TAREA AUTÓNOMA 7 (1) - LAVID SANDOVAL SCARLET VIVIANA - Viviana Lavid

Vista previa del material en texto

(
CATEDRA DE 
BIOFÍSICA
.
)UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS
CARRERA DE MEDICINA
NOMBRE Y APELLIDOS DEL ESTUDIANTE: Scarlet Viviana Lavid Sandoval
ASIGNATURA: Biofísica
UNIDAD 1 - TAREA 7
paralelo: Grupo Biofísica #: 1 -2
OBJETIVO DE LA ACTIVIDAD: Analizar (Anabolismo) (Catabolismo) (Diferencia y relación entre Anabolismo y Catabolismo)
tAREA autónomA # 7
INDICACIONES GENERALES:
 
Estimados estudiantes el trabajo autónomo tiene una duración de 2 horas.
 ¿QUÉ HA DE HACER PARA CUMPLIR CON ESTA ACTIVIDAD?:
1. Observar y analizar el video sobre el tema y aplíquelo en este formato de presentación. 
2. Investigar sobre tema. Anabolismo.
3. Realizar un resumen DETALLADO. 
4. Revisar errores ortográficos en el documento redactado antes de la entrega misma.
5. Entregar en PDF.
DESARROLLO DE TEMAS:
ANABOLISMO
INTRODUCCIÓN 
El anabolismo representa la parte constructiva del metabolismo, consiste en la síntesis de moléculas complejas a partir de otras más sencillas, con el consiguiente gasto de energía, tomada de los ATP producidos durante las fases catabólicas. Si las moléculas iniciales son inorgánicas, por ejemplo: agua, dióxido de carbono, nitratos, etc., se denomina anabolismo autótrofo, mientras que si son orgánicas, por ejemplo glucosa, aminoácidos, nucleótidos, etc., se llama anabolismo heterótrofo. 
Estas moléculas sintetizadas pueden:
· Formar parte de la propia estructura de la célula.
· Ser almacenadas para su posterior utilización como fuente de energía.
· Ser exportadas al exterior de la célula.
DESARROLLO
En el anabolismo autótrofo se parte de moléculas inorgánicas como el agua, dióxido de carbono, nitratos, etc. ya que los elementos básicos de la materia orgánica son el C, O, H, y N; esto justifica que para incorporar el C se parta del dióxido de carbono (CO2); para el Nitrógeno, de los nitratos (ion NO -), y para incorporar el H y O, se parte del agua. 
El anabolismo se produce en el interior de las células y es conducido por la acción de las enzimas. Se trata de un proceso complementario al catabolismo. Mientras el catabolismo descompone macromoléculas en formas más sencillas y libera energía química, el anabolismo consume esa energía para formar nuevos enlaces y moléculas complejas con lo que uno libera la energía que el otro libera.
Por lo tanto, el anabolismo es el metabolismo constructivo que consiste en fabricar y almacenar, contribuyendo al crecimiento de nuevas células y al mantenimiento de los tejidos. Además, almacena energía y trasforma moléculas pequeñas en hidratos de carbono, grasas y proteínas. Son precisamente las proteínas las que más atención reciben en el mundo deportivo. Aquellas personas que quieren aumentar su masa muscular comienzan consumiendo batidos de proteínas tras cada entrenamiento.
Efectivamente, un deportista regular tiene mayor requerimiento de proteína diaria que alguien sedentario ya que entre el cinco y el diez por ciento del combustible que se usa en el entrenamiento proviene de las proteínas. El Comité Olímpico Español deja las recomendaciones para deportistas entre 1,2 y 1,6 gramos de proteínas por kilo de peso al día y según los estudios, una persona adulta sedentaria de 80 kilos de peso tiene en España un consumo medio de proteínas de 1,12 gr/kg al día (1.4).
Por tanto, para el aumento de la masa muscular, lo principal es una buena planificación de los entrenamientos con ayuda de profesionales que analicen los hábitos de alimentación del deportista y que ayude a organizar la distribución de los macronutrientes a lo largo del día en función de los entrenamientos.
· En base a la materia inorgánica empleada para la construcción de moléculas orgánicas se pueden distinguir dos tipos de anabolismo autótrofo:
· El del carbono (en forma de CO2) Con el anabolismo del carbono (al que acompaña siempre el del H y O en forma de agua) se forman monosacáridos, glicerina y ácidos grasos.
