta de concentración y disminuye la concentración de C02. En esta situación, la enzima rubisco va a actuar como una oxidada y oxida a la ribulosa-1,5-difosfato hasta obtener glicocola en la mitocodria donde se libera CO2 y NH3. Esto hace que disminuya un 50% el rendimiento fotosintético de la planta porque el CO2 y el O2 compiten por el centro activo de la rubisco y se pierde energía por lo que no se genera ATP ni NADPH.
En cambio, en las plantas C4, los cloroplastos del mesófilo captan el CO2 durante la noche para que no se pierda agua. Lo acepta el ácido fosfoenolpirúvico y la enzima que actúa es la fosfoenolpiruvato carbonillas, en vez de la rubisco. Esta fijacion de CO2 da lugar a ácido oxalacético y este se transforma en ácido málico que pasa a las células internas donde se disocia en CO2 y en pirúvico.
9.- ¿El oxígeno que se desprende durante la fotosíntesis procede del CO2 o del H2O?
Proviene de la fotólisis del agua
10.- ¿A qué molécula orgánica se une el CO2, durante la fotosíntesis, para convertirse en carbono orgánico?
Se une a la ribulosa-1,5-difosfato.
11.- ¿Cuáles son los productos iniciales y finales de la gluconeogénesis y de la glucólisis? ¿Se puede decir que simplemente son vías metabólicas inversas? Razona la respuesta.
Los reactivos de la glucólisis son una molécula de glucosa mientras que los productos son dos moléculas de ácido pirúvico. El reactivo de la gluconeogénesis es una molécula de piruvatos y el producta una molécula de glucosa. No son vías metabólicas inversas ya que hay tres pasos no reversibles: la conversión del ácido pirúvico en ácido fosfoenol pirúvico, la transformación de la fructosa-1,6-difosfato en fructosa-6-fosfato y la conversión de glucosa-6-fosfato a glucosa.
12.- ¿Por qué el ácido pirúvico entra en la mitocondria para iniciar la gluconeogénesis?
El ácido pirúvico se encuentra en la mitocondria dado que es donde se encuentra la piruvato carboxilasa que lo transforma en oxalacetato, y a través de una serie de reacciones este pasa a fosfoenol-piruvato y así se llega a formar la glucosa.
13.- ¿Por qué la gluconeogénesis tiene procesos en los que el ácido oxalacético pasa a málico y de nuevo a oxalacético?
En la gluconeogénesis, el piruvato gracias a la enzima piruvato carboxilasa se transforma en oxalacetato. Entonces, este último como no puede atravesar la membrana mitocondria tiene que transformarse en malato, que sale al citosol y se regenera el oxalacetato de nuevo.
14.- ¿Qué molécula actúa como cebador (iniciador de la reacción) en la síntesis de ácidos grasos?
La molécula que actúa como cebador en la síntesis de ácidos grasos es el Acetil-CoA.
15.- ¿Cuántas moléculas de malonil-CoA (3 carbonos) se necesitan para obtener ácido lignocérico (24 carbonos)?
Se necesitan 11 malonil-CoA para obtener ácido lignocérico.
16.- ¿Cuál sería el balance neto de la síntesis de un ácido graso de 14 C?
17.- ¿En qué parte de la célula se realiza la biosíntesis de los ácidos grasos?
En el citosol de las células animales y en los cloroplastos de vegetales.
18.- ¿Qué molécula es la que por transaminación, proporciona –NH2, en gran número de vías sintetizadoras de aminoácidos?
El ácido glutámico
ACTIVIDADES P.A.U.
19.- Describa los procesos principales que ocurren durante la fase dependiente de la luz (fase luminosa) de la fotosíntesis. (Opción A-Junio 2004)
La fase luminosa consta de dos fases: la fase cíclica y la acíclica.
En la fase luminosa cíclica interfiere el fotosistema I. En él inciden dos fotones, haciendo que la clorofila P700 libere dos electrones a la ferredoxina para que después vayan pasando por una cadena transportadora de electrones en la que participan plastoquinonas y el complejo citocromos b-f. Finalmente, la cadena transportadora de electrones da a la clorofila P700 dos electrones para que se estabilice.
En la fase acíclica interfieren el fotosistema I y el II. En ella los fotones inciden en el fotosistema II y la clorofila P680 libera dos electrones. Esta clorofila recupera los dos electrones por la fotólisis del agua, que también da dos protones y átomos de O2. Los dos electrones nombrados al principio pasan por la cadena transportadora de electrones y son captados por el fotosistema I, que antes ha sido estimulado por dos fotones y pierde dos electrones. Los electrones liberados del fotosistema I son captados por NADP+ reductasa, que recoge los dos electrones y dos protones del estroma para formar NADPH+H+.
La fase luminosa produce el ATP y el NADPH necesarios para poder reducir el CO2 en la fase oscura.
20.- Defina y diferencie los siguientes pares de conceptos referidos a los microorganismos: autótrofo/heterótrofo; quimiosintético/fotosintético; aerobio/ anaerobio. (Opción B-Junio 2002)
Autótrofo/ Heterótrofo: ambos términos son referidos a tipos de anabolismo, es decir, a la ruta de síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas. Si las moléculas son inorgánicas el organismo es autótrofo mientras que si son orgánicas el organismo es heterótrofo.
