Buenos días, la misión de hoy va a cerca del metabolismo celular. Espero que disfrutéis y aprendáis mucho con esta entrada. 

EL METABOLISMO CELULAR 

El metabolismo es un conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de la célula  de los seres vivos. Compuesto por dos fases; catabolismo y anabolismo.

(esquema vídeos)

• El catabolismo es el conjunto de reacciones que tienen como objetivo obtener energía a partir de moléculas complejas.(reacciones exergónicas) (rutas metabólicas convergentes)
• El anabolismo es el conjunto de reacciones que tienen por objetivo la síntesis de moléculas complejas a partir de unas más sencillas. (reacciones endergónicas) ( vías divergentes)

DIFERENCIAS DEL CATABOLISMO Y ANABOLISMO (esquema de los vídeos)

Podemos clasificar una tipos de metabolismo  dependiendo de donde proceda la energía:

• fotoautótrofos, tienen como fuente de nutrientes materia inorgánica y como fuente de energía la luz solar.
• fotoheterótrofos, tienen como fuente de nutrientes materia orgánica  y como fuente de energía la luz solar.
• quimioautótrofos, tienen como fuente de nutrientes materia inorgánica y como fuente de energía compuestos inorgánicos.
•  quimioheterótrofos, tienen como fuente de nutrientes materia orgánica y como fuente de energía compuestos orgánicos.

REACCIONES DE OXIDACIÓN REDUCCIÓN.

Transporte de electrones.

• OXIDACIÓN, pérdida de electrones.

Una molécula se oxida cuando forma enlaces con el oxígeno y cuando rompe enlaces con hidrógeno.

• REDUCCIÓN, gana electrones.

Una molécula se reduce cuando forma enlaces con el hidrógeno y cuando rompe enlaces con el oxígeno.

-Energía en forma de ATP adenosíntrifosfato (adenina+ribosa+3 grupos fosfato)

Pi= 7 kcal/mol

SÍNTESIS DEL ATP

1.Fosforilación a nivel de sustrato

El sustrato proporciona el P que falta. Gracias a la energía que libero en otra molécula cuando se hidrolice alguno de los enlaces.

Las quinasas son enzimas que se encargan de gestionar los grupos fosfato. ATP=GTP (valor energético)

2.Fosforilación oxidativa.

Sintetizo el ATP a partir de un movimiento de electrones que se habrá producido en las mitocondrias(membrana interna). La ATP-asa o ATP-sintetasa, ayuda a que pasen los protones del espacio intermembranoso a la matriz mitocondrial interna, el paso de los H+ por la ATP-asa, forma ATP.

3.Fotofoaforilación.

Ocurre en los cloroplastos, es el mismo proceso que en la fosforilación oxidativa pero en la fotosíntesis (fase luminosa). Se rompa el H₂O y obtengo 2H+.

-Existen unas proteínas que ayudan a que se den los procesos estas son las enzimas y los biocatalizadores.

BIOCATALIZADORES

Los catalizadores aceleran una reacción química. Los biocatalizadores, ayudan a acelerar o a que se den algunas reacciones que se producen en el interior de los seres vivos.

BIOCATALIZADOS+SUSTRATO -> PRODUCTOS + ENZIMA INTACTA

Los biocatalizadores debilitan los enlaces para que la transformación se de más rápida, es decir disminuyen la energía de activación de la reacción.

Las enzimas son proteínas globulares.

Características exclusivas de los BIOCATALIZADORES

• Alta especificidad, una enzima para un sustrato. Ejemplo la sacarasa actúa solo para hidrolizar la sacarosa.
• Actúan a una Tª fija(la del ser vivo), porque sino las proteínas pueden desnaturalizarse.
• Enorme poder catálico 
• Elevado peso molecular 

• Las características comunes con los catalizadores son que ambos aceleran y ayudan a que se den las reacciones.

La naturaleza enzimática

El modo de actuación de las enzimas es el siguiente:

E + S -> ( E-S ) -> E+P 

Necesito que el sustrato se una al centro activo (aa catalíticos), esto ocurre en el complejo enzima-sustrato.

-SI tengo 1 sustrato, se une al centro activo, como hemos dicho antes.

-SI tengo 2 sustratos, se puede producir de dos formas diferentes, que la enzima se una a los dos sustratos a la vez y que el final del proceso sea la enzima con todos los productos. En cambio hay otra manera, en la que la enzima se une primero al sustrato1 y hace la transformación, es decir, obtiene el producto1 y la enzima modificada. Luego esa enzima modificada se une al sustrato2 y obtengo el producto2 con la enzima original.

Las enzimas tienen grados de especificidad absoluta, de grupo o de clase.

LAS RUTAS CATABÓLICAS MÁS IMPORTANTES, la glucólisis, la  β -oxidación y la transaminación y desaminación.

(rutas convergentes)

GLUCÓLISIS

La glucólisis es un proceso en el que a partir de un molécula de glucosa que degradamos obtenemos 2 ácidos piruvicos o piruvato.

Como podemos observar en el esquema la glucólisis se da en el citosol, y está dividida en dos fases una en la que invertimos energía y otra en la que obtenemos energía.

Partimos de la glucosa, invertimos un ATP por lo que se añade un grupo fosfato a la molécula formando Glucosa-6- fosfato. Acto seguido actúa la isomerasa que tranforma la glucosa en fructosa, es decir, pasamos de piranosa a furanosa, y obtenemos Fructosa-6-fosfato. Volvemos a invertir un ATP y se engancha otro grupo fosfato, obteniendo Fructosa-1,6-difosfato simultáneamente está actuando la quinasa, que se encarga de gestionar los grupos fosfato. Una vez hecho todo esto interviene la aldolasa que divide la fructosa-1,6-difosfato en dihidoxicetonafosfato y gliceraldehído-3-fosfato. La isomerasa transforma la dihidroxicetonafosfato en gliceraldehído-3-fosfato. Por tanto lo que voy a explicar ahora será por dos veces. Ahora comienza la fase de obtención de energía. Cuando actúa la deshidrogenasa, quita un H+, y transforma el gliceraldehído-3-fosfato en 1,3-difosfatoglicerato. En este paso entraba un Pi+ NAD+ , y hemos obtenido una coenzima NADH+H+ en realidad 2NADH+H+. Luego actúa otra quinasa y obtengo un ATP (2ATP), mientras que la molécula ha sido transformada a 3-fosfoglicerato. Sobre la que actúa la mutasa cambiando la posición del Pi, 2-fosfoglicerato. Interviene la enolasa formando un doble enlace, esto provoca la salida de H₂O, obteniendo una molécula de fosfoenolpiruvato. El último paso en el que actúa la quinasa quitando el grupo Pi, que da lugar al ácido pirúvico y a ATP.

