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BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales METABOLISMO CELULAR BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO TEMA 8 METABOLISMO CELULAR 1 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 2 El METABOLISMO es el conjunto de reacciones bioquímicas que se producen en el interior de la célula, y transforman diferentes compuestos. Existen 2 fases: de destrucción de materia y obtención de energía, y de síntesis de materia y gasto de energía. .- Catabolismo: transforma sustancias orgánicas complejas en moléculas más sencillas. La energía química que se libera se acumula en los enlaces de ATP. .- Anabolismo: construcción de materia orgánica a partir de moléculas sencillas. Se consume energía química que puede proceder del ATP formado en reacciones catabólicas, o reacciones fotosíntéticas o quimiosintéticas a partir de moléculas inorgánicas (revisar tipos de nutrición) A).- CATABOLISMO Conjunto de reacciones químicas que degradan moléculas orgánicas complejas. Su finalidad es obtener energía (a partir de reacciones de oxido- reducción, las enzimas más comunes son las “deshidrogenasas”, se libera energía que se almacena en forma de ATP), poder reductor (para ser empleado en procesos anabólicos) y precursores metabólicos (a partir de ellos la célula realiza la biosíntesis de sus componentes) Las oxidaciones son reacciones en las que un compuesto cede átomos de H y/o electrones a otro compuesto que se reduce, captándolos. Los átomos de H, en el catabolismo, son captados por transportadores intermediarios- NAD, NADP o FAD- estos los cederán al compuesto que se reduce. .- ¿Cómo se OXIDAN los compuestos biológicos? Existen 2 formas: FERMENTACIONES. Se trata de una oxidación incompleta y ocurre en el citoplasma; último aceptor de electrones un compuesto orgánico. Fosforilación, formación de ATP, a nivel de sustrato. RESPIRACIÓN CELULAR. Oxidación completa. Último aceptor de electrones un compuesto inorgánico. Si es el “oxígeno” se llama aerobia, si es otro compuesto se llama anaerobia. La fosforilación, formación ATP, se debe a gradientes electroquímicos. En mitocondrias. Comparación de ambos procesos: BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 3 Actividades: .- Observa ambos procesos. ¿Qué proceso es una fermentación? ¿Cuál es una respiración celular? .- ¿En cuál se obtiene más energía? .- ¿Cuál es el aceptor final de electrones en la fermentación? ¿Cómo se llama esta fermentación? .- Si el último aceptor de electrones es el “lactato”. ¿Será “fermentación” o “respiración celular”? Razónalo y escribe el esquema guiándote de los anteriores. http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=55b-SVq7PrF81M&tbnid=Lh-eEa9D7m3wIM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.lourdes-luengo.es/unidadesbio/metabolismo/transparencias_sm/transparencias_respiracion_sm.htm&ei=EP5TU9e6DsX00gXKj4H4Dg&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNHQqv0DG0tNtWMAz7fLxyodscCncw&ust=1398099576424211 http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=55b-SVq7PrF81M&tbnid=Lh-eEa9D7m3wIM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.lourdes-luengo.es/unidadesbio/metabolismo/transparencias_sm/transparencias_respiracion_sm.htm&ei=n_5TU4vxI8OW0AWnyoHwDg&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNHQqv0DG0tNtWMAz7fLxyodscCncw&ust=1398099576424211 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 4 1.