Quimiosintético/ Fotosintético; ambos términos son referidos a tipos de anabolismo autógrafo. El organismo fotosintético obtiene energía a la energía a partir de la oxidación de ciertas moléculas. Son las bacterias quimioautótrofas.
Aerobio/anaerobio: Se denominan aerobios o aeróbicos a los organismos que necesitan del oxígeno diatómico para vivir o poder desarrollarse. Los organismos anaerobios o anaeróbicos son los que no utilizan oxígeno (O2) en su metabolismo, más exactamente que el aceptor final de electrones es otra sustancia diferente del oxígeno. Si el aceptor de electrones es una molécula orgánica (piruvato, acetaldehido, etc.) se trata de metabolismo fermentativo; si el aceptor final es una molécula inorgánica distinta del oxígeno (sulfato, carbonato, etc.) se trata de respiración anaeróbica.
Preguntas metabolismo celular
1.- ¿Cómo y cuándo tiene lugar la descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis? ¿Cuáles son sus consecuencias?
El fotosistema 2 se excita cuando le llegan 2 fotones de luz y al excitarse pierde 2 electrones. Estos electrones los recupera gracias a la fotólisis del H20, con la que se adquiere 2 electrones para la clorofila p680, 2 protones al espacio tilacoidal para la posterior síntesis de ATP y O2 que va a la atmósfera. Esto ocurre en la fase acíclica de la fase luminosa de la fotosíntesis.
2.- Cloroplastos y fotosíntesis. A) Durante el proceso fotosintético, coexisten un flujo cíclico y un flujo no cíclico de electrones. Exponga brevemente el sentido fisiológico de cada uno de ellos y cuáles son sus componentes principales. B) Existen algas procarióticas (cianobacterias) que carecen de cloroplastos y sin embargo realizan el proceso fotosintético de forma similar a como lo realizan las plantas superiores. ¿Cómo es posible?
El objetivo de la fotosíntesis es la obtención de moléculas orgánicas complejas a partir de otras simples gracias a la energía del ATP. El ATP se consigue en la fase luminosa de la fotosíntesis, que a su vez se divide en dos. En el flujo no cíclico intervienen los fotosistemas I y II y se obtiene tanto ATP como NADPH, sin embargo, en el flujo cíclico solo interviene el fotosistema I y se obtiene una cantidad escasa de ATP. Sin ambos no se conseguiría suficiente energía para la obtención de moléculas orgánicas.
Esto es posible ya que las cianobacterias tienen tilacoides en su citoplasma y no dentro de cloroplastos. Los tilacoides contienen los pigmentos fotosintéticos gracias a los cuales se puede producir la fotosíntesis.
3.- Explique brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos: - metabolismo - Respiración celular - Anabolismo - Fotosíntesis - Catabolismo
Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células de los seres vivos para satisfacer sus necesidades de materia y energía.
Anabolismo: conjunto de reacciones que tienen como objetivo conseguir moléculas orgánicas complejas a partir de otras más sencillas y consumiendo energía.
Catabolismo:conjunto de reacciones que tienen como objetivo la degradación de moléculas complejas para obtener otras más simples y liberar energía.
Respiración celular: proceso catabólico que realizan las células aerobias para obtener energía, agua y CO2 a partir de la degradación de una molécula de glucosa.
Fotosíntesis: proceso anabólico que realizan las plantas, algas, cianobacterias y bacterias fotosintéticas con el fin de obtener materia orgánica compleja a partir de energía luminosa.
4.- Defina: Fotosíntesis, fotofosforilación, fosforilación oxidativa y quimiosíntesis.
FOTOSÍTESIS: Encontramos dos tipos, la oxigénico y de la anoxigénica. Dentro de la oxigénica, esta se divide en dos fases, la luminosa depende de la luz, y la oscura independiente de la luz.
La fase luminosa se produce en los tilacoides y tiene lugar en dos fases, la acíclica en la que se obtiene ATP y NADPH, y la cíclica donde se obtiene ATP. La fase oscura tiene lugar en el estroma y es donde se obtiene materia orgánica empleando la energía obtenida en la fase luminosa.
FOTOFOSFORILACIÓN: es el proceso por el cual se produce la síntesis de ATP en la membrana tilacoidal de los cloroplastos. Como consecuencia de la fotólisis del agua, se liberan electrones que son captados por la cadena transportadora del PSII y PSI, y los protones son bombeados hacia el espacio tilacoidal generando un gradiente electroquímico que hace que salgan hacia el estroma atravesando la ATP-sintetasa produciendo energía en forma de ATP.
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA: es el proceso en el que se produce la síntesis de ATP en las mitocondrias. Como consecuencia de la energía se liberan electrones transportados por los coenzimas reducidos a lo largo de la cadena respiratoria.Este transporte de electrones produce que se bombeen protones desde la matriz hacia el espacio intermembrana, generando un gradiente electroquímico que los impulsa de nuevo hacia la matriz atravesando la ATP-sintetasa y produciendo ATP.
QUIMIOSÍNTESIS: es un proceso anabólico en el que se obtiene materia orgánica gracias a la energía que se libera en la oxidación de otras biomoléculas y no a partir de la fase luminosa.
5.- Anabolismo y catabolismo. Citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en
qué orgánulos celulares se producen.