· El del nitrógeno (en forma de NO -). Con anabolismo del nitrógeno se forma amoniaco, que como radical amino (-NH2) se combina con alguno de los compuestos orgánicos de carácter ácido obtenidos en el anabolismo del Carbono, y se forman aminoácidos.
· En base a la fuente que proporciona la energía para transformar las moléculas inorgánicas en orgánicas, podemos distinguir dos tipos de anabolismo autótrofo:
· Fotosíntesis, cuando dicha energía procede de la luz solar; puede ser fotosíntesis del carbono o fotosíntesis del nitrógeno.
· Quimiosíntesis, cuando la energía procede de reacciones químicas de oxidación, exotérmicas; de la misma forma, ésta puede ser del carbono o del nitrógeno.
Todos estos compuestos (monosacáridos, glicerina, ácidos grasos, aminoácidos) sirven luego para formar moléculas más complejas (polisacáridos, grasas, proteínas) por mecanismos químicos que son ya muy semejantes a los del anabolismo heterótrofo, pues como en éste, se parte ya de moléculas orgánicas (1,4).
	PROCESOS DEL ANABOLISMO HETERÓTROFO
	GLÚCIDOS
	Ácido Pirúvico
	Glucosa (gluconeogénesis y es casi la inversa de la glucólisis)
	
	Glucosa
	Glucógeno
	LÍPIDOS
	Acetil-Co A
	Ácidos grasos
	PROTEÍNAS
	Aminoácidos
	Proteínas
	ÁCIDOS NUCLEICOS
	Nucleótidos
	ADN (Replicación)
	
	
	ARN (Transcripción)
FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis es un proceso por el cual determinados seres (bacterias, cianobacterias y plantas), son capaces de transformar la energía lumínica procedente del Sol en energía química (ATP) y poder reductor (NADPH+H) que posteriormente será empleada para la fabricación de moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas.
Se distinguen dos tipos de fotosíntesis:
· Las bacterias purpúreas o verdes del azufre realizan la fotosíntesis anoxigénica, proceso en el que no se utiliza el agua como dador de electrones, sino generalmente, el sulfuro de hidrógeno, y el producto final es el azufre, que puede acumularse en el interior de la bacteria o se expulsado al agua (H2S 2H+ + 2e- + S). Por lo que no se desprende oxígeno.
· Las cianobacterias, las algas y las plantas llevan a cabo la fotosíntesis oxigénica, es decir se libera oxígeno como producto final. El oxígeno que se libera proviene de la fotolisis del agua que actúa como dador de electrones. (H2O 2H+ + 2e- + ½ O2). Este último tipo es el que pasamos a estudiar con detalle.
FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA
IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS
· Casi todos los seres vivos dependen, directa o indirectamente, de la fotosíntesis para la obtención de moléculas orgánicas y energía.
· A partir de la fotosíntesis se obtiene O2. El oxígeno, formado por los seres vivos, transformó la primitiva atmósfera de la Tierra (reductora en oxidante) e hizo posible la existencia de los organismos heterótrofos aeróbicos.
FASES DE LA FOTOSÍNTESIS
El proceso fotosintético puede dividirse en dos fases, fase luminosa (que depende de la luz para su realización) La fase luminosa o fotoquímica, que depende de la luz para su realización.
Tiene por objeto captar la energía luminosa y transformarla en energía química utilizable (ATP) y poder reductor (NADPH+H) que se utilizan posteriormente en la fase oscura (que no depende directamente de la luz) pero se realiza siempre, es decir durante el día y la noche.
¿QUÉ SON LOS FOTOSISTEMAS?
Las células fotosintéticas poseen una serie de pigmentos localizados en los tilacoides. Los más importantes son las clorofilas, aunque existe también una cierta cantidad de pigmentos accesorios (carotenos y xantofilas). Estos pigmentos se encuentran en la membrana tilacoidal asociados a proteinas, en grupos que constituyen unidades fotosintéticas llamadas
fotosistemas. Cada uno está compuesto por cientos de moléculas de clorofila y carotenoides que actúan como moléculas antena o colectoras que absorben la luz y la transmiten como en un embudo hacia una molécula de clorofila especializada (clorofila a) que forma parte del llamado centro de reacción que al recibir la excitación por la energía transmitida es capaz de perder un electrón que es enviado hacia la cadena de transporte electrónico de la membrana tilacoidal. Los electronesperdidos por la clorofila se restituyen posteriormente (1).