El balance total: 2 piruvato + 2NADH+H+ + 2ATP.

Si el ambiente en el que se dan las reacciones es aerobio (contiene oxígeno), se produce la respiración celular. Se da la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones. En cambio si el oxígeno está ausente, ambiente anaeróbio, se produce una fermentación de las que hablaré más tarde.

 La respiración celular.

(esquema de los vídeos)

1. GLUCÓLISIS (explicada antes)

2.CICLO DE KREBS

(esquema de los vídeos)

El ciclo de krebs se produce en la matriz mitocondrial. Pero para que el piruvato puede entrar a la mitocondria debe producirse la descarboxilación del mismo. En la descarboxilación el ácido piruvico(3C) pierde un átomo de carbono en forma de CO₂  y se convierte en acetil-coenzimaA. En este momento entra el acetilCoA a la matriz mitocondrial. 

Si hemos partido de la glucosa, teníamos 2 piruvato y ahora 2 AcetilCoA, por tanto daremos dos vuetas al ciclo de Krebs. Al acetilCoA se le une el ácido oxalacético(4C) y se obtiene el ácido cítrico de 6 átomos de carbono, este se transforma en α-cetoglutárico, succinnil-CoA, ácido succinico, ácido fumárico y luego el ácido málico. 

Balance total por vuelta:  3NADH+H+ + 1FADH₂ + 1GTP (ATP=GTP) 

3. CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES

(esquema de los vídeos)

La cadena respiratoria se produce en la membrana mitocondrial interna, crestas. Consiste en el transporto de electrones desde las coenzimas NADH+H⁺ y FADH₂  hasta el último aceptor, el oxígeno. Aquí es donde se obtiene la mayor parte de la energía almacenada en forma de ATP. El la membrana hay unas sustancias que son: complejo I , complejo II , complejo III, complejo IV y la ATP-asa. Y otros transportadores como la coenzimaQ y la ubiquinona o el citocromoC.

Este proceso está compuesto por la fosforilación oxidativa y la quimiosíntesis. La quimiosíntesis es el simple hecho se transportar los electrones hacia el espacio intermembranoso, y la fosoforilación oxidativa es el paso de los electrones por la ATP-sintetasa para la formación del ATP.

En las células procariotas la glucólisis y ciclo de Krebs se producen en el citosol, y la cadena transportadora se produce en la membrana plasmática.

EL BALANCE ENERGÉTICO DE LA GLUCOSA.

FERMENTACIONES

Son procesos catabólicos con condiciones anaerobias en el que el aceptor final de electrones es un compuesto orgánico. 

Hay microorganismos que las fermentaciones son la única fuente de energía, a estos se les denomina anaerobios estrictos. En cambio existen microorganismos facultativos que utilizan esta vía solo en caso de emergencia cuando no disponen de oxígeno.

Según los productos finales, existen diversos tipos de fermentación. 

• FERMENTACIÓN LÁCTICA

En este tipo el ácido pirúvico es reducido a ácido láctico por medio del NADH+H⁺ .

-homoláctica

-heteroláctica

• FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA 

En esta fermentación el ácido pirúvico se transforma a alcohol etílico. Es decir, el piruvato de descarboxila en etanal y este es reducido por el NADH+H⁺ al alcohol etílico.

• FERMENTACIÓN BUTÍRICA
• FERMENTACIÓN PÚTRIDA

LA RUTA DE LAS PENTOSAS 

Se presenta la posibilidad de que se pueda necesitar degradar la glucosa para otros fines, como la síntesis de nucleótidos o el coenzima NADPH. Es una ruta anfibólica, es decir, se puede acomodar fácilmente en un papel anabólico como catabólico.

CATABOLISMO DE LOS LÍPIDOS

Normalmente se degradan los acilglicéridos. Por ejemplo un triacilglicérido está compuesto por cadenas hidrocarbonadas , tres enlaces ésteres que unen dichas cadenas con la glicerina. Las enzimas encargadas de hidrolizarlos son las lipasas. Ocurre en el hialoplasma celular. 

Primero rompemos los enlaces de la glicerina con los ácidos grasos. Luego degradamos la glicerina, se introduce en uno de los pasos de la glucólisis como dihidroxicetona-fosfato y genera un piruvato, por tanto un acetil-CoA.

Segundo paso procedemos a degradar los ácidos grasos que están en el citosol y entran a la hélice de Lynen(matriz mitocondrial) gastando ATP, que se activan por el CoA --> acil(graso)-CoA . Una vez ha entrado a la mitocondria se producen una serie de reacciones que afectan al enlace Cα  - Cβ , en el que se forma un doble enlace, entra agua y se pierde el doble enlace formándose un grupo OH. Luego en el  Cβ se forma un grupo cetona y se pierde un brazo, y obtengo acetil-CoA. 

Esto es una vuelta si tengo n nºde carbono daré (n/2)-1 vueltas y obtendré n/2 acetil-CoA . Además de que por vuelta obtengo 1FADH₂ Y NADH+H⁺. 

Después los acetil-CoA entran al ciclo de Krebs.

CATABOLISMO DE PROTEÍNAS

Las proteínas son degradadas por las proteasa. Los aminoácidos pueden ser reutilizados para la síntesis de otras proteínas, pero nunca pueden ser almacenados en forma de reserva.

Ocurre en el hialoplasma.

1. SEPARACIÓN DE LOS GRUPOS AMINO.

-Transaminación. Es la reacción entre un aminoácido y un alfa-cetoácido, en la que el grupo amino es transferido. Catalizado por las transaminasas.

-Desaminación oxidativa. El ácido glutámico pierde el grupo amino en forma de amoníaco y recupera el alfa-cetogutárico. Catalizado por glutamato deshidrogenasa, que si hay alto niver de ATP estos actúan de inhibidores  y por tanto el ADP o GDP son activadores. Ese amoníaco será explulsado por la orina.

  2. DEGRADACIÓN DE LOS ESQUELETOS CARBONATADOS.

Entran en el ciclo de krebs o en rutas colindantes debido a que coinciden en intermediarios.

CATABOLISMO DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

La finalidad es la síntesis de nuevos ácidos nucleicos. Hidrolizados por las nucleasas.  La pentosa pueden seguir la ruta de las pentosas, el fosfato sirve para sintetizar ATP y las bases nitrogenadas dan lugar a urea, amoníaco y ácido úrico.

ESQUEMA CATABOLISMO 

ANABOLISMO 

El anabolismo es la vía constructiva del metabolismo, es decir, la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas. Se clasifica en autótrofo si la materia inicial es inorgánica, en cambio si la materia inicial es orgánica se denomina heterótrofo.