El anabolismo es un conjunto de reacciones por el que se sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas sencillas y energía. El catabolismo es el conjunto de reacciones por el que se degradan moléculas complejas para obtener energía y moléculas simples. La fotosíntesis oxigénica, que se produce en las membranas de los tilacoides y en los estromas, y la glucogenogénesis, producida en las mitocondrias de las células animales, son ejemplos de anabolismo y las fermentaciones, que ocurren en el citosol, y el ciclo de Krebs, que ocurre en las mitocondrias, son ejemplos de catabolismo.
6.- Un proceso celular en eucariota genera ATP y NADPH (H) con producción de oxígeno por acción de la luz sobre los pigmentos. ¿De qué proceso se trata? ¿Para qué se utiliza el ATP y el NADPH formados? ¿Participan los cloroplastos (indicar brevemente cómo).
El proceso del que se trata es la fase luminosa acíclica de la fotosíntesis. Este proceso genera ATP y NADPH que se utilizan en el ciclo de Calvin durante la fase oscura para sintetizar materia orgánica y productos de desecho como el CO2. Los cloroplastos son necesarios porque la fotosíntesis se realiza en su interior, siendo la fase luminosa en el interior de los tilacoides mediante los pigmentos fotosintéticos y el ciclo de Calvin en el estroma.
7.- ¿Qué es el ATP? ¿Qué misión fundamental cumple en los organismos? ¿En qué se parece(químicamente a los ácidos nucleicos? ¿Cómo lo sintetizan las células (indicar dos procesos).
El ATP (adenosín-trifosfáto) es un nucleótido que actúa como moneda energética. Su función es almacenar la energía desprendida de procesos catabólicos y cederla en procesos anabólicos. El ATP está compuesto por una adenina (base nitrogenada) y tres ácidos fosfóricos. Se puede sintetizar mediante la fosforilación a nivel de sustrato o mediante una reacción enzimática con ATP-sintetasas.
8.- De los siguientes grupos de organismos, ¿Cuáles llevan a cabo la respiración celular? ¿Cuáles realizan la fotosíntesis oxigénica?: algas eucariotas, angiospermas, cianobacterias (cianofíceas), helechos y hongos.
· Algas eucariotas: fotosíntesis oxigénica
· Angiospermas: fotosíntesis oxigénica
· Cianobacterias: fotosíntesis oxigénica
· Helechos: respiración celular
· Hongos: respiración celular
9.- Del orden de un 50 % de la fotosíntesis que se produce en el planeta es debida a la actividad de microorganismos. Indique en qué consiste el proceso de la fotosíntesis. ¿Cuáles son los sustratos necesarios y los productos finales resultantes?
La fotosíntesis es un conjunto de reacciones anabólicas que sintetizan materia orgánica utilizando energía luminosa, captada por los pigmentos fotosintéticos de los cloroplastos. En la fotosíntesis se pueden diferenciar dos fases, la fase luminosa y la fase oscura. La primera depende de la luz ya que en ella se capta la energía luminosa en los tilacoides para poder producir ATP y NADPH. La segunda utiliza los productos de la anterior para sintetizar moléculas orgánicas, sin depender de la luz.
Para poder realizar la fotosíntesis es necesario CO2, H2O y energía luminosa. Todo esto da como resultado una molécula orgánica, O2 y H2O.
10.- Describe la fase luminosa de la fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosintético global.
La fase luminosa consta de dos fases: la fase cíclica y la acíclica.
En la fase luminosa cíclica interfiere el fotosistema I. En él inciden dos fotones, haciendo que la clorofila P700 libere dos electrones a la ferredoxina para que después vayan pasando por una cadena transportadora de electrones en la que participan plastoquinonas y el complejo citocromos b-f. Finalmente, la cadena transportadora de electrones da a la clorofila P700 dos electrones para que se estabilice.
En la fase acíclica interfieren el fotosistema I y el II. En ella los fotones inciden en el fotosistema II y la clorofila P680 libera dos electrones. Esta clorofila recupera los dos electrones por la fotólisis del agua, que también da dos protones y átomos de O2. Los dos electrones nombrados al principio pasan por la cadena transportadora de electrones y son captados por el fotosistema I, que antes ha sido estimulado por dos fotones y pierde dos electrones. Los electrones liberados del fotosistema I son captados por NADP+ reductasa, que recoge los dos electrones y dos protones del estroma para formar NADPH+H+.
La fase luminosa produce el ATP y el NADPH necesarios para poder reducir el CO2 en la fase oscura.
11.- ¿Qué es un organismo autótrofo quimiosintético?
Un organismo autótrofo quimiosintético es aquel que sintetiza su propia materia orgánica utilizando carbono atmosférico y energía química procedente de otras reacciones.
12.- Define en no más de cinco líneas el concepto de "Metabolismo", indicando su función biológica.
El metabolismo es un conjunto de reacciones químicas que pueden ser utilizadas para la obtención de energía, catabolismo, o para la síntesis de moléculas orgánicas, anabolismo. Estas reacciones son llevadas a cabo para poder realizar las tres funciones vitales de los seres vivos, nutrición, relación y reproducción.
13.- Indique qué frases son ciertas y cuáles son falsas. Justifique la respuesta:
a) Una célula eucariótica fotoautótrofa tiene cloroplastos pero no tiene mitocondrias.