-Catabolismo de GLÚCIDOS Tanto si la oxidación se realiza por respiración como por fermentación la degradación inicial de la GLUCOSA se produce por un proceso llamado GLUCOLISIS. Los “glúcidos” se ingieren en la dieta y van sufriendo procesos digestivos que los van rompiendo, mediante enzimas (amilasas, maltasas, sacarasas,..), y convierten los polisacáridos en disacáridos, y estos a su vez en monosacáridos que son absorbidos a nivel de intestino delgado, llegando a través de la sangre a los distintos tejidos y células. Allí la glucosa directamente, o procesos de isomerización que conviertan el monosacárido en glucosa, sufrirá la “glucolisis”. 1ª FASE: La GLUCOLISIS es la 1ª fase del catabolismo de glúcidos y ocurre en el citoplasma. Se distinguen 3 etapas: fosforilación (se gasta energía); oxidación (rinde energía y genera poder reductor); se restituye a la célula el ATP consumido en el primer paso. Esquema: http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=0mk0P-XK4l7gwM&tbnid=XbEWxn-xPIUJQM:&ved=0CAUQjRw&url=http://html.rincondelvago.com/glucolisis.html&ei=5QJUU7GdL9Gb1AXf5YHYBQ&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNEowFXU2Y7VZvIOOz8Mt_VMS38k_g&ust=1398101003289456 http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=0mk0P-XK4l7gwM&tbnid=XbEWxn-xPIUJQM:&ved=0CAUQjRw&url=http://html.rincondelvago.com/glucolisis.html&ei=BQNUU7KKK-Ol0AXPsIGQBA&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNEowFXU2Y7VZvIOOz8Mt_VMS38k_g&ust=1398101003289456 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 5 Resumen GLUCÓLISIS: Ocurre en el Citoplasma. Produce ATP, por fosforilación a nivel de sustrato. Rendimiento energético= bajo, 2 moléculas de ATP por cada glucosa Genera poder reductor= 2 NADH No requiere oxígeno Proporciona varios precursores metabólicos: ej: piruvato, gliceraldehido 3P. Parece ser una ruta “muy antigua” Una vez que finaliza la glucólisis, el metabolito resultante puede seguir la vía de las “fermentaciones” o la de la “respiración celular” 2ª Fase: La RESPIRACIÓN AEROBIA. Es común a los eucariotas y gran parte de procariotas. Los electrones obtenidos de la glucosa son cedidos al oxígeno. Ocurre en la mitocondria. Esta fase tiene varias etapas: Formación de Acetil-CoA. El PIRUVATO formado en la glucólisis sufre una descarboxilación oxidativa: Pierde el grupo carboxilo en forma de CO2, y posteriormente se oxida el grupo ceto a grupo carboxilo. La energía liberada queda atrapada en el enlace que se forma con el CoA. El enzima implicado: Piruvato deshidrogenasa Ciclo de KREBS. Este proceso se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y consiste en oxidar el Acetil-CoA hasta CO2. Los electrones que se ceden http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=vJKJLU4bfFYG8M&tbnid=wdQoKcIE2WjzkM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.monografias.com/trabajos13/metaener/metaener.shtml&ei=0wlUU9H3EImy0QWOnoCQCw&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNHCYLLyiGNjefEtYRcfcCs44ppTOw&ust=1398102305963559 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 6 en esta reacción son captados por los coenzimas NAD y FAD, que se reducirán. Al final del proceso se obtendrá: poder reductor (NADH y FADH2); precursores metabólicos y energía en forma de GTP (por fosforilación a nivel de sustrato). Este ciclo también se denomina CAT (de los ácidos tricarboxílicos). Ocurre en 8 etapas: http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=hIqbWSXszhj1JM&tbnid=_ZxInCDH231PuM:&ved=0CAUQjRw&url=http://biologiabiomolecular.blogspot.com/2013/07/el-magnesio-y-el-ciclo-de-krebs.html&ei=fwxUU82jNYHO0AXoxYGQCQ&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNGa5-j2wOX5TZQflUfcdx9ZCuDfYg&ust=1398103328155028 