¡Hola amigos!
En esta entrada voy a presentaros:
-Esquemas de catabolismo y anabolismo.
-Esquemas de los vídeos de la web.
-Preguntas del catabolismo y del anabolismo.
¡Espero que os guste!
CATABOLISMO:
Os presento el esquema de la introducción del tema del metabolismo donde explico sobretodo las enzimas. Posteriormente, podréis ver es esquema de las rutas del cataclismo.
¡Vamos allá!
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las células de los seres vivos. Como se puede apreciar en el esquema hay dos tipos de metabolismo dependiendo de donde proceda la energía que utilizan: autótrofo y heterótrofo. Podemos distinguir dos rutas; el catabolismo y el anabolismo.
El catabolismo es un proceso de obtención de energía y moléculas precursoras a partir de otras más complejas. Son reacciones exergónicas. El anabolismo, en cambio es un proceso de construcción.
Ambas rutas son reacciones de oxidación-reducción, cuando una sustancia de reduce la otra se oxida. Estas reacciones desprenden o consumen energía que va a ser transportada en forma de ATP o en forma de coenzimas.
El ATP actúa como moneda energética y está presente en todos los organismo en los procesos de intercambio energético. En las reacciones endergónicas el ATP se hidroliza en ADP y Pi liberando 7 kcal/mol y en las excrecencias, el ADP se une al Pi y forma ATP.
Pero, ¿ Cómo se sintetiza el ATP?
-Fosforilación a nivel de sustrato: gracias a la energía liberada de los enlaces de las biomoléculas.
-Fosforilación oxidativa: gracias a la energía que desprenden los electrones que pasa a la cadena respiratoria de las crestas mitocondriales.
-Fotofosforilación: es igual que la anterior pero llevada a cabo en los cloroplastos.
Las coenzimas:
-Tranportadores de H: como el NAD+, NADP+ y FAD.
-Transportadores de electrones: como los citocromos.
En estas reacciones, intervienen las ¡¡ENZIMAS!!.
Para que una reacción se lleve a cabo es necesario que el sustrato reciba una cantidad de energía llamada energía de activación para que los lleve al estado de transición y se produzca la reacción química.
Las enzimas son proteínas globulares.
Características:
-Facilitan y aceleran las reacciones.-
-No se consumen durante las reacciones.
-Son eficaces en pequeñas cantidades por ser catalíticamente muy activas y no consumirse.
-Tienen especificidad.
-Un enrome poder catalítico.
-Un elevado peso molecular.
Según su naturaleza pueden ser proteicas excepto las ribozimas.
Algunas están formadas por una parte proteica (apoenzima) y una parte no proteica llamada cofactor, este puede ser inorgánico u orgánico(coenzima).
Estas coenzimas pueden ser nucleótidos o vitaminas.
Encontramos las coenzimas de oxidación y reducción, y las de transferencia.
Como podeis observar en el esquema, la proteína enzimática está formada por tres tipos de aminoácidos: estuctural, de fijación y catalizadores. Estos dos últimos forman el centro activo de la enzima donde se va unir el sustrato.
Presenta las siguientes características:
- Constituye una parte muy pequeña del volumen de la enzima.
-Tiene una estructura tridimensional.
-Está formada por aminoácidos.
¿Cómo actúan las enzimas?
1. unión del sustrato a la enzima.
2. formación del complejo E-S
3. Ocurre la reacción química.
4. Los productos se liberan y se recupera dicha enzima.
Las enzimas pueden actuar de dos formas distintas dependiendo del número de sustratos que se una a ella:
-Reacción con un sustrato.
-Reacción con dos sustratos.
¿especificidad de las enzimas?
La especificidad de la enzima puede presentar diversas formas:
-Modelo de complementariedad: cuando el sustrato se complementa con la enzima.
-Modelo de ajuste inducido: cuando la enzima modifica su forma para poder adaptarse al sustrato.
-Modelo de apretón de manos: cuando la enzima y el sustrato modifican su forma.
Además, puede ocurrir en varios grados:
-Especificidad absoluta.
-Especificidad de grupo.
-Especificidad de clase.
¿Cómo clasificamos a las enzimas?
Las clasificamos según la función que desempeñen en:
-Oxidoreductasas: catalizan reacciones redox.