Falso, las células eucariotas fotoautótrofas tienen tanto cloroplastos como mitocondrias.
b) Una célula eucariótica quimioheterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos. Verdadero, porque las células heterótrofas no realizan la fotosíntesis.
c) Una célula procariótica quimioautótrofa no posee mitocondrias ni cloroplastos.
Verdadero, porque las células procarióticas quimioautótrofas no tienen ninguno de estos dos orgánulos.
d) Las células de las raíces de los vegetales son quimioautótrofas.
Verdadero, porque las células de las raíces llevan a cabo reacciones químicas en lugar de la fotosíntesis.
14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo antena y centro de reacción. Función y localización.
Los fotosistemas son complejos formados por proteínas transmembranosas que contienen pigmentos fotosintéticos y que forman dos subunidades funcionales. Estas subunidades son el complejo antena y el centro de reacción.
En la antena predominan los pigmentos, pigmentos antenas. Estos pigmentos solo pueden captar energía luminosa y transmitirla a otro tipo de pigmentos. En cambio, el centro de reacción predominan las proteínas. En él se encuentra el pigmento diana, que recibe la energía desprendida por los pigmentos antena.
15.- Compara: a) quimisíntesis y fotosíntesis b) fosforilación oxidativa y fotofosforilación.
a) La quimiosíntesis es un proceso anabólico, al igual que la fotosíntesis, que obtiene el carbono de materia orgánica mientras que la fotosíntesis utiliza carbono procedente de la atmósfera. Además, la quimiosíntesis utiliza energía química y la fotosíntesis energía luminosa.
b) En la fosforilación oxidativa y en la fotofosforilación se obtiene ATP por la adición de un P inorgánico a un ADP mediante el movimiento de electrones y protones en el ATP-sintetasa. La principal diferencia es que la fosforilación oxidativa se realiza en la respiración celular y la fotofosforilación en la fase luminosa de la fotosíntesis.
16.- La vaca utiliza los aminoácidos de la hierba para sintetizar otras cosas, por ejemplo la albúmina de la leche (lactoalbúmina). Indica si este proceso será anabólico o catabólico. Razona la respuesta.
Este proceso será anabólico, ya que a partir de materia simple, como son los aminoácidos, se sintetiza una proteína completa, como es la lactoalbúmina. Las reacciones en las que a partir de materia simple se obtiene otra más compleja son reacciones anabólicas y en estas se consume energía.
17.- Explica brevemente si la proposición que sigue es verdadera o falsa. El ATP es una molécula dadora de energía y de grupos fosfatos.
Esta frase es verdadera. A partir de la rotura de los enlaces que hacen que se forme el ATP, se liberan grupos fosfatos y energía.
18.- ¿En qué lugar de la célula y de qué manera se puede generar ATP?
La síntesis de ATP se puede producir en distintos lugares dentro de la célula. Si es una célula eucariota animal, se puede generar ATP en el citosol mediante la glucólisis, las fermentaciones, la transaminación y desaminación y la degradación de la glicerina. Además, este se genera en la matriz de las mitocondrias mediante la hélice de Lynen, la degradación de los esqueletos carbonados de los aminoácidos y la descarboxilación oxidativa, que derivan en el ciclo de Krebs y en la membrana mitocondrial interna en la que se produce la fosforilación oxidativa.
En las células eucariotas vegetales se produce la fotofosforilación, es decir, la síntesis de ATP gracias a la enzima ATP sintetasa y a una cadena transportadora de electrones, y se produce en la membrana de los tilacoides.
19.- Papel del acetil-CoA en el metabolismo. Posibles orígenes del acetil-CoA celular y posibles destinos metabólicos (anabolismo y catabolismo). Principales rutas metabólicas que conecta.
El papel del acetil-coA es imprescindible tanto en el catabolismo como en el anabolismo.
Catabolismo:
Glúcidos: En la glucólisis, como ya sabemos, a partir de una molécula de glucosa se obtienen dos de ácido pirúvico, de 3 átomos de carbono cada una. Estas dos moléculas sufren una descarboxilación oxidativa en el interior de las mitocondrias, es decir, se desprende un átomo de carbono de cada una en forma de CO2 y se unen al coA, obteniéndose así dos moléculas de acetil-coA, que es la molécula precursora del ciclo de Krebs, gracias al cual se puede seguir con la respiración celular.
Lípidos: En la degradación de los ácidos grasos se produce la hélice de Lynen, a partir de la cual, a cada vuelta de esta se obtiene una molécula de acetil-coA ya que dos carbonos se unen al coA y su radical -sh, hasta llegar a un ácido de dos átomos de carbono unido al coA, que es el propio acetil-coA. Estas moléculas van, al igual que en la glucólisis, hasta el ciclo de Krebs para iniciarlo.
Anabolismo:
Lípidos: El precursor de los ácidos grasos es el acetil-coA y procede de la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico en la mitocondria. Además, se necesita otra molécula de acetil-coA para que, al sufrir una carboxilación, se convierta en malonil-coA, a partir de la cual se va construyendo la molécula de ácido graso.
20.- Esquematiza la glucólisis: a) Indica al menos, sus productos iniciales y finales. b) Destino de los productos finales en condiciones aerobias y anaerobias. c) Localización del proceso en la célula.
A partir de una molécula de glucosa (6C), tras varios procesos y teniendo que invertir 2 ATP, se obtienen 2 NADH, 2 ATP y dos moléculas de ácido pirúvico (3C cada una).