http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=NWwG8B2FvFiTQM&tbnid=qBy1-xDR-Or03M:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.medicinabc.com/2012/06/el-ciclo-de-krebs.html&ei=zg1UU-znFcSU0AXg0oGoDA&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNHf_6k8eHO33b2Fi5AQEZIW_l683A&ust=1398103769473149 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 7 En esta fase se producen reacciones de descarboxilación oxidativa, hidrólisis (el Succinil Co-A libera energía enforma de GTP), y deshidrogenación (Succinato a Fumarato, Cetoglutarato a Succinil Co-A o Malato a Oxalacetato), o hidratación (Fumarato a Malato). Resumen del Ciclo de Krebs: Por cada Acetil-CoA (recuerda que son 2), .- Se obtiene GTP, convertible en ATP .- Poder reductor: 3 NADH, y 1 FADH2 .- 2 moléculas de CO2: se corresponden con los carbonos del Acetil-CoA, que se ha oxidado completamente. .- El ciclo de Krebs es una ruta anfibólica, esto quiere decir que algunas moléculas del ciclo sirven como punto de partida para otras rutas biosintéticas, y también se incorporan a él moléculas procedentes de otras rutas. Es el centro del metabolismo intermediario. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA. Es la fase final de la respiración celular “aerobia”. Se lleva a cabo en la membrana interna de la mitocondria (partículas elementales F= recordar de orgánulos) Este mecanismo permite a la célula fabricar ATP, uniendo grupos “fosfato” al ADP. Este proceso requiere energía, endergónico, que procederá de los electrones liberados en las oxidaciones y de un gradiente protónico que se formará en la membrana interna de la mitocondria. Comprende: transporte de electrones y síntesis de ATP. angeles Nota Los que se liberan en la primera vuelta, proceden del OXALACETATO. http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=cT5LA70j8Uh3VM&tbnid=PUKSc3yutJJmDM:&ved=0CAUQjRw&url=http://html.rincondelvago.com/ciclo-de-krebs.html&ei=3BJUU6bPBOHV0QWzxoDoBg&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNHR9tx-oqEYYVINgXRQyLP0tdT5IA&ust=1398105144584673 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 8 .- Transporte de electrones: Los electrones presentes en el NADH y el FADH2, viajarán por moléculas transportadoras (4 grandes complejos supramoleculares, algunos de ellos contienen varios complejos enzimáticos, y algunos de estos, a su vez, contienen “citocromos”). Estos complejos son: 1.- complejo NADH-deshidrogenasa: Transfiere electrones del NADH a la “Ubiquinona”, y lo oxida a NAD. 2.- Ubiquinona o Coenzima Q: Molécula liposoluble que acepta electrones del complejo anterior y los transfiere a siguiente…. 3.- Complejo Citocromo b-c1: Acepta los electrones de la Ubiquinona y los cede al siguiente complejo…. 4.- Complejo citocromo-oxidasa: Transfiere los electrones al oxígeno molecular, que se reduce formando agua. El oxígeno es el aceptor final de electrones. Parte de la energía que van perdiendo los electrones en esta cadena se utiliza par bombear (H+), a través de la membrana mitocondrial interna. Existe un potencial eléctrico entre el interior y el exterior de la membrana, un gradiente electroquímico de protones= fuerza “protón motriz”. Síntesis de ATP En la membrana mitocondrial interna está el complejo ATPasa o ATPsintetasa= proteínas transmembranales a través de las cuáles entran los protones , lo que permite que la ATP sintetasa forme ATP. De esta manera se disipa el gradiente “electroquímico”. RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA RESPIRACIÓN AEROBIA: .- Oxidación completa hasta formar CO2 .