-Transferasas: catalizan la transferencia de grupos funcionales.
-Hidrolasas: rompen un enlace adicionando agua.
-Liasas: rompen enlaces mediante otros procesos diferentes a la hidrólisis o a la oxidación.
-Isomerasas
-Ligasas: sintetasas.
La velocidad de las reacciones químicas catalizadas por las enzimas son estudiadas por la cinética enzimática. Depende de la concentración de la enzima, del sustrato, de la temperatura, del pH, de la presencia de inhibidores.
ESTO LO ENCONTRAREIS EXPLICADO MÁS ABAJO EN UN ESQUEMA DE LA WEB.
Bueno...¡¡ya viene el esquema de las rutas del catabolismo!!
Centrándonos en las rutas del catabolismo, voy a empezar hablando de la glucólisis, la cuál consiste en un proceso de degradación de glúcidos, como por ejemplo la glucosa. Esta se degrada en dos moléculas de piruvato y de aquí obtenemos 2ATP y 2 NADH.
Como podeis ver, el ácido pirúvico sufre un proceso de descarboxilación oxidativa de la que se obtiene 2 NADH y el Acetil-CoA.
Una vez que hemos obtenido el Acetilo-Coa, se produce el ciclo de Krebs en el que este se une al oxalacetato para comenzar dicho ciclo. Los pasos de este ciclo lo encontráis en unos esquemas de la Lesson Plan. Finalmente del ciclo obtenemos un balance de 2 ATP, 2 FADH2, 6 NADH.
Seguidamente, se produce la cadena transportadora formada por cuatro complejos, a la que los coenzimas van a ceder sus electrones. Los complejos desprenden protones al espacio intermembrana atravesando las ATP-sintetasas y se juntan con el último aceptor de electrones (o2), y este forma agua.
Podemos hablar de las fermentaciones como un proceso de transformación del ácido pirúvico hasta el convertirlo en otras sustancias que dependen del tipo de fermentación.
Se distinguen; fermentación láctica, alcohólica, butírica y pútrida.
En las fermentaciones solo se obtienen 2ATP.
También, comentar el catabolismo de los lípidos como los triacilglicéridos. Para esto, se necesita degradar la glicerina hasta convertirse en dihidroxicetona-fosfato, y la degradación de los ácidos grasos en la B-oxidación.
En el catabolismo de las proteínas se produce la separación de los grupos camino mediante la transaminación en la que los grupos camino se unen al ácido alfa-glutárico que se transforma en ácido glutámico. Esto produce los esqueletos carbonados.
También mediante la desaminación oxidativa en la que el ácido glutámico cede su grupo camino en forma de amoniaco y se recupera el ácido alfa-cetoglutárico.
Posteriormente, se degradan los esqueletos carbonados en el ciclo de krebs.
En el catabolismo de los ácidos nucleicos , estos se transforman en nucleotidos gracias a las nucleasas. Los nucleotidos sobrantes se degradan en sus componentes: pentosa, base nitrogenada y ácido fosfórico, que a su vez se van a degradar.
ANABOLISMO:
Seguidamente, voy a explicar un poco la ruta del anabolismo.
El anabolismo es la ruta de síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas. Distinguimos dos tipos de anabolismo: el autótrofo (fotosíntesis y quimiosíntesis) y el heterótrofo.
...estudiemos el anabolismo autótrofo :
Empezaré hablando de la FOTOSÍNTESIS como podéis observar es este esquema de arriba. Es un proceso por el cual se transforma la energía luminosa en energía química.
Este proceso puede ser anoxigénico cuando el agua no actúa como dador de electrones, y la exigencia donde el agua es el dador de electrones y está formada por dos fases: luminosa y oscura.
Como podéis apreciar en el esquema, en la fase luminosa los pigmentos fotosintéticos captan la luz, localizados en los tilacoides. Dichos pigmentos están englobados en las proteínas formando los fotosistemas. Esta fase puede ser:
-Cíclica: solo interviene el fotosistema I. Cuando llegan dos fotones sobre este, la clorofila P700 pierde dos electrones que son captados por la ferredoxina y de esta pasan al complejo citocromo b6-f, que bombea los protones desde el estroma hasta el espacio tilacoidal atravesando la APT-sintetasa provocando la síntesis de ATP. En esta fase solo se obtiene ATP.