En condiciones aerobias, es decir, en presencia de oxígeno, cada molécula de ácido pirúvico se descarboxila, perdiendo un átomo de carbono en forma de CO2 como producto de desecho y transformándose en una molécula de acetil-coA, con la que se comienza el ciclo de krebs. Tras este, las coenzimas (NADH y FADH2) obtenidas en las tres fases comentadas anteriormente van a la cadena transportadora de electrones, en la que se oxidan y en la que se produce un bombeo de protones que crea una diferencia de gradiente que hace que estos tengan que pasar a partir de la ATP sintetasa, con lo que se sintetiza ATP.
En condiciones anaerobias, es decir, sin presencia de oxígeno, las coenzimas NADH no pueden volver a su estado oxidado, ya que no existe una cadena respiratoria y por tanto no hay cadena transportadora de electrones. Entonces se producen las fermentaciones. En este caso, las moléculas de ácido pirúvico obtenidas en la glucólisis se reducen, formando otros compuestos, y esta reducción se produce gracias a la oxidación de las coenzimas.
La glucólisis se produce en el citosol o hialoplasma de las células.
21.- Una célula absorbe n moléculas de glucosa y las metaboliza generando 6n moléculas de CO2 y consumiendo O2. ¿ Está la célula respirando? Sí. ¿Para qué? Para la obtención de energía a partir de la degradación de esta molécula de glucosa. ¿participa la matriz mitocondrial? Sí, ya que dos de los procesos intermedios de la degradación de la glucosa, que son la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico y el ciclo de Krebs se producen en la matriz. ¿Y las crestas mitocondriales?. Sí, debido a que tanto la cadena transportadora de electrones con la que se oxidan las coenzimas como la fosforilación oxidativa en la que se sintetiza el ATP se producen en ellas.
22.- ¿Qué ruta catabólica se inicia con la condensación del acetil-CoA y el ácido oxalacético, y qué se origina en dicha condensación? El ciclo de Krebs ¿De dónde provienen fundamentalmente cada uno de los elementos? El acetil-CoA proviene de la descarboxilación oxidativa de una molécula de ácido pirúvico mientras que el ácido oxalacético ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?. En la matriz mitocondrial.
23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la fotosíntesis? La ribulosa-1,5-difosfato¿Qué enzima cataliza esta reacción? La ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa oxidasa ¿A qué moléculas da lugar?. A un compuesto inestable de 6 carbonos que se rompe en dos moléculas de ácido-3-fosfoglicérico.
24.- Indique cuál es el papel biológico del NAD, NADH + H. en el metabolismo celular. Escriba tres reacciones en las cuáles participe.
Su función principal es la de el transporte de H que contienen electrones con energía almacenada, para mediante reacciones de oxidación reducción, liberar esta energía y formar ATP.
25.- Explique brevemente el esquema siguiente:
La imagen representa el ciclo de Calvin, Que comienza con la unión del CO2 atmosférico a la ribulosa-1,5-difosfato gracias a la enzima rubisco, formándose un compuesto inestable de 6 carbonos que se rompe en dos moléculas de ácido-3-fosfoglicérico. Este gracias a la energía procedente de la fase luminosa se transforma en 3-fosfogliceraldehído, a partir del cual se pueden sintetizar distintas moléculas, como aminoácidos, glicerina, ácidos grasos y monosacáridos.
26.- Bioenergética: a) Defina los conceptos de: fosforilación a nivel del sustrato, fotofosforilación y fosforilación oxidativa. La fosforilación es la síntesis de ATP. La fosforilación a nivel de sustrato es la síntesis de ATP a partir de la degradación de una biomolécula, por ejemplo, en la glucólisis. La fotofosforilación es la síntesis de ATP gracias a una cadena de transporte electrónico que se genera en la membrana de los tilacoides y a un bombeo de protones al estroma por los diferentes complejos proteicos, con lo que se crea una diferencia de gradiente electroquímico y´al volver los protones por la ATP sintetasa, se produce el ATP. La fosforilación oxidativa sigue el mismo proceso que la fosforilación pero se produce en las mitocondrias. b) ¿En qué niveles celulares se produce cada uno de dichos mecanismos y por qué? La fosforilación a nivel de sustrato ocurre en varios procesos, estos son la glucólisis o el ciclo de Krebs. La fosforilación oxidativa ocurre al final de la respiración celular, al final de la degradación tanto de glucosa como de las demás biomoléculas. La fotofosforilación ocurre al final de la fase luminosa de la fotosíntesis, en la fase cíclica y acíclica.
27)Describa el proceso de transporte electrónico mitocondrial y el proceso acoplado de fosforilación oxidativa. Resuma en una reacción general los resultados de ambos procesos acoplados. A la luz de lo anterior, ¿Cuál es la función metabólica de la cadena respiratoria? ¿Por qué existe la cadena respiratoria? ¿Dónde se localiza?
En el transporte electrónico mitocondrial los complejos proteicos I, II, III, IV, la ubiquinona y la citocromo aceptan electrones y los transfieren a la siguiente molécula. Los electrones proceden de los NADH y FADH2.
En la fosforilación oxidativa, un flujo de protones atraviesa las ATP-sintetasa lo que da lugar a la unión de un ADP y un grupo fosfato generando un ATP.
La función metabólica de la cadena respiratoria es la obtención de ATP mediante la oxidación de las coenzimas reducidas NADH y FADH2.