• El anabolismo autótrofo se clasifica en dos; fotosintético o quimiosintético. El fotosintético se produce gracias a la energía luminosa y el quimiosintético se produce por la energía desprendida de la oxidación de ciertas moléculas.
• El anabolismo heterótrofo

ANABOLISMO AUTÓTROFO

FOTOSÍNTESIS

Es un proceso anabólico por el que se transforma energía luminosa en energía química. 

• ANOXIGÉNICA, es propia de las bacterias, el dador de electrones no es el agua, es el sulfuro de hidrógeno.

• OXIGÉNICA, se desprende oxígeno y el dador de electrones es el agua.

Se divide en dos fases:

• Fase luminosa o fotoquímica.

Captación de energía luminosa por los pigmentos fotosintéticos, que se localizan en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos. Obtención de ATP y NADPH.

Se da en las membranas tilacoidales de los cloroplastos   donde se localizan los pigmentos fotosintéticos asociados a proteínas dando lugar a un FOTOSISTEMA.

El fotosistema consta de dos partes;

• Antena, compeljo captador de luz.(predominan los pigmentos fotosintéticos sobre las proteínas) Captan la energía luminosa y la transmiten a otros pigmentos.
• El centro de reacción. (predominan las proteínas sobre los pigmentos) Donde se encuentra el pigmento diana, es el que recibe toda la energía captada.

Fase luminosa ACÍCLICA:

 Aceptor final NADP+ transformandose en NADPH. En la acíclica intervienen los fotosistemas II (P680) y I(P700). Se produce la fotólisis del agua, la fotofosforilación de ADP y por último la fotoreducción del NADP+ . Obtengo ATP  y NADPH+ H+. 

Fase luminosa CÍCLICA:

Interviene solo en fososistema I (P700). Dándose la fotofosforilación del ADP. Produciéndose solo ATP.

• Fase oscura o biosintética.

No se precisa de luz. En esta fase se sintetiza la materia orgánica a partir del CO2, utilizando ATP y el NADPH  de la fase luminosa y se produce en el estroma.

Se produce a continuación de la luminosa. En esta fase utilizamos la energía obtenida en la fase lumínica para formar materia orgánica. Utilizando como fuente de carbono, el dióxido de carbono, y se observa perfectamente en el dibujo.  Se dan una serie de cambio, que forman el CICLO DE CALVIN. Primero se fija el CO₂ gracias al rubisco, reducción del CO₂ fijado y por último la regeneración del rubisco.

FOTORRESPIRACIÓN Y PLANTAS C₄

La fotorrespiración es un proceso que se produce en las plantas por el cual éstas utilizan oxigeno (O₂) y producen dióxido de carbono (CO₂) . Como dicho proceso sucede en presencia de la luz y el balance es semejante al de la respiración se denomina fotorrespiración.

 En climas áridos o cálidos. La causa de este proceso de fotorrespiración es la acción de una enzima que poseen las plantas. Esta enzima, denominada rubisco (ribulosa-1-5-bifosfato carboxilasa/oxigenasa) se comporta como fijadora de carbono en la fotosíntesis, pero a determinada temperatura empieza a comportarse como oxigenasa, es decir, capturadora de oxígeno.

Las plantas que logran minimizar la fotorrespiración tienen una ventaja sobre las demás y pueden colonizar medios áridos, secos y soleados. A las plantas que evitan la fotorrespiración se les denomina plantas C₄ porque desarrollan un proceso en el que intervienen compuestos de cuatro átomos de carbono. 

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FOTOSÍNTESIS

• Temperatura (aumento de Tª, aceleran las reacciones)
• Concentración de CO2 (si aumenta, saturación de la enzima rubisco)
• Concentración de O2 (aumenta, menor rendimiento fotosintético)
• Intensidad luminosa (mayor luminosidad, mayor actividad fotosintética )
• Humedad (escasez, disminuye el rendimiento fotosintético)
• Tipo de luz (rendimiento óptimo con luz roja o azul)

QUIMIOSÍNTESIS

Consiste en la síntesis de ATP a partir de energía desprendida en las reacciones de oxidación de algunas sustancias inorgánicas. Luego usaremos ese ATP para transformar la materia inorgánica en orgánica.

Los organismos que realizan este proceso son quimioautótrofos, es decir, bacterias.

Dos fases:

• PRIMERA FASE

Oxidación de las sustancias inorgánicas. Por fosforilación oxidativa, producen ATP.

• SEGUNDA FASE

Se incorporan moléculas de CO2 mediante el ciclo de Calvin.

IMPORTANTE PAPEL para la descomposición de materia orgánica.  Tipos:

• Incoloras del azufre
• Del nitrógeno
• Del hierro
• Del hidrógeno

ANABOLISMO HETERÓTROFO

Consiste en obtener sustancias orgánicas sencillas, de los alimentos o de la fotosíntesis y quimiosíntesis. 

A partir del ATP procedente del catabolismo, obtenemos la energía, gracias a la desfosforilación de la molécula ATP.

1. ANABOLISMO DE LOS GÚCIDOS 

-Obtención de glucosa a partir de la gluconeogénesis o del ciclo de Calvin.

-Obtención de polímeros de glucosa o de otras hexosas.(amilogénesis o glucogénesis)

GLUCONEOGÉNESIS

BIOSÍNTESIS DE POLISACÁRIDOS

• Glucogenogénesis

Síntesis de glucógeno, a partir de glucosa-6- fosfato interviene la mutasa y pasa a ser glucosa-1-fosfato. Esta reacciona con UTP que actúa como activador, formando UTP-glucosa. Se forma el glucógeno poco a poco a través de enlaces O-glucosídicos, y luego se unirán formando ramificaciones a(1->6)

• Amilogénesis

Partimos de glucosa -6-fosfato, que se modificará y posteriormente se activará con ATP, formando ATP-glucosa. Que se irán uniendo hasta formar el almidón.

2. ANABOLISMO DE LOS LÍPIDOS

Nos centramos en los acilglicéridos. Tres procesos:

• Obtención de ácidos grasos.
• Obtención de glicerina.
• Formación de los acilglicéridos (enlaces éster)

3. ANABOLISMO DE PROTEÍNAS

Dos fases:

• Síntesis de aminoácidos
• Unión de aminoácidos para la formación de polipéptidos

4. ANABOLISMO DE ÁCIDOS NUCLEICOS 

Dos fases:

• Formación de nucleótidos
• Unión de nucleótidos para formar ácidos nucleidos

ACTIVIDADES ANABOLISMO

1.- ¿Todos los organismos autótrofos son fotosintéticos?

No, existen organismos autótrofos, que realizan la fotosíntesis mediante la quimiosíntesis. Los fotosintéticos se produce gracias a la energía lumínica. En cambio la quimiosíntesis se produce debido a la energía desprendida en la oxidación de algunas moléculas.