-Acíclica: tiene lugar en la membrana de los tilacoides con la llegada de dos fotones sobre el fotosistema II. Esto hace que su pigmento diana pierda dos electrones y que dicha clorofila P680 quede oxidada por lo que recupera los electrones por fotólisis del agua. Los electrones perdidos van a pasar a una cadena de transporte hasta que son captados por el fotosistema I cuando se excita al llegar dos fotones. Esta llegada de fotones hace que la P700 pierda sos electrones que van a ser captados por la ferredoxina y de esta a la NADP+ reducidas hasta así formar NADPH + H+.
Una vez hablado de la fase luminosa, vamos a estudiar la fase oscura.
Esta tiene lugar en el estroma y se utiliza el ATP y el NADPH obtenido en la fase anterior. Se produce la fijación del carbono a partir del CO2, mediante el ciclo de Calvin como bien aparece en el esquema de arriba. Está dividido en tres etapas:
-Fijación de CO2: la enzima rubisco fija el CO2 en la pentosa hasta formar dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico.
-Reducción del CO2: se consume la energía obtenida en la fase luminosa, el ácido obtenido anteriormente se transforma a 1,3-difosfoglicérido, y este consumiendo NADPH se transforma en gliceraldehído-3-fosfato.
-Regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato: lo obtenido anteriormente se transforma en ribulosa-5-fosfato mediante un proceso complejo, y se regenera la penosa por fosforilación directa con ATP.
Una vez hablado de la fotosíntesis, cabe destacar la fotorespiración y la ruta de las plantas c4.
La fotorespiración consiste en la oxidación de los gúclidos en presencia de luz.
Tiene lugar en ambientes cálidos donde las plantas cierran los estomas para no perder agua, lo que hace que aumente la concentración de oxígeno y disminuya la de Co2.
En esta situación, va actuar la rubisco como una oxidada, oxidando a la ribulosa-1,5-difosfato hasta obtener CO2 y NH3. La fotorespiración disminuye el 50% el rendimiento fotosintético de la planta.
La ruta de las plantas C4 tiene lugar en ambientes tropicales. Estas plantas están formadas por dos cloroplastos. Los cloroplastos del mesófilo vas a captar el CO2 durante la noche. La molécula aceptora de ese CO2 es el ácido fosfoenolpirúvico y está canalizada por la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa. Dicha enzima, va a transformar a la molécula aceptar en ácido oxalacético y este a su vez se transforma en malato que disocia en CO2 y en pirúvico.
El ciclo de Calvin está presente en ambas plantas.
Sigamos con el anabolismo autótrofo:
La QUIMIOSÍNTESIS consiste en la síntesis de ATP gracias a la energía que se desprende en la oxidación de determinadas sustancias inorgánicas, y el uso de esa energía para transformar la materia inorgánica en orgánica.
Está formada por dos fases; en la primera se obtiene ATP y NADH, y en la segunda se emplea esa energía para sintetizar compuestos inorgánicos.
Muchos de los compuestos inorgánicos reducidos que se utilizan en este proceso proceden de la descomposición de materia orgánica. Las bacterias quimiolitótrofas los oxidan transformándolos en sustancias minerales. Existen varios tipos de estas bacterias dependiendo de el sustrato utilizado:
-Bacterias incoloras del azufre.
-Bacterias del nitrógeno.
-Bacterias del hierro.
-Bacterias del hidrógeno.
Bueno...¿qué es el anabolismo heterótrofo?
En el anabolismo heterótrofo se transforman sustancias orgánicas sencillas en orgánicas más complejas. El objetivo es formar los componentes celulares:
-Anabolismo de glúcidos: en dos fases:
1. Obtención de glucosa: por gluconeogénesis o por el ciclo de Calvin.
La gluconegénesis es la ruta metabólica en la que se forma la glucosa a partir de precursores no glucídicos. Parece una ruta inversa a la glucólisis pero no exactamente igual, ya que algunas de las reacciones químicas que tienen lugar en un sentido son irreversibles por lo que es imposible de llevarse a cabo en sentido contrario.
En el esquema podéis observar la ruta que se sigue para formar la glucosa.
