CLASE 6.-

Generacin de Energa

y Ciclo celular

BIOENERGTICA

Sntesis de macromolculas a partir de molculas pequeas (utilizacin de energa)

Degradacin enzimtica de macromolculas a molculas

ms pequeas (produccin de energa)

Nivel de

energa Ei Ef (Ef Ei) < 0

ENERGA LIBRE DE GIBBS (DG)

DG < 0 Reaccin espontnea

energticamente favorecida

DG > 0

Reaccin no espontnea

energticamente desfavorecida

ENTROPA DS > 0 Aumento del desorden

Reaccin Exergnica, DG < 0 (espontnea, se libera energa)

Reaccin Endergnica, DG > 0 (no espontnea, se requiere energa)

en

erg

a

cantidad de energa liberada

en una reaccin exergnica se libera energa durante la formacin de productos. Es una reaccin ENERGTICAMENTE FAVORABLE

Se requiere energa para una reaccin endergnica, donde reactantes con bajo contenido de energa son convertidos a productos con alto contenido energtico. Es una reaccin ENERGTICAMENTE DESFAVORABLE.

en

erg

a

en

erg

a

en

erg

a

Caractersticas de la Mitocondria.

Posee un diametro de 0,5 a 1 um.

Posee una estructura tipo bastn.

Hay entre 1 y 1000 mitocondrias por clula.

Se concentran cerca de los sitios de alto consumo de ATP

La Membrana externa mitocondrial posee canales en la membrana (molculas de menos de 10.000 PM pasan a travs de ella).

La Membrana interna mitocondrial se plieaga en crestas, (involucrada en la sntesis de ATP).

En la Matriz se encuentran las Enzimas involucradas en el metabolismo oxidativo, Ciclo de Krebs, Oxidacin de los Acidos grasos.

La mitocondria posee un propio DNA (mtDNA)

Cdigo gentico mitocondrial

METABOLISMO

Anabolismo + Catabolismo

Sntesis + Degradacin

Sntesis proteica Respiracin celular

Metabolismo en la matriz mitocondrial

Resumen del Metabolismo Productor de Energa

b-oxidacin de cidos grasos

gliclisis

Glicolisis (citoplasma)

Resultado Neto cada Glucosa genera:

2 NADH 2 ATP

2 Piruvato Ciclo Krebs

2

2

2

2

2

2

Oxidacin de Piruvato

Piruvato Deshidrogenasa

2 Piruvato 2 Acetil Coenzimo A (Acetil CoA)

Glucosa

Gliclisis

Resultado Neto Por cada molcula de Glucosa:

2 NADH

2 Acetil Coenzimo A Ciclo Krebs

Ciclo del cido Ctrico (Ciclo de los cidos tricarboxlicos

o Ciclo de Krebs)

Acetil CoA

Citrato

cis-aconitato

Isocitrato

a-cetoglutarato

Succinil-CoA

Succinato

Fumarato

Malato

Oxalacetato

H2O

CO2

H2O

H2O

CO2

NAD+

NAD+

NAD+

NADH

NADH

NADH

FAD

FADH2

Resultado Neto Por cada molcula

de Glucosa:

6 NADH

2 FADH2

2 GTP 2 ATP

b-Oxidacin de Acidos Grasos

Resultado Neto Por cada ciclo:

1 FADH2 1 NADH

1 Acetil CoA

cido graso activado

Las 3 subvas de la respiracin: 1.- la gliclisis ocurre en el citosol, produciendo 2 molculas de ATP 2.- el ciclo de Krebs ocurre en la matriz mitocondrial, produciendo 2 molculas de ATP 3.- la cadena respiratoria ocurre en las crestas mitocondriales (membrana interna de la mitocondria), requiere de O2, produciendo 34 molculas de ATP

MECANISMO GENERAL DE LA FOSFORILACIN OXIDATIVA

Fermentacin: produccin de ATP en ausencia de oxgeno

Hidrlisis anaerbica del piruvato: ocurre cuando no hay Oxgeno suficiente

(actividad muscular intensa). El piruvato proveniente de la gliclisis es

transformado en lactato, restableciendo el NAD+ consumido en el paso 6 de la

gliclisis

CLOROPLASTOS Los cloroplastos son orgnulos mayores que las mitocondrias y se encuentran en las clulas de plantas y algas, pero no en las de animales ni hongos. Su estructura es an ms compleja que la mitocondrial: adems de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila. Los cloroplastos desempean una funcin ms importante que la de las mitocondrias: en ellos ocurre la fotosntesis; esta funcin consiste en utilizar la energa de la luz solar para activar la sntesis de molculas de carbono pequeas y ricas en energa, adems de la liberacin de oxgeno. Los cloroplastos producen tanto las molculas nutritivas como el oxgeno que utilizan las mitocondrias.