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

Ambas se realizan en organismos autótrofos para una vía constructiva anabólica, es decir, sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas sencillas. Las moléculas iniciales son inorgánicas. La diferencia es que la fotosíntesis se produce gracias a la energía luminosa. La quimiosíntesis se produce gracias a la energía desprendida en la oxidación de ciertas moléculas.

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

El complejo antena contiene clorofilas a y b que captan la energía lumínica y es captada por otras moléculas. El pigmento diana se sitúa en el centro de reacción y cede los electrones al último aceptor de electrones.

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 se produce en la fase luminosa acíclica de la fotosíntesis en el fotosistema  II. Para generar una molécula de O₂, ha de darse la fotólisis del agua dos veces. Porque cada vez que se rompe una molécula de agua produce ½ O₂. Por tanto, 2 moléculas de H₂O deben hidrolizarse.

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 es la obtención de ATP y NADPH, en la cual tenemos dos fases; cíclica y acíclica.

El objetivo de la fase oscura es la síntesis de materia orgánica a partir de ATP y NADPH obtenido en la luminosa y a partir de CO₂.

La fase luminosa se suele dar durante el día porque necesita luz solar. Pero en la fase oscura, no se requiere luz solar. Pero esto no quiere decir que se produzca por la noche. La fase oscura se da a continuación de la luminosa.

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

β-oxidación de los ácidos grasos  -  Mitocondrias (Matriz mitocondrial)

Fotofosforilación  - Cloroplastos

Glucólisis  - Citosol

Fosforilación oxidativa  - Mitocondrias (Membrana mitocondrial interna)

Captación de luz por el complejo antena  - Cloroplastos

Ciclo de Calvin  - Cloroplastos (Estroma)

Ciclo de los ácidos tricarboxílicos  - Mitocondria (Matriz mitocondrial)

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?

La obtención de electrones, protones y oxígenos necesarios para que pueda realizarse la fase luminosa en las plantas C3 se deben de romper moléculas de agua, por eso sí hay escasez el rendimiento será menor, porque se obtiene menor cantidad de electrones que pasen realizando la cadena transportadora de electrones y fomentando a que los protones pasen y suceda todo el proceso.

En las plantas C4 no sucede esto porque al estar en un ambiente seco y cálido, los estromas se cierran durante el día para evitar la pérdida de agua. El oxígeno producido en la fotosíntesis alcanza grandes concentraciones y disminuye la concentración de CO₂.

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

Procede de la hidrólisis del H₂O.

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

Gracias a la enzima ribulosa-1,5-difosfato carbonizada oxidasa (rubisco), EL CO₂ se une a la ribulosa 1,5-difosfato.

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

Gluconeogénesis: productos iniciales ácido pirúvico, aminoácidos, ácido láctico o glicerina. Producto final, glucosa,

Glucólisis: producto inicial, glucosa, y producto final el ácido pirúvico.

Generalmente se puede decir que la gluconeogénesis es un proceso inverso a la glucólisis, aunque no es exactamente inverso, porque algunas reacciones que se realizan en un sentido, son irreversibles y por lo tanto imposibles de llevarse a cabo en sentido contrario.

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

El ácido pirúvico entra en la mitocondria para iniciar la gluconeogénesis, ya que es aquí donde se encuentra la enzima piruvato carboxilasa, que transforma el piruvato en oxalacetato, consumiéndose ATP

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

Hay procesos en los que el ácido oxalacético pasa a málico y de nuevo a oxalacético , ya que el oxalacetato no puede atravesar la membrana mitocondria , así que se transforma en malato y al salir vuelve a formar oxalacetato .

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

El acetil-CoA

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

Para obtener ácido lignocérico se necesitan 11 moléulas de malonil-CoA

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

Balance ácido graso 14 C : Ac-CoA + 6 (malonil-CoA) + 12 (NADPH + H+) ——>

ácido mirístico + 6 ( CO2 ) + 12 (NADP+) + 7 (CoA-SH ) + 6 H2O

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

En las élulas animales en el citosol y en las células vegetales en los cloroplastos

18.- ¿Qué molécula es la que por transaminación, proporciona –NH₂, en gran número de vías sintetizadoras de aminoácidos?

El ácido alfa - cetoglutárico , es la molécula que puede transferir el grupo -NH2 a otros cetoácidos , mediante reacciones de transaminación .

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 tiene lugar en las membranas de los tilacoides , cuando un fotón es captado por el pigmento diana del centro de reacción , sale del átomo dejándolo ionizado . Los electrones perdidos con la energía del fotón pasan de una moléula a otra , que se oxidan y se reducen sucesivamente . Se forma así la cadena transportadora de electrones . La energía captada se invierte en introducir H+ a través de la membrana , que al pasar por la ATP-sintetasa , da lugar a la formación de ATP .

Dependiendo de cual sea el aceptor final de electrones , se distinguen dos procesos :

FLUJO ACÍCLICO : Llegan dos fotones al fotosistema II , que provoca la excitación del pigmento diana y la clorofila P680 pierde 2 electrones , que irán pasando a través de la cadena . La clorofila repone sus electrones perdidos a través de la fotólisis del H2O , que se escinde en 2 H+ y 2 electrones . Los electrones perdidos pasan por la cadena de transporte electrónico , del fotosistema II , a la festinan , luego a la plastoquinona , luego al citocormo b6-f y despuéss a la plsatocianina . Antes de que estos electrones lleguen al fotosistema I , este recibe 2 fotones de luz , que provocan que la clorofila P700 se excite , y pierda 2 electrones , que son captados por la ferredoxina y de ahí los transporta a la NADP+ reducidas , donde se incorporan los H+ procedentes del estroma , que es recogido por un NADP+ que se reduce a NADPH+H+ ( FOTORREDUCCIÓN NADP+ )

La energía que desprende el movimiento de electrones , se utiliza para bombear protones desde el estroma al interior del tilacoide , creando un gradiente electroquímico que hace que los protones regresen al estroma a través de la ATP-sintetasa , formando ATP ( FOTOFOSFORILACIÓN )

En resumen , en esta fase hemos obtenido ATP Y NADPH

FLUJO CÍCLICO : Interviene unicamente el fotosisma I , es un flujo cíclico por que el aceptor final de electrones , es el propio centro de reacción de la clorofila P700 . Al no participar el fotosistema II no hay fotólisis de H2O y no hay reducción del NADP+ . Al llegar dos fotones al fotosistema I , la clorofila P700 pierde 2 electrones , que son cedidos a la ferredoxina , esta al citocromo b6-f ( que bombea H+ al interior del tilacoide) , de aquí pasan a la plastoquinona , luego a la plastocianina y de nuevo al fotosistema I . Los protones bombeados , saldrán a través de la ATP-sintetasa provocando la síntesiss de ATP . Finalmente , al acabar esta fase solo hemos obtenido 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 : organismo capaz de producir su propio alimento mediante la fotosíntesis o quimiosíntesis , a través de la luz o energía química . Son organismos autógrafos , plantas , algas y algunas bacterias .
• Heterótrofo : organismo que no puedo producir su alimento a través de fuentes inorgánicas y por tanto se alimentan de otros organismos de la cadena alimenticia . Ejemplos de organismos heterótrofos , somos nosotros los seres humanos -

• Quimiosintético : organismos que realizan un tipo de anabolismo autótrofo y que se aprovechan de la energía desprendida en la oxidación de ciertas moléculas . Como las bacterias quimiosintéticas
• Fotosintético : organismos que realizan un anabolismo autógrafo también , pero estos se aprovechan de la energía luminosa . Como son las plantas , algas , cianobacterias , y bacterias fotosintéticas .

