METABOLISMO

¡Hola a todos otra vez!

Hoy os voy a hablar del metabolismo, ¿y qué es eso?

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en cada célula de nuestro cuerpo, para satisfacer todas su necesidades de materia y de energía. Todas estas reacciones están relacionadas en las llamadas rutas metabólicas. Hay dos principales grupos de rutas metabólicas, que son las rutas catabólicas y las anabólicas y hoy os hablaré de las dos, pero primero os contaré una importante e interesante información sobre este tema.

Lo primero que teneis que saber es que, esta reacciones son las denominas de "redox", ya que se libera o se consume energía mediante uniones o roturas de enlaces, a átomos de hidrógeno o de oxígeno. Mientras se producen estas reacciones, hay un intercambio de energía, que se transporta en forma de electrones libres o unidos a átomos de hidrógeno, y las encargadas de almacenarlos y transportarlos son el ATP o las llamadas coenzimas.

El ATP es la llamada moneda energética, ya que en los enlaces de la adenina con los grupos fosfóricos se almacena una gran catidad de energía. En las reacciones catabólicas, en las que se consigue energía, se produce la síntesis de ATP, a partir de otras biomoléculas (fosforilación a nivel de sustrato), o a partir de una cadena tranportadora de electrones y a la ATP-sintetasa (fosforilación oxidativa en caso de animales o fotofosforilación en caso de vegetales). En las reacciones anabólicas, en las que se consume energía, se produce la hidrólisis del ATP en ADP + P o directamente en AMP + P, con lo que se obtienen 14 kcal/mol.

Los transportadores de electrones unidos a átomos de H son las coenzimas NAD+, FADH+ etc. que al unirse a los hidrógenos se reducen, y al volver a desprender esa energía vuelven a su forma oxidada. Los transportadores de electrones libres son las moléculas de citocromo, que al transladar un electron de uno a otro disminuye la energía del electrón, y por tanto se libera. Además encontramos en coA, que es imprescindible debido a su unión con el radical acetilo, y forman la molécula con la que se inicia el ciclo de Krebs.

Todas estas reacciones están catalizadas por enzimas, que facilitan y aceleran las reacciones debido a que disminuyen la energía que se necesita para que una reacción se produzca. Las enzimas son normalmente proteínas globulares, sin embargo, hay muchas que tienen una parte no proteica, y son las llamadas holoenzimas. A la parte no proteica se le llama cofactor y cuando es de naturaleza orgánica, coenzimas, que puedes ser nucleotidos o, a veces, vitaminas.

Las enzimas actúan de diferente manera según la cantidad de sustratos que se unan a su centro activo, al que se unen los sustratos gracias a los aminoácidos de fijación y catalizadores. Además, las enzimas suministran una cierta velocidad a las reacciones, que puede variar según la concentración de sustrato, la temperatura y pH y la presencia o no de inhibidores, que son sustancias que dificultan o prohiben que se produzca la reacción química, ya que se unen al centro activo o alrededores de forma temporal o permanente. La velocidad de la reacción se puede representar en gráficas gracias a la ecuación de Michaelis-Menten.

El catabolismo es la parte del metabolismo que tiene como objetivo degradar moléculas complejas y liberar energía, por tanto son reacciones exergónicas. Las principales rutas catabólicas son la degradación de glúcidos en presencia de oxígeno (respiración celular), la degradación de lípidos y la degradación de proteínas.

La respiración celular se divide en varios pasos, el primero es la glucólisis, en la que a partir de una molécula de glucosa se obtienen dos de piruvato, de 3 átomos de carbono cada una. A partir de cada molécula de piruvato y tras la liberación de un átomo de carbono en forma de CO2 como producto de la respiración, se obtiene una molécula de acetil-coA (descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico) El actil coA, que ya se encuentra dentro de la mitocondria, se une al ácido oxalacético y se produce el ciclo de Kreb. Todas las coenzimas obtenidas anteriormente ceden sus electrones en la cadena transportadora de electrones, y tras todo esto se produce la síntesis de ATP. El balance final es de 36 o 38 ATP a partir de una molécula de glucosa, dependiendo de si la célula es eucariota o procariota.