Los cloroplastos son orgnulos con forma de disco Estn en mayor cantidad en las clulas de las hojas (hacia la luz). Cada cloroplasto est recubierto por una membrana doble. El cloroplasto contiene en su interior una sustancia bsica denominada estroma, la cual est atravesada por una red compleja de discos : tilacoides. Muchas de los tilacoides se encuentran apiladas como si fueran platillos; a estas pilas se les llama grana

REACCIONES QUMICAS QUE OCURREN EN LOS CLOROPLASTOS

Fotosntesis

Fijacin de Carbono

ATP + NADPH

H2O

CO2

O2

Gliceraldehido 3-F Azucares

Aminocidos Acidos grasos

Citosol Cloroplasto

Fotosntesis: 1.- Fase luminosa: ocurre en tilacoide (transferencias de e-). 2.- Fase oscura: ocurre en el estroma (fijacin de carbono).

FASE LUMINOSA

1.- Sntesis de ATP o fotofosforilacin. 2.- Sintesis de poder reductor NADPH 3.-Fotolisis del agua

Los pigmentos presentes en los tilacoides se encuentran organizados en fotosistemas (conjuntos funcionales formados por ms de 200 molculas de pigmentos); la luz captada en ellos por pigmentos que hacen de antena, es llevada hasta la molcula de "clorofila diana" que es la molcula que se oxida al liberar un electrn, que es el que ir pasando por una serie de

transportadores, en cuyo recorrido liberar la energa.

Existen dos tipos de fotosistemas: 1.- El fotosistema I (FSI), est asociado a molculas de clorofila que absorben a longitudes de ondas largas (700 nm) y se conoce como P700. 2.- El fotosistema II (FSII), est asociado a molculas de clorofila que absorben a 680 nm. por eso se denomina P680.

FASE LUMINOSA

La luz es recibida en el FSII (P680) que se oxida al liberar un electrn que asciende a un nivel superior de energa; ese electrn es recogido por una sustancia aceptora de electrones que se reduce, la Plastoquinona (PQ) y desde sta va pasando a lo largo de una cadena transportadora de electrones, entre los que estn varios citocromos (cyt b/f) y as llega hasta la plastocianina (PC) que se los ceder a molculas de clorofila del FSI.

En el paso por esta cadena, con oxidacin y reduccin , el electrn va liberando la energa que tena en exceso; energa que se utiliza para bombear protones de hidrgeno desde el estroma hasta el interior de los tilacoides, generando un gradiente electroqumico de protones. Estos protones vuelven al estroma a travs de la ATPasa y se originan molculas de ATP.

estroma

tilacoide

FOTOFOSFORILACIN NO CCLICA

FOTOFOSFORILACIN CCLICA

FASE OSCURA

En esta fase, se va a utilizar la energa qumica obtenida en la fase luminosa, en reducir CO2, Nitratos y Sulfatos y asimilar los bioelementos C, H, y S, con el fin de sintetizar glcidos, aminocidos y otras sustancias. Las plantas obtiene el CO2 del aire a travs de los estomas de sus hojas. El proceso de reduccin del carbono es cclico y se conoce como Ciclo de Calvin., en honor de su descubridor M. Calvin.

REACCION DE FIJACIN DE CARBONO

REACCION DE FIJACIN DE CARBONO

La fijacin del CO2 tiene 3 fases: Carboxilativa: El CO2 se fija a la ribulosa 1,5 difosfato, asi se forma un compuesto inestable que se divide en dos molculas de 3-difosfoglicerato Reductiva: El 3-difosfoglicerato se reduce a gliceraldehido 3-F, utilizndose ATP Y NADPH. Regenerativa/Sinttica: Las molculas de gliceraldehido 3-F siguen diversas rutas. De cada seis molculas, cinco se utilizan para regenerar la ribulosa 1,5 difosfato y hacer que el ciclo de calvin pueda seguir y una ser empleada para poder sintetizar molculas de: glucosa, cidos grasos, aa.. etc

Diferentes rutas para el Gliceraldehido 3-fosfato

En el ciclo para fijar el CO2, intervienen una serie de enzimas, y la ms conocida es la enzima Rubisco (ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa/oxidasa), que puede actuar como carboxilasa o como oxidasa, segn la concentracin de CO2.

Fotorespiracin (oxidacin de azucares

hasta CO2 y H2O)

Regulada por la concentracion de CO2

CICLO CELULAR

Durante la interfase, la

clula crece en forma

contnua. En la fase M, Se

detiene el crecimiento y se

divide, primero el ncleo y

despus la clula. La

replicacin del DNA est

limitada a la parte de la

interfase conocida como la

fase S. La fase G1 es el

intervalo entre la fase M y la

fase S y la fase G2 es el

intervalo entre la fase S y la

fase M.

Las Cuatro Fases del

Ciclo Celular

La divisin de

una clula en

dos clulas hijas

ocurre en la

fase M, que

consta de la

divisin nuclear,

o Mitosis y de

la divisin

citoplasmtica,

o Citocinesis.

La Mitosis est

dividida en 5

etapas (en esta

figura se ha

ampliado la fase

M para ms

claridad).

la clula aumenta de tamao, el DNA de los cromosomas se replica y el centrosoma se

duplica.

microtbulos

centrosomas duplicados

envoltura

nuclear

cromosomas

descondensados

en el ncleo membrana plasmtica

citosol

INTERFASE

En interfase tardia, los cromosomas estan duplicados, pero aun se encuentran ligeramente condensados.