• Aerobio : son aquellos organismos que necesitan oxígeno para vivir o poder desarrollarse.
• Anaerobio : son los que no utilizan oxígeno en su metabolismo, más exactamente que el aceptor final de electrones es otra sustancia diferente del oxígeno. Si el aceptor de electrones es una molécula orgánica (piruvato, acetaldehido, etc.) se trata de metabolismo fermentativo; si el aceptor final es una molécula inorgánica distinta del oxígeno (sulfato, carbonato, etc.) se trata de respiración anaeróbica.

ACTIVIDADES METABOLISMO GRUPO

1.- ¿Cómo y cuándo tiene lugar la descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis? ¿Cuáles son sus consecuencias?

El proceso de hidrólisis del agua o fotólisis tiene lugar al comienzo de la fase luminosa acíclica en el tilacoide. La luz incide sobre el fotosistema II, por ello, la clorofila se excita y cede 2 electrones al primer aceptor de electrones, entonces para reponerlos se produce la descomposición del agua. Como consecuencia se producen dos electrones que pasan al citocromos b-f que continúan la cadena de transporte de electrones para producir al final NADPH. Por otro lado se producen también dos protones que pasan a la ATPasa con lo cual se libera ATP.

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.

La fase luminosa acíclica tiene como objetivo la formación de ATP y NADPH a partir de la hidrólisis del H2O gracias al fotosistema II. Esta cuenta con los fotsistemas I y II, el complejo citocromos b-f, una NADP+ reductasa Y una ATP sintetasa

En la fase luminosa cíclica tiene como objetivo la producción de porducir ATP a raíz del movimiento de los electrones. Esta cuenta con unh fotosistema I y un  complejo citocromos b-f.

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?

Las cianobacterias poseen tilacoides en su citoplasma con pigmentos fotosintéticos. Estos captan la luz y con ello son capaces de llevar a cabo la fotosíntesis.

3.- Explique brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos:         

– Metabolismo: Se encarga de la transformación de unas biomoléculas en otras con el fin de obtener energía y materia para llevar a cabo las funciones vitales.     

– Respiración celular: Conjunto de reacciones catabólicas en las que a partir de glucosa se obtiene CO2, H2O y energía.

– Anabolismo: Se encarga de la construcción molecular. Transforma moléculas sencillas en otras más complejas. 

– Fotosíntesis: Se encarga de la obtención de energía en organismos como plantas, bacterias, algas y cianobacterias. 

– Catabolismo:  Sintetiza moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En este proceso se libera energía.

4.- Defina: Fotosíntesis, fotofosforilación, fosforilación oxidativa y quimiosíntesis.

Fotosíntesis: Proceso por el cual la energía luminosa procedente del sol se transforma en energía química que queda almacenada en moléculas orgánicas. Este proceso se lleva a cabo gracias a los pigmentos fotosintéticos que captan la luz procedente del sol.

Fosforilación oxidativa: Proceso que se da en las ATPasa. En él se produce la unión de un ADP y un grupo fosfato dando lugar así a un a molécula de ATP.

Quimiosíntesis: Proceso anabólico que consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas. Los organismos que realizan este proceso son las bacterias.

5.- Anabolismo y catabolismo. Citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en qué orgánulos celulares se producen.

El anabolismo se de la fotosíntesis en los cloroplastos y el ciclo de las pentosas.

En el catabolismo se da la respiración celular en citosol y las mitocondrias y la hélice de Lynen en las mitocondrias también.

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 por el cual se produce ATP y NADPH es la fotorreducción de NADP+, este se da en la fase luminosa acíclica de la fotosíntesis. Estos son luego utilizados para la producción de glucosa y otras moléculas en el ciclo de Calvin. Este proceso se da en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos.

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 trifosfato, es un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular.

Se parece a los ácidos nucleicos, ya que se compone de adenosina (adenina y ribosa, como β-D-ribofuranosa) y tres grupos fosfato.

El ATP es la principal fuente de energía para la mayoría de las funciones celulares. Esto incluye la síntesis de macromoléculas como el ADN, el ARN y las proteínas. También desempeña un papel fundamental en el transporte de macromoléculas a través de las membranas celulares, es decir, en la exocitosis y endocitosis.

Las células sintetizan ATP por medio de la respiración celular (glucólisis, ciclo de Krebs y cadena trasportacora de electrones) y la fotorrespiración.

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.

La fotosíntesis oxigénica es llevada a cabo por  cianobacterias, algas eucariotas, helechos y angiospermas.

La respiración celular es llevada a cabo por todos ellos.

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 proceso por el cual la energía luminosa procedente del sol se transforma en energía química que queda almacenada en moléculas orgánicas. Este proceso se lleva a cabo gracias a los pigmentos fotosintéticos que captan la luz procedente del sol. Comprende dos fases: la luminosa ( cíclica y acíclica) y la fase oscura o independiente de la luz. A partir de CO2, H2O y energía luminosa obtenemos glucosa, O2 y H2O.

10.- Describe la fase luminosa de la fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosintético global.

Existen dos formas de realizar la fase luminosa de la fotosíntesis: con transporte acíclico de electrones o con transporte cíclico. En ella intervienen cadenas de transporte electrónico que transfieren electrones de una moléculas a otras y ATPasas, las cuales sintetizan ATP gracias al bombeo de protones de forma similar a como sucede en la respiración mitocondrial. En la fase luminosa acíclica el Fotosistema II gracias a la clorofila P680 capta los fotones procedentes del sol, por ello esta se excita y cede dos electrones al primer aceptor de electrones. Para reponer los electrones perdidos lleva a cabo la hidrólisis del agua gracias a ella se liberan 2 electrones que continúan la fase, dos protones que van a la ATPasa y seguidamente los electrones pasan por la plastoquinona y el complejo citocromos b-f y llegan al fotosistema en él la clorofila (P700) capta dos fotones de la luz solar. Los protones se reducen para formar NADPH + H+ En este proceso por cada dos electrones, entran cuatro protones.  En la fase luminosa cíclica el único proceso que ocurre es la fotofosforilación del ADP y solo interviene el Fotosistema I. Gracias a este proceso  por cada tres protones se obtiene una molécula de ATP.