La degradación de lípidos ocurre también en distintas fases. Primero, se separa la glicerina de los ácidos grasos. La degradación posterior de la glicerina ocurre en el citosol, mientras que la de los ácidos grasos (hélice de Lynen), ocurre en las mitocondrias. En todo este proceso se consigue mucha más energía que con la degradación de una molécula de glucosa, ya que cada dos átomos de carbono del ácido graso, se obtiene un acetil coA, que va al ciclo de Krebs. El balance total es de 129 o 131 ATP, también dependiendo de que la célula sea eucariota o procariota.

La degradación de proteínas ocuure en dos fases distintas y es más simple que las demás. Estas fases son la transaminación y desaminación y ocurren en el citosol. Tambien se obtiene acetil-coA a partir de la descarboxilación oxidativa de los esqueletos carbonados de las proteínas, que van al ciclo de Krebs.

La degradación de ácidos nucléicos puede ocurrir de diferentes maneras, pero no se suelen utilizar estas biomoléculas principalmente para la obtención de energía.

La respiración celular ocurre cuando el oxígeno es el aceptor final de electrones, sin embargo, hay veces que se producen situaciones anaerobios y hay que recurrir a otros procesos. Hay algunos organismos que nunca actúan en presencia de oxígeno, los llamados anaerobios estrictos, mientras que otros pueden realizar la respiración celular cuando hay oxígeno y algo diferente cuando no. La vía de degradación de glucosa sin oxígeno son las fermentaciones. Primero se produce la glucólisis, sin embargo, para poder conseguir que las coenzimas vuelvan a oxidarse, se realizan estas fermentaciones. Las principales son la homoláctica y la etílica, aunque también existen la butírica o la pútrida.

El anabolismo es el conjunto de reacciones que se producen para obtener moléculas orgánicas complejas a partir de otras simples y consumiendo energía, por lo que son reacciones endergónicas. Hay distintos tipos de anabolismo, el autótrofo y heterótrofo. Los organismo autótrofos obtienen la materia a partir de moléculas inorgánicas mientras que los heterótrofos la obtienen a partir de moléculas orgánicas. Dentro de los organismos autótrofos encontramos los fotosintéticos y quimiosintéticos.

La fotosíntesis la realizan las plantas, hongos, cianobacterias y bacterias fotosintéticas. Está dividida en dos fases, la fase luminosa o dependiente de la luz (que tiene como objetivo la obtención de energía para la fase oscura) y la fase oscura o independiente de la luz(que tiene como objetivo la síntesis de biomoléculas orgánicas complejas).

La fase luminosa necesita captar fotones del sol. Estos fotones son captados por los pigmentos antena de los fotosistemas 1 y 2, y los llevan hasta los pigmentos diana, donde se encuentran la clorofila P700 en el caso de los fotosistemas 1 y la clorofila P680 en el caso de los fotosistemas 2. Esta fase se divide al mismo tiempo en la fase cíclica y acíclica.

En la fase aíclica es en la que más cantidad de energía de obtiene. En esta participan los fotosistemas 1 y 2. Primero, el fotosistema 2 capta 2 fotones, y libera dos electrones, que los recupera gracias la fotólisis del agua. Los electrones van pasando entre pigmentos, creándose una cadena transportadora de electrones hasta llegar al complejo citocromo b6-f, que libera protones hacia el espacio tilacoidal, creando una diferencia de gradiente gracis a la cual se produce la fotofosforilación. Los electrones llegan hasta el fotosistema 1, que los utiliza para obtener NADPH.