- Los potenciales de oxidorreducción que se generan del sustrato que se oxida hasta el último aceptor de electrones-oxígeno, se traduce en una síntesis elevada de ATP: en total, por cada acetil Co-A que entra en el ciclo de Krebs hasta el aceptor final, se forman 12 moléculas de ATP. Como entran 2, se formarán 24 moléculas de ATP. Si consideramos el proceso desde la GLUCOSA (Glucolisis), el balance global será 36 ATP´s. BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 9 Nota: Aunque por cada NADH se pueden fabricar 3 ATP´s, en el caso de los NADH fabricados en el citoplasma, se pierde un ATP por cada uno ya que se requiere esa energía para introducirlos en la mitocondria. De ahí que haya que restarle a 38 ATP´s-2 ATP´s= 36 ATP´s ANEXO: Existen organismos que no utilizan la RESPIRACIÓN AEROBIA, sino la ANAEROBIA (también existe fosforilación oxidativa pero el último aceptor no es oxígeno, sino ión nitrato, un compuesto orgánico o el hierro) o la QUIMIOLITÓTROFA (exclusivo de bacterias, se oxidan compuestos inorgánicos, y el último aceptor es el oxígeno molecular; el ATP se consigue también por fosforilación oxidativa) FASE ALTERNATIVA: LA FERMENTACIÓN Es un proceso que se da en condiciones de anaerobiosis, o de suministro insuficiente de oxígeno. Es un proceso de oxidación incompleta de los compuestos orgánicos, y por tanto no se libera toda la energía química que contienen. La fosforilación oxidativa en a nivel de sustrato. Ocurren 2 etapas: http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=WLNN9tYSREWGEM&tbnid=llAXwlTueguudM:&ved=0CAUQjRw&url=http://html.rincondelvago.com/catabolismo.html&ei=1zpUU5yIL8PB0QWN-4GACQ&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNEtemvMQC4iqTrCBm8fDwX3dC40uQ&ust=1398115218123264 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 10 .- Oxidación de GLUCOSA a PIRUVATO .- Reducción del PIRUVATO, para dar ácido láctico (Fermentación láctica, realizada por bacterias lácticas, y también por el músculo en condiciones de anaerobiosis) o etanol (Fermentación alcohólica, típica de levaduras) El balance energético neto es: 2 moléculas de ATP. Muy pobre. ACTIVIDADES 1.- ¿En qué se diferencia un organismo quimiótrofo y uno fotótrofo? 2.- ¿Para que y por qué necesitan las células el poder reductor? 3.- ¿La fermentación y la respiración anaerobia son el mismo proceso metabólico? ¿Por qué? 4.- ¿La celulosa es un polímero estructura o de reserva? 5.- ¿En qué tipo de rutas metabólicas se encuentran precursores metabólicos? 6.- ¿Qué es una ruta “anfibólica”? 8.- ¿Por qué se dice que la GLUCÓLISIS produce una oxidación incompleta de la glucosa? 9.- El dibujo de la izquierda, ¿qué representa? ¿qué rendimiento energético tiene? Coloca el nombre de los compuestos según los átomos de carbono que se indican. http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=G7AWjWee-oSRJM&tbnid=_2co4ZkaGBlXhM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.redes-cepalcala.org/olivaryescuela/divulgacion/9_Feria_Sevilla/Proyecto/Juegos/fermentacion_lactica.htm&ei=3z9UU9bWIYin0AXo-oHgBw&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNG6KW3XrZUS4yLitOmpB-IlfrSLrg&ust=1398116695104601 http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=Oli_tFI4ppVwQM&tbnid=TPy1qpbAFwR5kM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.redes-cepalcala.org/olivaryescuela/divulgacion/9_Feria_Sevilla/Proyecto/Trab_invest/otras_ferm.htm&ei=yEBUU-X_BabL0AXZ-YGwCw&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNE1ynvJmhBSFXAtwoakuLRpgNbuzQ&ust=1398116806239809 http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&docid=YOGElDCYRtWTOM&tbnid=FVIbCLNI-spG2M:&ved=0CAUQjRw&url=http://elmodernoprometeo.blogspot.com/2011/12/meabolismo-reduccion-anaerobica-y-ciclo.html&ei=Bg1UU4KoFaWe0QXN1YHIBw&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNGa5-j2wOX5TZQflUfcdx9ZCuDfYg&ust=1398103328155028 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 11 2.