La cadena respiratoria existe para poder obtener mayor energía al transformar las coenzimas NADH y FADH2 (obtenidas en la glucólisis y ciclo de Krebs) en ATP.
Se localiza en las crestas mitocondriales.
28)¿Qué tipos y cuántas moléculas se consumen y se liberan en cada una de las vueltas de la espiral de Lynen en la B-oxidación de los ácidos grasos?
En cada vuelta en la Hélice de Lynen se obtiene una molécula de FADH2 y de NADH + H+ que darán lugar a ATP en la cadena transportadora de electrones. Además, la Hélice de Lynen se repite hasta que el ácido graso se divide completamente de manera que en cada vuelta se produce un acetil-CoA.
29) ¿Cómo se origina el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial interna?
El gradiente electroquímico se genera en la quimiósmosis cuando se bombean protones al espacio intermembranoso. Allí se acumulan creando una diferencia de potencial electroquímico y, cuando la concentración de protones es elevada, vuelven a la matriz mitocondrial a través de las ATP-sintetasas.
30) ¿Cuál es la primera molécula común en las rutas catabólicas de los glúcidos y los lípidos? ¿Cuál es el destino final de dicha molécula en el metabolismo?
La primera molécula común en las rutas catabólicas de los glúcidos y lípidos es la dihidroxiacetona-3-fosfato. El destino final es la síntesis de ATP en el ciclo de Krebs.
31) Ciclo de Calvin: concepto, fases y rendimiento neto.
El Ciclo de Calvin es un proceso de la fase oscura de la fotosíntesis mediante el cual se sintetiza compuestos de carbono.
Consta de dos fases:
-Fijación del CO2: el dióxido de carbono se une a la ribulosa-1,5-difosfato gracias a la enzima rubisco y da lugar a un compuesto de seis carbonos que se disocia en dos ácido-3-fosfoglicérico.
-Reducción del CO2 fijado: mediante el consumo del ATP y del NADPH el ácido-2-fosfoglicérico es reducido a gliceraldehído-3-fosfato. Este puede seguir tres vías: regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato, síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o síntesis de glucosa y fructosa.
32) Existe una clase de moléculas biológicas denominadas ATP, NAD, NADP: a) ¿Qué tipo de moléculas son ? (Cita el grupo de moléculas al que pertenecen) ¿Forman parte de la estructura del ADN o del ARN?.
El ATP es una coenzima de transferencia y el NAD y NADP son coenzimas de oxidación y reducción
b) ¿Qué relación mantienen con el metabolismo celular? (Explícalo brevemente).
No forman parte del ADN ni del ARN.
34) Balance energético de la degradación completa de una molécula de glucosa.
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35) La siguiente molécula representa el acetil CoA: H3 C-CO-S-CoA. a) ¿En qué rutas metabólicas se origina y en cuáles se utiliza esta molécula?. b) De los siguientes procesos metabólicos: Glucogénesis, fosforilación oxidativa y Boxidación, indica: - Los productos finales e iniciales. - Su ubicación intracelular. b) Explica con un esquema cómo se puede transformar un azúcar en una grasa ¿Pueden los animales realizar el proceso inverso?
Se puede originar en la hélice de de Lynen, catabolismo de aminoácidos, mediante la unión del acetato y una coenzima-A y a partir del ácido cítrico en el anabolismo de los lípidos. Esta molécula se utiliza en el catabolismo y anabolismo de los lípidos y ciclo de Krebs.
*Gluconeogénesis: El producto inicial es el ácido pirúvico y el final la glucosa. Se ubica en las mitocondrias y la matriz
*Fosforilación oxidativa:Los productos iniciales son ADP + Pi y los finales ATP. Sucede en las crestas mitocondriales.
*B-oxidación: Los productos iniciales son ácidos grasos, NAD+, FAD+ y los finales Acetil-Co-A, NADH + H+ y FADH2 y se produce en la matriz mitocondrial.
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El acetil-Co-A en los mamíferos no puede convertirse en piruvato y como consecuencia los mamíferos son incapaces de transformar lípidos en azúcares porque carecen de las enzimas necesarias.
36) En el siguiente diagrama se esquematiza el interior celular y algunas transformaciones de moléculas que se producen en diferentes rutas metabólicas: a) ¿Qué es el metabolismo?
Conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células y que conducen a la transformación de unas biomoléculas y otras con el fin de obtener materia y energía para llevar a cabo las funciones vitales.
¿Qué entiendes por anabolismo y catabolismo?
El anabolismo es la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras más sencillas utilizando ATP.
El catabolismo es la transformación de moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas liberando ATP.
¿Cómo se relacionan el anabolismo y el catabolismo en el funcionamiento de las células?
Ambos son procesos metabólicos. La energía liberada en el catabolismo es utilizada en el anabolismo para sintetizar moléculas orgánicas que serán degradadas en el catabolismo.
¿Qué rutas distingues? (Cita sus nombres e indica, si existen, cuáles son los productos inicial y final de cada una de ellas).
-Glucólisis. El producto inicial es un polisacárido y el final el ácido pirúvico.
-Fermentación. El producto inicial es la glucosa y el producto final es el lactato, etanol, indol, hidrógeno, CO2...