Resumiendo cada fotosistema se compone de:
· ANTENA: Formada por cientos de moléculas de clorofila y de otros pigmentos accesorios como los carotenos, asociados a lípidos y proteinas que absorben los fotones de luz.
CENTRO DE REACCIÓN: Constituido por tres moléculas:
· Clorofila diana que funciona como una verdadera trampa energética, a ella van a parar los electrones excitados en la antena y ella los lanza hacia el aceptor primario de electrones.
· Aceptor primario de electrones se encarga de aceptar el electrón de alta energía procedente de la clorofila y de transferirlo fuera del fotosistema.
· Dador primario de electrones cede los electrones perdidos a la clorofila diana, el hueco electrónico generado en la clorofila diana es ocupado por los electrones que cede esta molécula.
En la membrana de los tilacoides existen dos fotosistemas, el fotosistema I (PSI) la clorofila “a” del centro de reacción capta la luz de longitud de onda menor o igual a 700 nm (nanómetros) y el fotosistema II (PSII), cuya clorofila “a” capta la luz a una longitud menor o igual a 680 nm. Ambos fotosistemas están conectados mediante una cadena transportadora de electrones. El Fotosistema I en las plantas superiores está compuesto por clorofila y carotenos asociados a proteínas. El Fotosistema II está compuesto por clorofila y xantofilas asociadas a proteínas (1,3).
COMPARACIÓN DE LOS DOS FOTOSISTEMAS
	COMPONENTE
	FOTOSISTEMA I
	FOTOSISTEMA II
	CENTRO DE REACCIÓN
	Clorofila P700
	Clorofila P680
	FUENTE DE ELECTRONES
	Fotosistema II
	H2O
	DONDE TERMINAN LOS ELECTRONES
	NADPH
	Centro de reacción del fotosistema I
	DONDE TERMINA LA ENERGÍA
	NADPH
	ATP
Ambos fotosistemas funcionan como trampas fotónicas que recuerdan en su estructura a una antena parabólica. Un fotón es captado bien por las clorofilas o los carotenoides y a través de ellos llega hasta una molécula de clorofila especial que se encuentra en el centro del fotosistema y que se denomina molécula diana (P700 o P680 según el fotosistema).
La ecuación global de todo el proceso es la siguiente:
El proceso ocurre en dos fases:
· FASE FOTOQUÍMICA O LUMINOSA: Esta fase tiene lugar en la membrana tilacoidal, y en ella se producen dos procesos fundamentales:
· CAPTACIÓN DE LA ENERGÍA LUMINOSA POR LOS FOTOSISTEMAS: El Fotosistema I capta la luz cuya longitud de onda sea menor o igual a 700 nm. El Fotosistema II capta la luz cuya longitud de onda sea menor o igual que 680 nm Esta energía condensada excita un electrón del P700 o P680 y la molécula queda oxidada por emisión de dicho electrón, el cual será captado por un aceptor que se reduce.
· TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA FOTÓNICA EN ATP Y PODER REDUCTOR (NADPH2): Existen dos formas de realizarla en función de la actuación independiente del Fotosistema I o del trabajo conjunto del Fotosistema I y II. El funcionamiento individual del Fot.I determina exclusivamente la producción de ATP y se denomina Fotofosforilación cíclica, mientras que la actuación conjunta de los dos fotosistemas produce ATP y NADPH2 y se denomina Fotofosforilación acíclica.
FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICA
El proceso recibe el nombre de esquema en Z y se explica de la siguiente forma: 
La luz es captada por el Fot.I y el P700 se oxida emitiendo un e- que es captado por un aceptor (la Ferredoxina) que lo transporta junto con dos protones del estroma hasta el NADP que se reduce a NADPH2.
Para que el Fot.I siga funcionando tiene que volver a su estado normal, es decir, ha de recuperar el electrón perdido; este electrón lo recibe del Fot. II a través de una cadena de transportadores de electrones. Dicho fotosistema también es excitado por la luz y su molécula P680 se oxida liberando un electrón que será captado por un aceptor (la plastoquinona) que se lo cederá al Fot.I a través de una cadena de citocromos similar a la cadena respiratoria (1,2).