- Catabolismo de ÁCIDOS GRASOS Los LÍPIDOS o triacilglicéridos/triglicéridos, son reserva de energía al ser insolubles y poco reactivos con los componentes celulares. Su degradación no es fácil, pero la célula recurre a ellos cuando precisa energía y los glúcidos no son suficiente aporte. El proceso catabólico se inicia con una hidrólisis (lipasas), que liberan glicerina y ácidos grasos. La glicerina se transforma en gliceraldehido 3P, y los ácidos grasos siguen una ruta especial: Beta-Oxidación. .- La Beta-Oxidación o Hélice de Lynen Es un proceso que ocurre en la matriz mitocondrial y es una fuente de carbono que produce muchas más moléculas de ATP que la glucosa. En el proceso de oxidación se van generando moléculas de Acetil-CoA, que se incorporará al Ciclo de Krebs, y seguirála fosforilación oxidativa. Los ácidos grasos deben pasar desde el citoplasma a la matriz mitocondrial y para ello deben unirse a una proteína transportadora, la carnitina. Una vez dentro se van oxidando los ácidos grasos a nivel del carbono “beta”, y se escinden unidades de 2 en 2, desde el extremo carboxilo. Al inicio se consume energía, ya que el ácido graso debe unirse al Co-A, para formar Acil Co-A. http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&docid=_2AI35zaSlYgMM&tbnid=f5u_h-bwmr29UM:&ved=0CAUQjRw&url=http://respiracioncelularyfermentacion2011.blogspot.com/2011/12/beta-oxidacion-de-los-acidos-grasos.html&ei=OUhUU-S6C-aJ0AXcv4DwBw&bvm=bv.65058239,d.d2k&psig=AFQjCNHWwvwPFO1DHv7YVlHdratOua7qWA&ust=1398118755660567 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 12 Etapas: .- Deshidrogenación. Se reduce el FAD, y se produce un doble enlace entre el carbono alfa y el beta. .- Hidratación. Se añade una molécula de agua dónde se formó el doble enlace, y se forma grupo hidroxilo en posición “beta”. .- Oxidación. Se oxida el grupo “alcohol” a grupo “ceto”. Se reduce el NAD a NADH. .- Tiolisis. Ruptura de enlace entre carbonos “alfa” y “beta”, por la incorporación de la molécula de CoA. Resultado: una molécula de “acil Co-A” que sigue la oxidación , y una molécula de acetil-CoA que va al ciclo de Krebs. Resumen del proceso: .- La ENERGÍA se forma a partir de cada molécula de Acetil-CoA que entra en el ciclo de Krebs, y ello dependerá del tamaño del ácido graso. Y además, la entrada en la cadena de transporte de electrones de los NADH y FADH2 que se forman por cada ciclo de rotura. .- Se forma un precursor metabólico= Acetil-CoA .- Se genera “poder reductor”: NADH y FADH2 .- La “carnitina” se regenera, y vuelve al citoplasma. Energía formada: GTP, y los coenzimas van a la cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa generando ATP y agua. Actividades 1.- ¿Por qué se obtiene más energía del catabolismo de lípidos que del de glúcidos? 2.- Cita 3 pasos de 3 rutas en que se obtenga poder reductor. 3.- Calcula cuántos ATP producirá la degradación del ácido palmítico. 4.- ¿Cuál es el papel de la “carnitina”? 5.- ¿Por qué se afirma que las fermentaciones son oxidaciones incompletas? BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 13 B).- ANABOLISMO “AUTÓTROFO” Se denomina ANABOLISMO al conjunto de procesos bioquímicos mediante los cuales las células sintetizan la mayoría de las sustancias que las constituyen. Estos procesos suelen ir asociados a consumo de energía. Esta energía procederá de la hidrólisis de ATP, reacción exergónica. La FOTOSÍNTESIS.