En la fase cíclica solo participa el fotosistema el fotosistema 1 y los lectrones siempre llegan a este, por lo que no es necesaria la fotólisis del agua. Tambien se produce la fotofosforilación gracias al bombeo de protones por parte del citocromo b6-f y no se obtiene NADPH.

La fase oscura de la fotosíntesis es el denominado ciclo de Calvin. Comienza con la unión del CO2 a la ribulosa-1,5-difosfato gracias a la enzima rubisco, formándose dos moléculas de ácido 3 fosfoglicérico. Gracias a la energía obtenida en la fase luminosa de la fotosíntesis, a partir del paso por varias moléculas, se obtiene el gliceraldehído-3-fosfato, a partir del cual se pueden obtener distintas biomoléculas, y por tanto, la materia orgánica que era objetivo de este procesos.

Todo esto lo realizan las plantas C3, sin embargo, en ambientes secos se produce la fotorrespiración , es decir, enzima rubisco capta el oxígeno en lugar de CO2, por lo que no hay un buen rendimiento. Las plantas C4 no tienen este problema, ya que están habituadas a estos ambientes y utilizan otra enzima.

La quimiosíntesis la realizan las bacterias quimioautótrofas gracias a la energía producida por la oxidación de ciertas moléculas. Esta se divide en dos fases. En la primera se produce la oxidación de estas moléculas inorgánicas para obtener electrones y así obtener ATP y NADH. En la segunda se produce el ciclo de Calvin.

Las bacterias quimioautótrofas se dividen en distintos grupos, las bacterias incoloras del azufre, las del nitrógeno, las del hierro y las del hidrógeno.

Ahora os hablaré del siguiente tipo de anabolismo, el anabolismo heterótrofo, que tiene como objetivo la síntesis de reservas energéticas y crear estructuras para que el organismo pueda crecer. Cabe la posibilidad de pensar que los procesos que ocurren en el anabolismo heterótrofo son los contrarios a los procesos catabólicos, pero esto no es así.

En la síntesis de glúcidos hay dos procesos importantes, que son la síntesis de glucosa y posteriormente la síntesis de polisacáridos a partir de glucosa. La síntesis de glucosa se denomina gluconeogénesis, y a partir de una molécula de piruvato se obtiene la molécula de glucosa, en este proceso hay 3 pasos que hacen que la gluconeogénesis no sea el proceso inverso a la glucólisis, entre ellos el paso por la mitocondria. La glucogenogénesis y la amilogénesis, se producen a partir de la glucosa-6-fosfato y no de la glucosa.

Para la obtención de lípidos, al igual que para su síntesis, se necesitan hacer distintos pasos. En primer lugar la síntesis de ácidos grasos, para la que se necesita una molécula de acetil coA como precursora, en segundo lugar la síntesis de glicerol-3-fosfato y posteriormente la unión de ambos para obtener triacilglicéridos.

la síntesis de proteínas también ocurre en dos fases, la primera es la síntesis de aminoácidos. En primer lugar se forma el esqueleto carbonado y en segundo el grupo amino,para esto el ácido glutámico juega un papel muy importante..

por último encontramos la síntesis de ácidos nucleicos. La primera fase es la de la síntesis de nucleótidos que se pueden sintetizar a partir de la hidrólisis o de nuevo, diferenciando entre los nucleotidos con bases púricas y pirimidínicas.

Por último, para ayudarme a entender este tema he visto varios videos que me han ayudado a su comprensión, aquí os dejo un esquema de cada uno de ellos.

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.

Y aquí tenéis una serie de preguntas sobre el anabolismo:

1.- ¿Todos los organismos autótrofos son fotosintéticos?

No, pueden ser fotosintéticos (plantas, algas, cianobacterias y bacterias fotosintéticas) o quimiosintéticos (bacterias quimiosintéticas).

2.- Indica las semejanzas y las diferencias entre fotosíntesis y quimiosíntesis.