11.- ¿Qué es un organismo autótrofo quimiosintético?

Un organismo autótrofo quimiosintético es aquel que se encarga de la síntesis de ATP a partir de la energía inorgánica desprendida en otras reacciones de oxidación creando así materia orgánica.

12.- Define en no más de cinco líneas el concepto de “Metabolismo”, indicando su función biológica.

El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células y que dan lugar a la transformación de las biomoléculas para así obtener energía y materia. Con ello llevaría a cabo las funciones vitales.

13.– Indique qué frases son ciertas y cuáles son falsas. Justifique la respuesta:

a) Una célula eucariótica fotoautótrofa tiene cloroplastos pero no tiene mitocondrias.

Que sea fotoautotrofa significa que tiene que hace la fotosíntesis por lo que obtiene materia orgánica. Pero necesitará llevar a cabo la respiración celular por lo que tendrá mitocondrias.

b) Una célula eucariótica quimioheterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos.

Verdadero porque necesita realizar la respiración celular para obtener energía ya que no realiza la fotosíntesis ni la quimiosíntesis.

c) Una célula procariótica quimioautótrofa no posee mitocondrias ni cloroplastos.

Verdadero, los cloroplastos son utilizados para realizar la fotosíntesis y en las celdillas procariotas no hay mitocondrias.

d) Las células de las raíces de los vegetales son quimioautótrofas.

Verdadero porque llevan a cabo reacciones químicas y no la fotosíntesis.

14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo antena y centro de reacción. Función y localización.

Una antena es una estructura formada por una proteína transmembranosa. Se encuentra situada en la membrana de los tilacoides que contiene pigmentos fotosintéticos que captan la luz solar y transfieren la energía hasta a los pigmentos diana situados en el centro de reacción.

El centro de reacción es una estructura situada en el interior del complejo antena en la cual se sitúan los pigmentos diana. Estos reciben energía para transmitir los electrones a una molécula aceptora de electrones que los transfiere a otra molécula externa.

15.- Compara:

 a) quimiosíntesis y fotosíntesis

La principal diferencia entre la fotosíntesis y la quimiosíntesis es que en la quimiosíntesis se hace uso de la energía desprendida en otras reacciones anteriores a ella mientras que la fotosíntesis utiliza la energía procedente del sol. Sin embargo, ambas comprenden dos fases y son procesos anabólicos.

b) fosforilación oxidativa y fotofosforilación.

La principal diferencia entre la fosforilación oxidativa y la fotofosforilación es que en la fotofosforilación se produce la oxidación de H2O a O2 con NADP+ como aceptor electrónico fundamental y depende de la energía lumínica. Por otro lado en la fotofosforilación oxidativa se produce el proceso a la inversa, se reduce O2 a H2O gracias a los electrones cedidos por el NADH y el FADH2. Una similitud entre ambos procesos es que ambos generan ATP.

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 un proceso anabólico ya que gracias a partir de moléculas orgánicas sencillas, los aminoácidos se crea una molécula orgánica compleja, la lactoalbúmina (proteína).

17.- Explica brevemente si la proposición que sigue es verdadera o falsa. El ATP es una molécula dadora de energía y de grupos fosfatos.

Verdadera, debido a la presencia de enlaces ricos en energía entre los grupos fosfato son los enlaces anhídrido del ácido, cuando se rompen los enlaces y se libera fósforo inorgánico y  también energía.

18.- ¿En qué lugar de la célula y de qué manera se puede generar ATP?

Se puede generar en el citosol por glucólisis, en las mitocondrias mediante el paso de ácido pirúvico a acetil-CoA, el ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones (fosforilación oxidativa). En los cloroplastos en la membrana de los tilacoides gracias a la fase luminosa de la fotosíntesis (fotofosforilación).

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 acetil-CoA inicia el ciclo de Krebs asociándose con el ácido oxalacético con el fin de producir ATP, también interviene en la síntesis de ácidos grasos y en procesos anabólicos como la glucogenogénesis. Puede provenir de la transformación del ácido pirúvico por la acción de la enzima CoA o de la B-oxidación de ácidos grasos.

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.  

21.– Una célula absorbe n moléculas de glucosa y las metaboliza generando 6n moléculas de CO2  y consumiendo O2 .¿ Está la célula respirando ? ¿Para qué? ¿participa la matriz mitocondrial? ¿Y las crestas mitocondriales?.

Esta célula respira para obtener energía. La Matriz mitocondrial sí participa porque ahí se da el Ciclo de Krebs. Las crestas mitocondriales también participan porque en ellas tiene lugar la cadena transportadora de electrones.

 22.- ¿Qué ruta catabólica se inicia con la condensación del acetil-CoA y el ácido oxalacético, y qué se origina en dicha condensación? ¿De dónde provienen fundamentalmente cada uno de los elementos? ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?.

Se inicia el Ciclo de Krebs o del ácido cítrico, en ese ciclo a través de una serie de reacciones se obtiene GTP ,3NADH y FADH2. El acetil-CoA proviene del ácido pirúvico (citosol) y el ácido oxalacético se encuentra en el propio ciclo. Esta ruta metabólica tiene lugar en la matriz mitocondrial.

23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la fotosíntesis? ¿Qué enzima cataliza esta reacción? ¿A qué moléculas da lugar?.

El Rubisco es la molécula aceptora de CO2 en la fotosíntesis. El NADPH cataliza esta reacción. Esta da lugar a moléculas como el almidón, ácidos grasos, glucosa, fructosa o aminoácidos.

24.- Indique cuál es el papel biológico del NAD, NADH + H. en el metabolismo celular. Escriba tres reacciones en las cuáles participe.

El NAD y el NADH + H son coenzimas que aparecen en procesos como el Ciclo de Krebs, La glucólisis, el transporte de electrones y la decarboxilación oxidativa.

25.- Explique brevemente el esquema siguiente: 

El esquema representa el Ciclo de Calvin. Para comenzar, el CO2 se fija a la ribulosa-1,5-difosfato. Seguidamente, tras algunas reacciones, da lugar 2 moléculas ácido-3-fosfoglicérico. Estos gastan 2 moléculas de ATP y se oxidan 2 moléculas de NADPH obteniendo un ácido-3-fosfoglicérico. Seguidamente se hace uso del ATP y el NADH de la fase luminosa y se reduce a gliceraldehído-3-fosfato. Este puede a su vez seguir tres vías: regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato, síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o síntesis de glucosa y fructosa.