Por último la molécula P680 del Fot.II debe regenerarse ganando el electrón perdido, y este electrón lo recibe directamente de la molécula de agua mediante su ruptura por acción de la luz (Fotólisis del agua) lo que desprende oxígeno, e- y H+. Durante el transporte de los electrones se libera energía que se utiliza para bombear protones (H+) del estroma del cloroplasto al interior del tilacoide, creando un potencial electroquímico entre el interior del tilacoide cargado positivamente y el estroma cargado negativamente, los protones tienden a regresar hacia el estroma y lo hacen a nivel de las ATPsintetasas, enzimas que catalizan la síntesis de ATP partir de ADP + Pi. (Fotofosforilación del ADP).
Así pues en presencia de la luz existirá un flujo continuo de electrones desde el agua hasta
el NADP pasando por los dos fotosistemas, se realiza la fotolisis del agua, la fotofosforilación del ADP y la fotorreducción del NADP.
FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA
En este caso funciona sólo el Fot.I por lo que no hay fotólisis del agua ni desprendimiento
de oxígeno ni síntesis de NADPH2. Sólo se produce un flujo cíclico de electrones alrededor del fotosistema I pasando el electrón de la ferredoxina al citocromo b y de él a través de la cadena de transportadores de electrones de nuevo al Fot. I. De esta forma sólo se sintetiza ATP.
La finalidad de esta variante es ajustar la producción de ATP y NADPH2 a las necesidades de la fase oscura. En ella se requieren 3 ATP y 2 NADPH2 por cada CO2 incorporado en el ciclo de Calvin. Por tanto, cada vez que ocurran dos fotofosforilaciones acíclicas (obtenemos 2 ATP y 2 NADPH2), tendrá lugar una cíclica (1).
COMPARACIÓN DE LA FOTOFOSFORILACIÓN NO CÍCLICA Y LA CÍCLICA
	
	FOTOFOSFORILACI ÓN NO CÍCLICA
	FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA
	FUENTE DE ELECTRONES
	H2O
	Ninguna; los electrones
circulan por el sistema
	¿SE LIBERA OXÍGENO?
	Sí (del H2O)
	No
	ACEPTOR FINAL DE ELECTRONES
	NADP+
	Ninguno; los electrones
circulan por el sistema
	FORMA EN QUE SE CAPTURA TEMPORALMENTE LA ENERGÍA
	ATP (por quimiósmosis);
NADPH2
	ATP (por quimiósmosis)
	FOTOSISTEMA (S) REQUERIDOS (S)
	PSI (P700) Y PSII (P680)
	Solo el PSI (P700)
FASE BIOSINTÉTICA U OSCURA
La fase oscura o biosintética agrupa todos los procesos y reacciones de la fotosíntesis que
pueden ser llevados a cabo por los cloroplastos sin necesidad de la luz. En esta fase se utiliza la energía (ATP) y el NADPH2 obtenidos en la fase fotoquímica, para sintetizar materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas. Como fuente de carbono se utiliza el CO2; como fuente de nitrógeno se utilizan los nitratos y nitritos; y como fuente de azufre se utilizan los sulfatos (2,3).
Vamos a estudiar con detalle la síntesis de compuestos de Carbono:
La reducción y asimilación del CO2 tiene lugar en el estroma de los cloroplastos, mediante un proceso cíclico denominado Ciclo de Calvin en honor a su descubridor. Las reacciones que tienen lugar en este ciclo pueden resumirse en tres fases:
· Fase de Carboxilación o Fijación: la ribulosa 1,5 difosfato reacciona con el CO2 reacción catalizada por la enzima ribulosa 1-5-bifosfato carboxilasa oxigenasa (RUBISCO) se forma un compuesto de 6C transitorio que se escinde rápidamente en dos moléculas de 3C (ácido 3-fosfoglicérico).
· Fase de Reducción: el ácido 3-fosfoglicérico se reduce a gliceraldehido-3P gracias a la energía del ATP y al poder reductor del NADPH2.
· Fase de Regeneración: a partir del gliceraldehido se regenera la ribulosa 1,5 difosfato mediante una serie de reacciones muy complejas y uno de los carbonos se va fijando a materia orgánica. En tres vueltas del ciclo se introducen 3 CO2 que equivale a un azúcar de tres carbonos, el gilceraldehído fosfato que es extraída del ciclo y exportada al citoplasma donde se utiliza para la síntesis de ácidos grasos, aminoácidos y glucosa. A partir de estas moléculas se pueden sintetizar todas las macromoléculas.