- Se trata de un proceso anabólico por el cuál las plantas y algunas bacterias transforman la energía de la luz en energía química, y almacenarla en forma de ATP, energía que se utilizará para fabricar moléculas orgánicas. Existen 2 tipos de fotosíntesis: oxigénica (se libera oxígeno, y este procede de la fotólisis del agua, donadora de electrones); anoxigénica (no se libera oxígeno, ya que el agua no es la donadora de electrones) La fotosíntesis ocurre en 2 etapas-fases, localizadas en zonas distintas del cloroplasto: LUMÍNICA. Ocurre en los tilacoides. La luz es captada por moléculas fotorreceptoras localizadas en membranas de tilacoides. Se obtiene ATP y NADPH. OSCURA. Ocurre sin luz en el estroma de los cloroplastos. Se sintetizan compuestos orgánicos a partir de CO2, utiliza el ATP y NADPH generado en la fase anterior. http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=nHEy0SVuKGGirM&tbnid=NYJAyBTlBQFlrM:&ved=0CAUQjRw&url=http://simplebooklet.com/publish.php?wpKey=5cZRC3NHqr9NX6MQ0j38RU&ei=lcFaU8XDFfOZ0AXGkoGICg&bvm=bv.65397613,d.d2k&psig=AFQjCNHDv3Z2a-n8pYy_y-ueNQgoqB8RqA&ust=1398543068817594 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 14 a) Fase “lumínica”. Ocurren los siguientes procesos: .- Se capta la energía luminosa: se realiza a través de pigmentos fotorreceptores. Las más conocidas son las “clorofilas” y los “carotenoides”, aunque existen otras como la “ficocianina” o la “ficoeritrina”. La CLOROFILAS contienen una anillo “tetrapirrólico” en cuyo interior tiene una átomo de magnesio, y una cadena de fitol. Las 2 clorofilas más importantes son la “a” y la “b”, que se diferencian en algunos sustituyentes del anillo. También existen “carotenoides” que captan otras longitudes de onda. Los PIGMENTOS asociados a proteínas, en las membranas de tilacoides, forman los “complejos antena”. La molécula de clorofila “especial” (P700 y P680) a la que se transfiere la energía lumínica se llama “centro de reacción”. .- Transporte de electrones dependiente de la luz. La luz impulsa electrones de la molécula de clorofila del centro de reacción, se trata de la excitación del centro de reacción. Estos electrones tienden a ser cedidos a otro compuesto aceptor de los mismos. Fotosistema: molécula de clorofila + moléculas aceptoras de electrones. En plantas y cianobacterias existen 2 fotosistemas: Fotosistema I (centro de reacción P700); Fotosistema II (centro de reacción P680); llevan a cabo la fotosíntesis “oxigénica”. Si el flujo de electrones es abierto, el aceptor último de electrones es el NADP, y se forma poder reductor: NADPH . - S í n t http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=AVFiklUghGKzgM&tbnid=6MkWZ_p36MPtGM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/concurso1998/accesit6/faseluminosa.html&ei=yMVaU5K3H8Wd0QWQwoG4BQ&bvm=bv.65397613,d.d2k&psig=AFQjCNECCC4IafmSlpimA3Cz6Shs8HDArQ&ust=1398544084481669 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales Los dos fotosistemas están conectados por moléculas transportadoras de electrones, y este flujo genera un gradiente quimiosmótico de protones a ambos lados de la membrana, que se emplearán en la formación de ATP. El Fotosistema II “excitado” por la luz, c electrones a la cadena de transportadores localizados en la membrana tilacoidal, y se recuperan en el Fotosistema I. El Fotosistema I recibirá los electrones de la fotólisis del agua, de electrones, y se libera oxígeno molecular. Los transportadores son, por orden desde el primer aceptor: Ferredoxina, Plastoquinona, Complejo citocromo b BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Los dos fotosistemas están conectados por moléculas transportadoras de electrones, y este flujo genera un gradiente quimiosmótico de protones a ambos lados de la membrana, que se emplearán en la formación de ATP. El Fotosistema II “excitado” por la luz, c electrones a la cadena de transportadores localizados en la membrana tilacoidal, y se recuperan en el Fotosistema I. El Fotosistema I recibirá los electrones de la fotólisis del agua, , y se libera oxígeno molecular. ortadores son, por orden desde el primer aceptor: Ferredoxina, Plastoquinona, Complejo citocromo b-f, Plastocianina. 