26.- Bioenergética: a) Defina los conceptos de: fosforilación a nivel del sustrato, fotofosforilación y fosforilación oxidativa.

Fosforilación a nivel de sustrato:  Proceso por el cual se produce la síntesis de ATP gracias a la energía liberada de una biomoléculas al romperse alguno de sus enlaces ricos en energía.

Fotofosforilación: Proceso que comprende la formación de  ATP a partir del ADP producido en la fase luminosa de la fotosíntesis.

Fosforilación oxidativa: Proceso que se da en las ATPasa. En él se produce la unión de un ADP y un grupo fosfato dando lugar así a un a molécula de ATP.

b) ¿En qué niveles celulares se produce cada uno de dichos mecanismos y por qué?

La fosforilación a nivel de sustrato se da en el citosol en todas las células en el proceso de la glucólisis. La fotofosforilación se da en los cloroplastos. La fosforilación oxidativa se da en las crestas mitocondriales de las células eucariotas y en la membrana plasmática de las procariotas.

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?

La cadena respiratoria es la última etapa de la respiración, se produce en las crestas mitocondiales, en ella se oxidan las conezimas reducidas (NADH y FADH2), producidas en la glucólisis y el ciclo de Krebs. Estas se utilizan para la obtención de energía que es la función metabólica de la cadena respiratoria, de hecho es en la fase en la que se obtiene mayor cantidad de moléculas de ATP. Existe para generar gran cantidad de ATP con la ayuda de conezimas reducidas. Podemos diferenciar tres procesos:

Transporte de electrones: los electrones de la matriz mitocondrial pasan por los grandes complejos proteicos I y II y son recogidos por una pequeña molécula proteica, la ubiquinona, que los transporta al complejo III al cictocromo c que los transportará al complejo IV. Los electrones proceden de las coenzimas reducidas que al ceder también protones se oxidan dando lugar a NAD+ y FAD. Además, el último aceptor es el O2 y se produce agua. 

Quimiósmosis: el bombeo de protones al exterior se produce gracias a la energía perdida por los electrones. Cuando en el espacio intermembranoso hay una alta concentración de protones pasan a través de la ATP-sintetasa hacia la matriz mitocondrial. 

Fosforilación oxidativa: la ATP-sintetasa se mueve como si fuese un molino hidráulico, lo cual produce el paso de protones por su canal interior produciendo ATP.

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 una de las vueltas de la hélice de Lynen se produce un FADH2 y un NADH que pasa a la cadena transportadora de electrones y un Acetil-coA que pasa al ciclo de Krebs. Además se consume 2 ATP y un FAD.

29.- ¿Cómo se origina el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial interna?

Se origina debido la diferencia de concentración de protones entre la matriz mitocondrial y el espacio intermembranoso, esto produce el bombeo de protones para el cual se utiliza la energía perdida por los electrones.

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 los lípidos es el Acetil-coA. El destino final del Actetil-coA en el metabolismo es llegar al Ciclo de Krebs para producir de ese modo energía.

31.- Ciclo de Calvin: concepto, fases y rendimiento neto.

El ciclo de Calvin es un proceso que consiste en la síntesis de compuestos de carbono. En él se distinguen dos procesos principales. Comienza, primeramente, con la fijación del dióxido de carbono, este entra en el estroma del cloroplasto y allí se une a la enzima Rubisco. Seguidamente comienza el proceso de reducción del CO2 fijado, mediante el consumo de ATP y NADPH obtenidos en la fase luminosa  el ácido 3-fosfoglicérico queda reducido. Finalmente, con esta reducción del G3P se pueden seguir a su vez tres vías: el ciclo de las pentosas fosfato, la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o la 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, NAD y NADP son cofactores orgánicos (coenzimas) que forman la parte no proteica de las enzimas. El ATP es de transferencia  y el NAD y NADP son de oxidación reducción.

No forman parte del ADN ya que son nucleótidos no nucleicos.

b) ¿Qué relación mantienen con el metabolismo celular? (Explícalo brevemente).

El ATP es el producto final más importante del catabolismo por respiración, el cual es un proceso metabólico.

El NAD y NADP se encargan del transporte de electrones y protones en la cadena respiratoria, con el fin de obtener energía.

34.- Balance energético de la degradación completa de una molécula de glucosa.  

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?.

Esta molécula se origina en la decarboxilación oxidativa y en la beta-oxidación de los ácidos grasos. Esta es utilizada en los procesos del ciclo de Krebs y en la síntesis de ácidos grasos.

b) De los siguientes procesos metabólicos: Glucogénesis, fosforilación oxidativa y Boxidación, indica: –     Los productos finales e iniciales. – Su ubicación intracelular.

La Boxidación de los ácidos grasos produce como producto final Acetil-coA. Sus productos iniciales son los ácidos grasos. Se da en la matriz mitocondrial.

La fosoforilación oxidativa se da en las crestas mitocondriales. Su producto inicial es el ADP+P y final el ATP.

La glucogénesis se da en la matriz mitocondrial y en el citoplasma. Sus productos iniciales son la glicerina, el piruvato o el lactato. Su producto final es la glucosa.

c) Explica con un esquema cómo se puede transformar un azúcar en una grasa ¿Pueden los animales realizar el proceso inverso? 

Los animales no tienen enzimas para realizar este proceso inverso.

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? ¿Qué entiendes por anabolismo y catabolismo? ¿Cómo se relacionan el anabolismo y el catabolismo en el funcionamiento de las células? ¿Qué rutas distingues? (Cita sus nombres e indica, si existen, cuáles son los productos inicial y final de cada una de ellas).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).

Metabolismo:  Se encarga de la transformación de unas biomoléculas en otras con el fin de obtener energía y materia para llevar a cabo las funciones vitales.

Anabolismo:  Se encarga de la construcción molecular. Transforma moléculas sencillas en otras más complejas. 

Catabolismo:  Sintetiza moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En este proceso se libera energía.

El anabolismo y el catabolismo están relacionados ya que los productos de una reaciión anabólica o catabólica  pueden ser los reactivos de la otra. Se distingue la Glucólisis ya que a partir de la glucosa se obtiene Ácido Pirúvico. La decarboxilación oxidativa ya que del Piruvato obtenemos Acetil-coA. Fermentaciones ya que a partir del Piruvato se obtiene lactato. El ciclo de Krebs ya que aparece el ácidooxalacético y el Acetil-coA. Finalmente la cadena respiratoria.

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.

 En la fermentación no se produce la cadena transportadora de electrones por lo cual solo se obtiene la energía procedente de la glucólisis (2 ATP). Mientras que en la oxidación completa de la glucosa se obtiene una gran cantidad de energía (38 ATP).