En cada vuelta del ciclo, por cada molécula de CO2 que se incorpora, se consumen 3 ATP y 2 NADPH, o sea, que para incorporar 6 CO2 y lograr extraer del ciclo una molécula de glucosa (6C)harán falta 18 ATP y 12 NADPH.
El balance del Ciclo es el siguiente:
6CO2 + 18ATP + 12NADPH2 ---> C6H12O6 + 18ADP + 18Pi + 12NADP+
Como vemos existe un déficit de ATP de 6 moléculas pues en la fotofosforilación acíclica sólo se forman 12ATP, dichas moléculas se obtienen de la fotofosforilación cíclica(3,4).
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS
En el rendimiento de la fotosíntesis se puede medir en función de la concentración de CO2 asimilado o de O2 fabricado por unidad de tiempo e influyen los siguientes factores:
1. LA TEMPERATURA: cada especie está adaptada a vivir en un intervalo de temperaturas. Dentro de él, la eficacia del proceso aumenta con la temperatura hasta llegar a una temperatura en que se inicia la desnaturalización de las enzimas que participan en el proceso y el rendimiento fotosintético disminuirá.
2. LA CONCENTRACIÓN DE CO2: Si la intensidad luminosa es elevada y constante, el rendimiento del proceso aumenta en relación directa con la concentración de este gas en el aire hasta llegar a un cierto valor a partir del cual el rendimiento se estabiliza.
3. LA CONCENTRACIÓN DE O2: Cuanto mayor es la concentración de este gas en el aire, menor es el rendimiento fotosintético, debido al proceso de la fotorrespiración. Este proceso suele tener lugar cuando el ambiente es cálido y seco, y los estomas de las hojas se cierran para evitar la pérdida de agua. Entonces el oxígeno producido en la fotosíntesis se acumula en los tejidos y compite con el CO2 para unirse a la enzima rubisco y transformarla en una oxidasa que oxidará la ribulosa 5 fosfato hasta CO2, de ahí el nombre del proceso.
4. LA INTENSIDAD LUMINOSA: Cada especie está adaptada a vivir dentro de un intervalo de intensidad de luz. Hay especies de penumbra y especies fotófilas. Dentro de cada intervalo, a mayor intensidad luminosa mayor rendimiento, hasta alcanzar un valor máximo que es característico de cada especie.
5. LA HUMEDAD: La escasez de agua en el suelo y de vapor de agua en el aire, hace que la planta cierre los estomas para evitar la pérdida de agua, esto hace que el CO2 no pueda entrar en la planta, por lo que disminuye el rendimiento fotosintético.
6. TIPO DE LUZ: Cada fotosistema capta diferentes longitudes de onda, pero por encima de 680 nm, el fotosistema II no actúa, sólo lo hace el Fot.I con lo cual solo habría fotofosforilación cíclica, lo que supone una disminución del rendimiento de la fotosíntesis (4).
CONCLUSIÓN 
Podemos concluir diciendo que el anabolismo es la fase del metabolismo en la que se generan estructuras bioquímicas complejas a partir de sustancias más simples. En otras palabras, se invierte energía química del organismo para componer biomoléculas complejas a partir de otras sencillas, empleando poder reductor. Es un proceso opuesto y complementario del catabolismo.
El anabolismo es una etapa metabólica vital, no solo para brindar insumos al catabolismo con el objetivo de descomponer y liberar energía química, sino también para:
· El almacenamiento de energía en los enlaces químicos de las moléculas complejas (como el almidón de las plantas, o el glucógeno y los triglicéridos de los animales).
· La elaboración de componentes de las células y los tejidos, permitiendo así el aumento de la masa muscular y el crecimiento del organismo.
· La fabricación de nuevas células para reemplazar las viejas y reponer tejidos dañados.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
1. Bolster, M.W.G. (1997). «Glossary of Terms Usedin Bioinorganic Chemistry: Anabolism». InternationalUnion of Pure and Applied Chemistry.
2. Significados (2019). Anabolismo. https://www.significados.com/anabolismo/ 
3. UNAM. (2017). Anabolismo. http://www.revistas.unam.mx/index.php/rfm/article/view/73523 
4. Bionova. (2017). Anabolismo. https://www.bionova.org.es/biocast/tema17.htm