15 Los dos fotosistemas están conectados por moléculas transportadoras de electrones, y este flujo genera un gradiente quimiosmótico de protones a ambos lados de la membrana, que se emplearán en la formación de ATP. El Fotosistema II “excitado” por la luz, cede los electrones a la cadena de transportadores localizados en la membrana El Fotosistema I recibirá los electrones de la fotólisis del agua, donador ortadores son, por orden desde el primer aceptor: f, Plastocianina. http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=d-_pzPhsYCgHZM&tbnid=ONJ6zFr64Dn53M:&ved=0CAUQjRw&url=http://bioscientias.blogspot.com/2012_02_01_archive.html&ei=NMpaU9rOJOas0QWIm4CQCw&bvm=bv.65397613,d.d2k&psig=AFQjCNECCC4IafmSlpimA3Cz6Shs8HDArQ&ust=1398544084481669http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=YeLvhaWgQQxryM&tbnid=vRQ8wFfOhBlTAM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www2.gobiernodecanarias.org/educacion/17/webc/salinas/Dep%20Biolog%C3%ADa/Fotos%C3%ADntesis/fosintesis_2%C2%BA_bach.htm&ei=EMxaU46fAueS0QXq7IDgBQ&bvm=bv.65397613,d.d2k&psig=AFQjCNECCC4IafmSlpimA3Cz6Shs8HDArQ&ust=1398544084481669 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 16 Si el flujo de electrones es cerrado o cíclico, en este caso los electrones vuelven al Fotosistema I tras recorrer la cadena de transporte de electrones, a su centro de reacción. Se generará ATP, pero no poder reductor (NADPH). Este método lo utilizan las plantas cuando existe demanda de energía y no se precise poder reductor para fabricar/sintetizar moléculas orgánicas. .- Síntesis de ATP o fotofosforilación. Es el último proceso. Ocurre gracias a la energía contenida en los fotones de luz= fotofosforilación. La energía que van perdiendo los electrones por la cadena de transporte sirve para bombear protones, desde el estroma hacia el espacio interior del tilacoide. Se alcanza un gradiente protónico: interior tilacoide ( pH 5) y en el estroma (pH 8), esto se utiliza para fosforilar ADP. Los protones vuelven al estroma a través de los portales ATP-asas (proteínas transmembranales del tilacoide) Si el flujo de electrones no es cíclico= fotofosforilación “no cíclica” Si el flujo de electrones es cíclico= fotofosforilación “cíclica” b).- Fase “oscura”: a partir de CO2, nitratos, fosfatos, y otras sales, las plantas verdes son capaces de sintetizar todas las moléculas orgánicas que necesita. Cómo todas las moléculas tienen un “esqueleto http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=BPNNemCwsaOZmM&tbnid=XJGujO_1VFBIuM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.etsmre.upv.es/varios/biologia/Temas/tema_11.htm&ei=Zs1aU4z5Coic0QWM_IGICQ&bvm=bv.65397613,d.d2k&psig=AFQjCNF7pJT2djI3Be9_loKvXXvNbsgEdw&ust=1398545964811372 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales carbonado”, es importante saber como se incorpora el CO El mecanismo que utilizan las plantas es el CICLO DE CALVIN. Este ciclo consta de 3 fases: Fijación de CO Reducción del átomo de carbono procedente del CO Regeneración de la ribulosa Fijación del CO2. Se incorpora el átomo de carbono en la pentosa: ribulosa difosfato. Catalizada por una “carboxilasa difosfato carboxilasa (RUBISCO). Al final se forman 2 fosfogliceratos (3 C, cada uno) Reducción