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 cadena? ¿Qué seres vivos la realizan y para qué? La cadena de transporte de electrones se produce en las células eucariotas crestas mitocondriales de las mitocondrias, mientras que en las procariotas se lleva a cabo en el membrana plasmática. Se realiza en todos los seres vivos para realizar la respiración y obtener energía. El oxígeno es el último aceptor de electrones y se utiliza para formar agua. 

39.- En el ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos: -¿Qué tipos principales de reacciones ocurren?- ¿Qué rutas siguen los productos liberados? En el ciclo de Krebs las reacciones que se realizan son catabólicas y de oxidación reducción. Las coenzimas NADH y FADH2 se utilizan en la cadena transportadora de electrones para la obtención de energía, también se produce CO2 como producto de desecho. 

40. Anabolismo celular: -Define los conceptos de metabolismo, anabolismo y catabolismo. -¿Son reversibles los procesos anabólicos y catabólicos? Razone la respuesta. -El ciclo de Krebs es una encrucijada metabólica entre las rutas catabólicas y las rutas anabólicas? ¿Por qué? 

Metabolismo:  Se encarga de la transformación de unas biomoléculas en otras con el fin de obtener energía y materia para llevar a cabo las funciones vitales.

 Anabolismo:  Se encarga de la construcción molecular. Transforma moléculas sencillas en otras más complejas.  

Catabolismo:  Sintetiza moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En este proceso se libera energía. Los procesos anabólicos y catabólicos sí son reversibles ya que la mayoría de los reactivos utilizados en el catabolismo pueden conseguirse por medio de procesos anabólicos al igual que los productos anabólicos son los reactivos de los procesos catabólicos aunque estos siguen distintas vías. El ciclo de krebs sí es una encrucijada metabólica ya que puede ser llevado a cabo tanto en procesos catabólicos ( B-oxidación)  como en anabólicos con el fin de conseguir diversos productos.

 41. Quimiosíntesis: concepto e importancia biológica.

 La quimiosíntesis es un proceso anabólico que consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas. Los organismos que realizan este proceso son las bacterias. 

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 muy importantes para los procesos catabólicos de fermentación produciendo productos orgánicos. Además, las fermentaciones son importantes ya que puede producir nutrientes importantes y con ellas podemos obtener productos para la fabricación de medicamentos y de alimentos como la leche (láctica), el vino (alcohólica), y distintos sabores de queso (pútrida). 

43. Fermentaciones y respiración celular. Significado biológico y diferencias. 

Significado biológico: son procesos catabólicos de los cuales se obtienen ATP por la degradación de un compuesto complejo a otro complejo simple. Diferencias: la fermentación se obtienen solo 2 ATP y solamente se produce en las procariotas, por otro lado en la respiración producida en las procariotas se obtienen 38 ATP y en las eucariotas 36 ATP gracias a la cadena de electrones. Otra diferencia es el aceptor final, en la respiración es el oxígeno, pero en la fermentación es un aceptor orgánico. 

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. 1-CO2 2-Ribulosa-1,5-difosfato 3-ADP+P 4-ATP 5-NADPH 6-NADP+ 7-H2O 8-O2 B) Indique mediante un esquema, qué nombre reciben las distintas estructuras del cloroplasto. ¿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?

El ciclo de Calvin se produce en el estroma y los elementos 4 y 6 se forman en el estroma como productos de la fase luminosa que tiene lugar en la membrana de los tilacoides.

C) Explique brevemente (no es necesario que utilice formulas) en qué consiste el ciclo de Calvin. 

En el ciclo de Calvin se distinguen dos procesos principales. Comienza con la fijación del dióxido de carbono, este entra en el estroma del cloroplasto y allí se une a la enzima Rubisco. Seguidamente comienza el proceso de reducción del CO2 fijado, mediante el consumo de ATP y NADPH obtenidos en la fase luminosa  el ácido 3-fosfoglicérico queda reducido. Finalmente, con esta reducción del G3P se pueden seguir a su vez tres vías: el ciclo de las pentosas fosfato, la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o la síntesis de glucosa y fructosa. 

45. A) la figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria. 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 desfavorables. Indique tres procesos celulares que necesiten el compuesto 4 para su realización. Glucólisis, β oxidación de ácidos grasos, procesos anabólicos.

 C) En el esquema, el compuesto 2 se forma a partir del compuesto 1, que a su vez, proviene de la glucosa. ¿Sabría indicar otra sustancia a partir de la cual se pueda originar el compuesto 2? 

De un ácido graso, tras la β oxidación de este, se obtiene un acetil-CoA por cada vuelta de la hélice de Lynen. 

46.a) El Esquema representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7? 1- Espacio intermembranoso 2- Membrana interna 3- Membrana externa 4-Tilacoides del estroma 5- ADN 6- Estroma 7- Tilacoides de grana 

b) En los cloroplastos, gracias a la luz, se producen ATP y NADPH. Indique esquemáticamente, como se desarrolla este proceso.

En la fase luminosa se obtiene ATP y NADH (16 ATP y 12 NADPH en la acíclica y 2ATP en la cíclica). Dependiendo de la molécula que se desee construir obtenemos una cantidad u otra. Para ello se hidrolizan un número determinado de moléculas de agua y en el ciclo de Calvin de la fase oscura se dan tantas vueltas como átomos de carbono tenga la molécula deseada.

c) Las moléculas de ADN de los cloroplastos y las mitocondrias son mucho más pequeñas que las bacterias. ¿Contradice este hecho la hipótesis de la endosimbiosis sobre el origen de las células eucarióticas? No, porque al producirse la fusión del ADN de las mitocondrias y los cloroplasto con el ADN inicial el tamaño aumenta.

47. El Esquema (misma figura de la página anterior) representa un cloroplasto. a) En el interior de este cloroplasto hay almidón. Explique, mediante un esquema, como se forma la glucosa que lo constituye.  b) Indique tres similitudes entre cloroplastos y mitocondrias. En su interior hay ADN circular, tienen doble membrana y se encuentran en células eucariotas.

 48. a) El esquema representa un a mitocondria con diferentes detalles de su estructura. Identifique las estructuras numeradas 1 a 8. 

Matriz mitocondrial 

Cresta mitocondrial

 Mitorribosoma

 Membrana mitocondrial interna

 Membrana mitocondrial externa

 Espacio intermembranoso

 ATP-sintetasa

 Grandes complejos proteicos ( I,II,III,IV ) 

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. 

Ciclo de Krebs que se produce en la matriz mitocondrial y la cadena transportadora de electrones en la membrana mitocondrial interna (las crestas mitocondriales). 

c) Las mitocondrias contienen ADN. Indique dos tipos de productos codificados por dicho ADN. Proteínas (formadas por aminoácidos) y ARNm.