El centrosoma ha sido duplicado y comienza a organizar los microtubulos en el aster

Copyright 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Fig. 12.5a

Rojo: citoesqueleto.

Verde-amarillo:microtubulos

En la PROFASE, los cromosomas replicados, cada uno de ellos constitudo por dos cromtidas hermanas estrechamente asociadas entre s, se condensan. Fuera del ncleo, se forma el HUSO MITTICO entre los dos centrosomas que se han replicado y separado

PROFASE

envoltura

nuclear

intacta

centrosoma

formacin del

HUSO MITTICO

cromosomas

condensados

con dos cromtidas

hermanas unidas

cinetocoro

Cromosomas visibles

Nucleolo desaparece

Se forma el huso mitotico

Los centrosomas se mueven

PROFASE

PROMETAFASE

polo del huso mittico

fragmentos

de la

envoltura

nuclear

cromosoma

desplazndose

activamente microtbulos

del cinetocoro

la PROMETAFASE comienza sbitamente con la rotura de la envoltura nuclear. Los cromosomas se unen a los microtbulos del huso mediante sus cinetocoros y experimentan un desplazamiento activo.

polo del huso

polo

del huso

cinetocoros de todos los

cromosomas alineados en un

plano medio entre los dos

polos del huso

microtbulos

METAFASE

En la METAFASE los cromosomas se alinean en el ecuador del huso, en la parte media entre

los dos polos del huso. Los microtbulos cinetocricos emparejados de cada cromosoma se

unen a los polos opuestos del huso.

Centrosomas en polos opuestos

Centromeros se alinean

Cinetocoros de cromatidas hermanas unidos a microtubulos (huso mitotico)

METAFASE

ANAFASE

cromosomas hijos

polo del huso

desplazndose hacia

el exterior

microtbulos

cinetocricos que se

estn acortando

En la ANAFASE el par de cromtidas se separan sincrnicamente, formando dos cromosomas hijos y cada uno de ellos es arrastrado lentamente hacia los polos opuestos del huso. Los microtbulos del cinetocoro se hacen ms cortos y, adems, los polos del huso se separan, contribuyendo ambos procesos a la separacin de los cromosomas.

Centromeros apareados se separan; las cromatidas hermanas son liberadas

Cromosomas se mueven a los polos

Cada polo tiene ahora un set completo de cromosomas

ANAFASE

TELOFASE

conjunto de cromosomas hijos

en el polo del huso

anillo contrctil

iniciando su

formacin

polo del huso

envoltura nuclear reformndose

alrededor de los cromosomas

separados

microtbulos polares

del huso

En la TELOFASE los dos conjuntos de cromosomas hijos llegan a los polos del huso. Se reconstruye una nueva envoltura nuclear alrededor de cada conjunto, completando la formacin de dos ncleos y marcando el final de la mitosis. La divisin del citoplasma empieza con la formacin del anillo contrctil.

Se forman los nucleos hijos

La envoltura nuclear se forma de nuevo

La Cromatina se descondensa

TELOFASE

CITOCINESIS

envoltura nuclear completa rodeando los

cromosomas descondensados

reorganizacin del conjunto de

microtbulos interfsicos, nucleados por

el centrosoma

anillo contrctil

produciendo el surco de

la divisin

En la CITOCINESIS, el citoplasma se divide en dos mediante un anillo contrctil de actina y miosina, el que estrangula a la clula formando dos clulas hijas, cada una con un ncleo.

Dos Estructuras Citoesquelticas que

Intervienen en la Fase M

Primero se forma el huso mittico, que separa las cromtidas hermanas. Despus se forma el anillo contrctil, que divide a la clula en dos.

El anillo contrctil se

forma en la anafase

temprana y consiste de

fibras de actina y

miosina dispuestas en

forma circular por el

interior de la membrana

plasmtica. La

contraccin del anillo

contrctil se produce

por el deslizamiento de

los filamentos de actina

y miosina entre s.

Formacin del

Anillo Contrctil

PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR

La quinasa dependiente de ciclina (Cdk) es una enzima que cataliza la fosforilacin

de protenas y la ciclina es una protena reguladora que la Cdk requiere para ser

activa. El complejo activo fosforila protenas clave de la clula que son necesarias

para iniciar una etapa concreta del ciclo celular.

Reguladores de la Progresin del Ciclo Celular:

Complejos de Cdk-Ciclina

Dos Complejos Cdk-Ciclina que Actan en Etapas

Distintas del Ciclo Celular

Ciclinas y Cdk de un Ciclo Normal de Vertebrados

Regulacin de las

Cdk Mediante la

Degradacin de

Ciclinas

Cmo p53 Detiene el

Ciclo Celular en G1

Activacin de la Protena de Retinoblastoma (Rb)

Cmo Estimulan la Proliferacin Celular los

Factores de Crecimiento

GRACIAS POR SU ATENCION

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