Sus semejanzas son que ambas pertenecen a la parte del anabolismo autótrofo, es decir, organismos sintetizan materia orgánica compleja a partir de moléculas simples, y la realizan por si mismos a partir de materia inorgánica. Sin embargo, los organismos fotosintéticos obtienen la energía para la síntesis de esta materia de la luz del sol, mientras que los organismos quimiosintéticos la obtienen gracias a energía de otras biomoléculas.

3.- ¿Qué diferencia hay entre un pigmento diana y un pigmento antena?

Los pigmentos diana son dos moléculas de clorofila a y se encuentran en el centro de reacción de los fotosistemas, a estos pigmentos es a los que va a parar la energía del sol captada por los pigmentos antena, que son moléculas de clorofila a y b y carotenoides y se encuentran en el centro captador de luz de los fotosistemas.

4.- ¿Qué se entiende por fotólisis del agua y cuántas moléculas han de sufrir este proceso, para generar una molécula de O2?

La fotólisis del agua es la rotura de los enlaces que unen los átomos que forman una molécula de agua. Gracias a esto se obtiene de una molécula de H2O, 2H+, 2e- y ½O2, por lo que se necesitan dos moléculas de agua para la obtención de una molécula de O2.

5.- Tanto en la respiración mitocondrial como en la fase luminosa acíclica hay enzimas que trabajan con NADH o NADPH, una cadena transportadora de electrones y ATP-sintetasas, pero hay cietas diferencias. Responde a las cuestiones de la siguiente tabla:

6.- Indica cuáles son los objetivos de la fase luminosa y de la fase oscura de la fotosíntesis, explicando la relación entre ambas. ¿Sería correcto decir que “la fase luminosa se realiza durante el día, mientras que la fase oscura ocurre durante la noche”? Razona la respuesta.

Los objetivos de la fase luminosa de la fotosíntesis son la obtención de energía (tanto ATP como coenzimas) a partir de la energía que se obtiene de la luz del sol. Esta energía obtenida es la utilizada para la fase oscura, en la que se produce la síntesis de moléculas orgánicas complejas, que es el verdadero objetivo de la fotosíntesis.

La fase oscura es independiente de la luz, esto quiere decir que se puede producir tanto de día como de noche, sin embargo, la mayoría de las veces se produce de día, ya que es cuando se produce la fase luminosa y se obtiene la energía necesaria para la fase oscura, por lo que la frase es falsa.

7.- ¿En qué orgánulos de la célula eucariota transcurren los siguientes procesos metabólicos?

a) β-oxidación de los ácidos grasos: Mitocondria

b) Fotofosforilación: Cloroplastos

c) Glucólisis: Citosol

d) Fosforilación oxidativa: Mitocondria

e) Captación de luz por el complejo antena: Cloroplastos

f) Ciclo de Calvin: Cloroplastos

g) Ciclo de los ácidos tricarboxílicos: citosol

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 cuando en ellas escasea el agua, la enzima rubisco, que es la que se encarga de la fijación del dióxido de carbono, en lugar de captar el CO2 capta el O2 (actúa con su función de oxidasa), ya que se encuentra en mayor cantidad y por tanto la energía que se consigue en la fase lumínica de la fotosíntesis no puede ser utilizada para la síntesis de moléculas complejas, por lo que el rendimiento es muy bajo.

Las plantas C4 están preparadas para estos ambientes secos. En ellas hay unos cloroplastos que se encuentran en las células del mesófilo. Estos pueden captar el CO2 por la noche gracias a la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa, que cataliza la fijación de CO2 y se forma el ácido oxalacético (de 4C) que pasa a malato. Este pasa a los cloroplastos de las células internas, donde ya se produce el ácidopirúvico

9.- ¿El oxígeno que se desprende durante la fotosíntesis procede del CO2 o del H2O?

Procede de la fotólisis del agua.

10.- ¿A qué molécula orgánica se une el CO2, durante la fotosíntesis, para convertirse en carbono orgánico?