del átomo de “carbono”. Se reduce el átomo de carbono incorporado en 2 reacciones: fosforilación y reducción. Se requiere ATP y NADPH, respectivamente. El gliceraldehido 3P que se forma puede tener varios destinos: síntesis de hexosas (gluconeogénesis); formar BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO carbonado”, es importante saber como se incorpora el CO El mecanismo que utilizan las plantas es el CICLO DE CALVIN. consta de 3 fases: Fijación de CO2. Reducción del átomo de carbono procedente del CO Regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato. Se incorpora el átomo de carbono en la pentosa: ribulosa difosfato. Catalizada por una “carboxilasa”: ribulosa difosfato carboxilasa (RUBISCO). Al final se forman 2 fosfogliceratos (3 C, cada uno) Reducción del átomo de “carbono”. Se reduce el átomo de carbono incorporado en 2 reacciones: fosforilación y reducción. Se requiere ATP y NADPH, amente. El gliceraldehido 3P que se forma puede tener varios destinos: síntesis de hexosas (gluconeogénesis); formar 17 carbonado”, es importante saber como se incorpora el CO2, su fijación. El mecanismo que utilizan las plantas es el CICLO DE CALVIN. Reducción del átomo de carbono procedente del CO2. Se incorpora el átomo de carbono en la pentosa: ribulosa-1,5- ”: ribulosa-1,5- difosfato carboxilasa (RUBISCO). Al final se forman 2 Se reduce el átomo de carbono incorporado en 2 reacciones: fosforilación y reducción. Se requiere ATP y NADPH, amente. El gliceraldehido 3P que se forma puede tener varios destinos: síntesis de hexosas (gluconeogénesis); formar http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=ua_VoNPMke4vLM&tbnid=h4LrQcuJvcQbjM:&ved=0CAUQjRw&url=http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Calvin&ei=8tJaU6DkAeSd0QXdyIHYBg&bvm=bv.65397613,d.d2k&psig=AFQjCNFvycXrtwvLgdCAJAtIc4YDUjN13A&ust=1398547521576285 BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO_METABOLISMO Mª Ángeles Morales 18 piruvato (glucolisis); regeneración de la “ribulosa-1,5- bifosfato” y cerrar el Ciclo de Calvín. Regeneración de la “ribulosa-1,5-difosfato”. Para que el Ciclo de Calvin siga funcionando, y fijándose dióxido de carbono, debe regenerarse la “ribulosa-1,5-difosfato”. A partir del gliceraldehido 3P, se reorganizan los átomos de carbono, con intermediarios de número de átomos de carbono diferentes. Finalmente se obtiene ribulosa-5-fosfato, que se fosforila y da lugar a la ribulosa-1,5-difosfato. BALANCE ESTEQUIOMETRIA DE “CALVIN” Para formar 1 molécula de uma hexosa, a partir de CO2, los organismos fotosintéticos gastan: 12 moléculas de NADPH y 18 moléculas de ATP. Actividades: 1.- Observa el dibujo y señala la “fosforilación no cíclica” y la “fosforilación cíclica”. 2.- ¿Qué moléculas orgánicas se pueden sintetizar utilizando fosfatos y nitratos? 3.- Identifica sobre el dibujo y define: FOTOSISTEMA, CENTRO DE REACCIÓN, COMPLEJO ANTENA, FOTORRECEPTOR. 4.- ¿Qué tipo de fosforilación siguen las plantas si no necesitan fabricar moléculas orgánicas? Razónalo. 5.- ¿Por qué se consume ATP en el Ciclo de Calvín? 6.- Cita algún organismo autótrofo que no sea fotosintético. 7.- Cita 2 moléculas que sirvan de nexo de unión entre el catabolismo y el anabolismo. Si conocer una tercera añádela. http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=BPNNemCwsaOZmM&tbnid=XKVGbheTSDtEYM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.lourdes-luengo.es/unidadesbio/fotosintesis/sm/transparencias_fotosintesis.htm&ei=_9ZaU7PAIYHX0QXDvICIDg&bvm=bv.65397613,d.d2k&psig=AFQjCNHKUmlQm3t8GDZ4kxRQym5caLGeTw&ust=1398548485388211
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