2. Obtención de polímeros de glucosa o de otras hexosas:
La obtención de glucógeno se lleva a cabo por glucogenogéneis en la que la molécula de partida es la glucosa-6-fosfato hasta conseguir glucosa, cuyo activador es el UTP.
En la amilogénesis se sintetiza almidón, es examactamente igual que la anterior pero el activador es el ATP.
-Anabolismo de lípidos: consideramos la síntesis de triacilglicéridos, para ello es necesario obtener los ácidos grasos y la glicerina.
La obtención de los ácidos grasos se lleva a cabo en el cotizo y en los cloroplastos.
*La molécula de partida es el Acetil-CoA.
*El ácido graso en formación permanece unido a la SAG.
*Los dos átomo de carbono en que varía la cadena por vuelta pertenecen al malonil-CoA.
*El transportador de hidrógenos es el NADPH.
La obtención de glicerina se lleva cabo a partir de la dihidroxicetona-3-fosfato.
Una vez que se han obtenido los ácidos grasos y la glicerina, cuando son activados, se produce la esterificación de tres ácidos grasos con una glicerina.
-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.
VÍDEOS WEB COLEGIO VIRTUAL:
Aquí os dejo mis apuntes sobre los vídeos del anabolismo y del catabolismo para
que lo entendáis un poco mejor. Estos esquemas los entenderás con la explicación que he ido haciendo a lo largo de la entrada.
PREGUNTAS METABOLISMO:
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.
PREGUNTAS ANABOLISMO:
1- ¿Todos los organismos autótrofos son fotosintéticos?
No. Los organismos autótrofos pueden ser fotosintéticos como las plantas, algas, bacterias fotosintéticas y cianobacterias, también pueden ser quimiosintéticos como las bacterias quimiosintéticas.
2-Indica las semejanzas y las diferencias entre fotosíntesis y quimiosíntesis.
La quimiosínteisis y la fotosínteisis pertenecen al anabolismo autótrofo. La fotosíntesis se produce gracias a la energía luminosa y la quimiosíntesis gracias a la energía desprendida por la oxidación de otras moléculas y no de la luz del sol.
3- ¿Qué diferencias 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 02?
La fotólisis del agua consiste en la ruptura 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 no cíclica hay enzimas que trabajan con NADH o NADPH, una cadena transportadora de electrones y ATP-sintetasas, pero hay ciertas diferencias. Responde a las cuestiones de la siguiente tabla:
6- Indica cuáles son ls 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 tu respuesta.
El objetivo de la fase luminosa es captar la energía luminosa para así obtener ATP y NADPH. Esta energía es necesaria para ser utilizada en la fase oscura y así conseguir sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica.
La fase luminosa se realiza durante el día y la fase oscura es un proceso bioquímico que puede ocurrir tanto de día como de noche, aunque suele realizarse durante el día porque es cuando se genera más ATP y NADPH.
7.- ¿En qué orgánulos de la célula eucariota transcurren los siguientes procesos metabólicos?
a) β-oxidación de los ácidos grasos
En la mitocondria.
b) Fotofosforilación
En el cloroplasto.
c) Glucólisis
En el citosol.
d) Fosforilación oxidativa
En la mitocondria.
e) Captación de luz por el complejo antena
En el cloroplasto.
f) Ciclo de Calvin
En el cloroplasto.
g) Ciclo de los ácidos tricarboxílicos
En la 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.
El producto inicial de la glucólisis es la glucosa y el producto final son dos moléculas de piruvato. El producto inicial de la gluconeogénesis es el ácido pirúvico y el final es la glucosa. La gluconeogénesis es en líneas generales un proceso inverso a la glucólisis, aunque no es exactamente inverso porque algunas reacciones que se realizan en un sentido, son irreversibles, por este motivo es imposible que se lleve a cabo en sentido contrario. Concretamente hay tres pasos que son irreversibles; la conversión de ácido pirúvico a ácido fosfoenolpirúvico, la transformación de fructosa-1,6-difosfato a fructosa-6-fosfato y la transformación 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 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
16.¿ Cuál sería el balance neto de la síntesis de un ácido graso de 14 C?
Acetil-CoA +6 malonil-CoA + 12 NADPH + H*-----> ácido de 14 C + 7 CoA-SH + 5 H2O
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?
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.