Este se une a la enzima rubisco, (ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa oxidasa), que da lugar a un compuesto de seis carbonos que se rompe en dos moléculas de ácido-3-fosfoglicérico, de tres átomos de carbono cada una.

11.- ¿Cuáles son los productos iniciales y finales de la gluconeogénesis y de la glucólisis? ¿Se puede decir que simplemente son vías metabólicas inversas? Razona la respuesta.

Los reactivos de la glucólisis son una molécula de glucosa mientras que los productos son dos moléculas de ácido pirúvico. El reactivo de la gluconeogénesis es una molécula de piruvatos y el producta una molécula de glucosa. No son vías metabólicas inversas ya que hay tres pasos no reversibles: la conversión del ácido pirúvico en ácido fosfoenol pirúvico, la transformación de la fructosa-1,6-difosfato en fructosa-6-fosfato y la conversión de glucosa-6-fosfato a glucosa.

12.- ¿Por qué el ácido pirúvico entra en la mitocondria para iniciar la gluconeogénesis?

Debido a que es donde se encuentra la enzima piruvato carboxilasa, para que así tras unas transformaciones se forme el fosfoenol piruvato y así llegar a la glucosa.

13.- ¿Por qué la gluconeogénesis tiene procesos en los que el ácido oxalacético pasa a málico y de nuevo a oxalacético?

Porque el ácido oxalacético se forma en la mitocondria y no puede pasar al citosol atravesando la membrana mitocondrial, por lo que pasa a malato, que atraviesa la membrana y se vuelve a formar oxalacetato que ya pasa a fosfoenol-piruvato.

14.- ¿Qué molécula actúa como cebador (iniciador de la reacción) en la síntesis de ácidos grasos?

Una molécula de acetil-coA.

15.- ¿Cuántas moléculas de malonil-CoA (3 carbonos) se necesitan para obtener ácido lignocérico (24 carbonos)?

11 malonil coA

16.- ¿Cuál sería el balance neto de la síntesis de un ácido graso de 14 C?

Es el siguiente: 12 NADP+ 6CO2 6H2O

17.- ¿En qué parte de la célula se realiza la biosíntesis de los ácidos grasos?

En el citosol de las células animales (especialmente en el hígado y en el tejido adiposo) y en los cloroplastos de las células 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 interviene 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 citocromo b6-f, que es el que libera protones al espacio tilacoidal para que posteriormente se produzca la fotofosforilación gracias a la ATP-sintetasa. Finalmente, la cadena transportadora de electrones da a la clorofila P700 dos electrones para que se estabilice.

En la fase acíclica intervienen 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 O, que se unen en moléculas de O2 para liberarlos a la atmósfera. 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+. Los electrones que han ido pasando llegan hasta el complejo citocromo b6-f, que al igual que en la fase luminosa cíclica, libera protones al espacio intermembrana, creando una diferencia de gradientes electroquímico para gracias a la ATP-sintetasa conseguir ATP.

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: ambas son referidas a tipos de anabolismo, es decir, como obtener moléculas complejas a partir de moléculas sencillas. En el anabolismo autótrofo, las moléculas iniciales son inorgánicas, como el agua y el CO2. En el anabolismo heterótrofo, las moléculas iniciales son orgánicos, como glucosa o aminoácidos.

Quimiosintético-fotosintético: Ambas son referidas a tipos de anabolismo autótrofo. Los organismos fotosintéticos obtienen la energía a partir de la luz y son las plantas, cianobacterias y bacterias fotosintéticas. Los organismos quimiosintéticos obtienen la energía a partir de la oxidación de otras moléculas y son las bacterias quimioautótrofas.

Aerobio-anaerobio: Estos términos son referidos a la utilización de oxígeno en los procesos. En los procesos metabólicos aerobios, el oxígeno es el último aceptor de electrones, mientras que en los procesos anaerobios no, es otra molécula.