-Ciclo de krebs. El producto inicial es el ácido oxalacético y los productos finales son tres NADH, un FADH2 y un GTP.
b) ¿Qué compartimentos celulares intervienen en el conjunto de las reacciones? (Indica el nombre de los compartimentos y la reacción que se produce en cada uno de ellos).
Mitocondrias: ciclo de Krebs, y fosforilación oxidativa
Citosol: glucólisis
37) Indique el rendimiento energético de la oxidación completa de la glucosa y compárelo con el obtenido en su fermentación anaerobia. Explique las razones de esta diferencia.
El rendimiento energético de la oxidación de la glucosa en una célula procariota es de 36 ATP y el de célula eucariota es de 36 ATP ya que pierde 2 ATP cuando el ácido pirúvico entra a la mitocondria. Sin embargo, en la fermentación sólo se obtienen 2 ATP ya que en ella no interviene la cadena transportadora de electrones
38.- ¿En qué orgánulos celulares tiene lugar la cadena de transporte de electrones , uno de cuyos componentes son los citocromos? ¿Cuál es el papel del oxígeno en dicha ca- dena? ¿Qué seres vivos y para qué la realizan?.
En las células procariotas como no tienen mitocondrias se lleva a cabo en su membrana plasmática. En las células eucariotas tiene lugar en las mitocondrias concretamente en la membrana mitocondrial interna.
El oxígeno es el último aceptor de los electrones por lo que los electrones procedentes de las coenzimas son cedidos a la cadena respiratoria y estos los ceden al oxígeno que se reduce para formar agua.
39.- En el ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos: -¿Qué tipos principales de reacciones ocurren?.
El ciclo de Krebs comienza con con la condensación del grupo acetilo del acetil-CoA con una molécula de ácido oxalacético y da lugar al ácido cítrico. Después se producen 7 reacciones que eliminan dos átomos de C en forma de CO2 y se regenera el ácido oxalacético. También se producen dos descarboxilaciones oxidativas en las etapas 3 y 4 donde se liberan dos moléculas de CO2. Se producen oxidaciones que liberan electrones captados por el NAD+ en las reacciones 3,4 y 8 y por el FAD en la reacción 6.
En la reacción 5 tiene lugar una fosforilación a nivel sustrato que produce un GTP.
- ¿Qué rutas siguen los productos liberados?.
Los electrones procedentes del NADH y FADH2 son cedidos a la cadena respiratoria y de esta al O2 que se va a reducir hasta agua. Las dos moléculas de CO2 son producto de desecho y el ATP es un producto final (energía).
40. Metabolismo celular:
-Define los conceptos de metabolismo, anabolismo y catabolismo.
Metabolismo: es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las células de los seres vivos para satisfacer sus necesidades de materia y energía.
Catabolismo: es una ruta metabólica del metabolismo y consiste en una serie de reacciones cuyo objetivo es la obtención de moléculas precursoras y energía a partir de otras más complejas. Son reacciones exergónicas.
Anabolismo: es una ruta metabólica del metabolismo y consiste en una serie de reacciones químicas que tienen por objetivo la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas precursoras sencillas y energía. Son reacciones endergónicas.
-¿Son reversibles los procesos anabólicos y catabólicos? Razone la respuesta.
Los procesos anabólicos y catabólicos, si que son reversibles, ya que las moléculas orgánicas pueden destruirse o formarse, como en los ácidos grasos por ejemplo, donde la B-oxidación de estos, puede darse en un sentido u otro. Aunque algunos pasos no son iguales ya que están catalizados por diferentes enzimas y llevan a cabo diferentes vías para llegar al mismo compuesto. Un ejemplo de esto es la destrucción de la glucosa,y la formación de la glucosa; glucogénesis y gluconeogénesis.
-El ciclo de Krebs es una encrucijada metabólica entre las rutas catabólicas y las rutas anabólicas? ¿Por qué?
El ciclo de krebs es una encrucijada metabólica ya que puede ser llevado a cabo tanto en procesos catabólicos como en anabólicos con el fin de conseguir diversos productos.
41. Quimiosíntesis: Concepto e importancia biológica.
La quimiosíntesis consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas, y el posterior uso de ese ATP para transformar la materia inorgánica en materia orgánica. Esta posee una gran importancia debido a que gracias a ella se cierran los ciclos biogeoquímicos y muchas bacterias que no pueden realizar la fotosíntesis pueden sintetizar así materia orgánica sin necesidad de realizar la fotosíntesis.
42. Importancia de los microorganismos en la industria. Fermentaciones en la preparación de alimentos y bebidas. Fermentaciones en la preparación de medicamentos.
Los microorganismos son importantes en las industrias ya que llevan a cabo diversas fermentaciones necesarias para realizar ciertos productos comerciales como son el vino o el queso. También algunos medicamentos son producto de fermentaciones como por ejemplo algunos antibióticos
43. Fermentaciones y respiración celular. Significado biológico y diferencias.
Las fermentaciones son productos catabólicos en los que se transforma el ácido pirúvico en otro producto orgánico sencillo que es diferente en cada tipo de fermentación. La respiración celular es un proceso catabólico de oxidación de la materia orgánica en presencia de oxígeno para obtener como productos de CO2 y H2O.
Ambos se diferencian, ya que en las fermentaciones no interviene una cadena respiratoria, el aceptor final no es una molécula inorgánica como en la respiración celular sino que es una molécula orgánica, no interviene ATP-sintetasa para ATP sino que se obtiene a nivel sustrato, por lo que se produce poca energía, es un proceso anaerobio ya que se usa como aceptor de electrones al 02 como sucede en la respiración aeróbica.
44.
A) En la figura se indican esquemáticamente las actividades más importantes de un cloroplasto. Indique los elementos de la figura representados por los números 1 a 8.
CO2
Ribulosa-1,5-difosfato
ADP +P
ATP
NADPH
NADP+
H2O
O2
B) Indique mediante un esquema, qué nombre reciben las distintas estructuras del clo- roplasto. ¿En cuál de esas estructuras tiene lugar el proceso por el que se forman los elementos 4 y 6 de la figura? ¿Dónde se produce el ciclo de Calvin?
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El 4 y 6 tiene lugar en el estroma que es donde se produce el Ciclo de Calvin, en el proceso de la fotosíntesis, en la fase oscura.
C) ) Explique brevemente (no es necesario que utilice formulas) en qué consiste el ci clo de Calvin.
El ciclo de Calvin está formado por tres etapas. En la primera se produce en el estroma la fijación del CO2 en la pentosa ribulosa-1,5-difosfato gracias a la acción de la rubisco. Esta enzima va a actuar oxidando hasta llegar a ácido-3-fosfoglicérido. En la segunda etapa, este ácido pasa a 1,3-difosfoglicérido consumiendo ATP y gracias al NADPH se transforma en gliceraldehído-3-fosfato que seguirá dos vías. La última consiste en la regeneración de la pentosa gracias al gliceraldehído-3-fosfato que se transforma en ribulosa-5-fosfato, y así mediante una fosforilación directa con ATP se regenera dicha pentosa.
Por cada CO2 fijado se necesita 3ATP y 2NADPH.
45.
A) la figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mito- condria. Identifique las sustancias representadas por los números 1 a 6.
1.Ácido pirúvico.
2.Acetil-CoA.
3.ADP.
4.ATP.
5.NADH.
6.O2
B) La utilización de la energía liberada por la hidrólisis de determinados enlaces del compuesto 4 hace posible que se lleven a cabo reacciones energéticamente desfavora- bles. Indique tres procesos celulares que necesiten el compuesto 4 para su realización
La glucólisis, la entrada del ácido pirúvico en la matriz mitocondrial y la fotosíntesis.
C) En el esquema, el compuesto 2 se forma a partir del compuesto 1 , que a su vez, pro- viene de la glucosa. ¿Sabría indicar otra sustancia a partir de la cual se pueda originar el compuesto 2?
En el catabolismo de los lípidos.
46.
a) El Esquema representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos in- dicados por los números 1-7?
Espacio intermembranoso.
Membrana interna.
Membrana externa.
Tilacoides de estroma.
ADN plastidial.
Ribosa.
Tilacoide de grana.
b) En los cloroplastos, gracias a la luz, se producen ATP y NADPH. Indique esquemáti- camente, como se desarrolla este proceso
El ATP y el NADPH se obtienen en la fase luminosa , más concretamente se producen en 16 ATP en la fase luminosa acíclica y 2 ATP en la fase luminosa cíclica.
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c) Las moléculas de ADN de los cloroplastos y las mitocondrias son mucho más pe- queñas que las bacterias. ¿Contradice este hecho la hipótesis de la endosimbiosis sobre el origen de las células eucarióticas?
No, ya que el tamaño no influye en esta teoría. La teoría endosimbiótica explica que los cloroplastos al igual que las mitocondriasse formaron por la simbiosis de una bacteria que fueron fagocitadas con una célula primitiva. Por tanto, ambas se han formado por fusión y no corresponde al tamaño de la célula.
47. El Esquema (misma figura de la página anterior) representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7?
1-espacio intermembranoso
2-membrana interna
3-membrana externa
4-tilacoide del estroma
5-ADN plastidial
6-ribosoma
7-tilacoide de gránulos
8-estroma
a) En el interior de este cloroplasto hay almidón. Explique, mediante un esquema, como se forma la glucosa que lo constituye.
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La glucosa la obtenemos por gluconeogénesis
b) Indique tres similitudes entre cloroplastos y mitocondrias.
-Ambos son orgánulos transductores de energía
-Según la teoría endosimbiótica ambos orgánulos evolucionaron a partir de procariotas primitivos.
-Ambos se encuentran en las células eucariotas.
48.
a) El esquema representa un a mitocondria con diferentes detalles de su estructura. Identifique las estructuras numeradas 1 a 8.
1.matriz mitocondrial.
2.Crestas mitocondriales.
3.Ribosoma.
4.Membrana interna
5.Membrana externa
6.Espacio intermembranoso.
7.ATP-sintetasa.
8.Complejos proteicos
b) Indique dos procesos de las células eucariotas que tengan lugar exclusivamente en las mitocondrias y para cada uno de ellos establezca una relación con una de las estructuras indicadas en el esquema.
La cadena transportadora de electrones que tiene lugar en la membrana mitocondrial interna concretamente en las crestas mitocondriales. En esta tiene mucha importancia la ATP-sintetasa y los complejos proteicos.
El ciclo de Krebs que se lleva a cabo en la matriz mitocondrial.
c) Las mitocondrias contienen ADN. Indique dos tipos de productos codificados por dicho ADN.
ARN y proteínas.