Metabolismo La Esencia de La Vida
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8/17/2019 Metabolismo La Esencia de La Vida
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Metabolismo vegetal
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Ing. Agr. Edin Alejandro Gil E. Facultad de
Agronomía, USAC
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• Reacciones biologicas
catalizadas por
enzimas
• La importancia
Ecológica de la
Fotosíntesis y laRespiración Celular
• Autótrofos
•
Heterótrofos
Metabolismo
VIDA = ENERGIA (Biológica)
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• Enzimas son proteinas que regulan lamayoría de actividades metabólicas.
• Anabolismo – ConstruyeMoléculas/Almacena Energía
• Reacciones de la Fotosíntesis
• Catabolismo –Degradamoléculas/Consume Energía almacenada
• Reacciones de la Respiración celular
Metabolismo vegetal
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La Energía no se crea ni se
destruye solamente se transforma
LUZ SOLAR
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Transferencia de
Energía (EnergíaBiológica)
• Energía para la mayoría de actividad celularinvolucra a la Adenosina Trifosfato ( ATP) – Las Plantas fabrican azucares en los cloroplastos
usando luz como fuente de energía• Se lleva a cabo en los cloroplastos
• Las Plantas usan el azúcar para hacer ATP en losmitocondrias
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Vista General de la Fotosíntesis
CO2
6CO2+12H2O + luz carbohidrato +6O2
cloroplasto O2
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AirE
CO2
La Atmósfera terrestre:78% Nitrógeno
21% Oxigeno1% CO2
6CO2+12H2O + luz
carbohidrato +6O2
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Bióxido de Carbono
• Bióxido de Carbono llega a los cloroplastos en lascélulas del mesófilo, al interior de la hoja, pordifusión a través de los estomas.
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Water
H2O
Fuente de electrones y protones
para la fotosíntesis
OH
+H
+
H2O H2O
H2O
3
6CO2+12H2O + luz
carbohidrato +6O2
El Agua
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• Menos del 1% detoda el agua
absorbida por las
plantas es usada enla fotosíntesis
• La mayoría del resto
es t ranspirada oincorporada en
materiales vegetales
El Agua
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La luz• Cerca del 40% de laenergía radiante recibidaen la tierra está en laforma de luz visible. – Las hojas comunmente
absorben cerca del 80% dela luz visible que llega a
ellas.• La intensidad lumínica varía
con la hora del día, laestación del año, altitud,latitud, y composición de laatmósfera.
– Variación considerable enlas intensidades lumínicases necesaria para óptimastasas fotosintéticas.
6CO2+12H2O + luz carbohidrato +6O2
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La Clorofila captura la luz
• Varios diferentes tipos de
clorofila. – La mayoría de plantas
contienen ambas:clorofila “a” (azul-verde) y
clorofila “b” (amarillo-verde). – Otros pigmentos incluyen
carotenoides (amarillo yanaranjado) ficobilinas (azul o
rojo), y varios otros tipos declorofilas. – Cerca de 250-400 pigmentos
moleculares se agrupan comouna unidad fotosintética.
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El
Cloroplasto• Las reaccionesdependientes de laluz (la cosecha dela luz) ocurren enla membrana del
tilacoide• Las reacciones de
fijación delcarbono
(formación decarbohidratos)ocurren en elestroma
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LOCALIZACION DE LA FOTOSINTESIS
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Fotosíntesis
Reaccionesdependientes dela luz
(ReaccionesLumínicas)
• Ocurren dentro dela membrana delTilacoide en elinterior delcloroplasto
ReaccionesIndependientesde la
luz(Reaccionesobscuras)
• Ocurren dentrodel Estroma
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REACCIONES DE LA FOTOSINTESIS
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Reacciones Dependientes de la Luz
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Reacciones Independientes de la Luz
El Ciclo de Calvin
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Como son usados los azucares?• Madera
• Fibras
• Azucares simples
• Celulosa
• Almidón
• Grasas
• Proteínas
FOTOSINTATO
S
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Modificaciones de la Fotosíntesis
• Fotorrespiración
– Cuando el sol calientamucho
– Girando el ciclo
• Fotosíntesis C4
– Como manejar lafotorrespiración
– Plantas de praderas ypasturas
• Fotosíntesis CAM
– Manejando climascalientes y agua limitada
– Plantas de desierto
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• Bajo ciertas condiciones ambientales, las plantas
“quieren” prevenir la pérdida de agua y cierran susestomas
• Cierre de estomas no permite la entrada del CO2 y, por
lo tanto, frena la fotosíntesis
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Fotorrespiración
Los estomas usualmente se cierran en días
calurosos, secos.
– Estomas cerrados previenen la entrada de
bióxido de carbono a la hoja.• Cuando los niveles de bióxido de carbono caen por
debajo de cerca de 50 partes por millón, se inicia la
fotorespiración.
– Rubisco fija oxígeno en lugar de bióxido decarbono.
– No se produce ATP
– La planta está “girando sus ruedas”
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Energía
Lumínica• Hora del día• Estacionalmente
• Latitud• Altitud
• Condiciones
atmosféricas
n rgy
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Plantas C3 y C4
• Plantas C3 son lasmás comunes
• Llamadas asi porque
el ciclo de Calvinproduce un azúcar de3-carbonos (3 PGA)
• Son vulnerables a lafotorrespiración
• Plantas C4 cuentan para~1000 especies de pastostropicales y plantas de
regiones áridas• Producen un compuesto
de 4-carbonos (ácidooxaloacético)
• Su ventaja es unareducción en lafotorespiración
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La PraderaNorteamericana
La
SavanaAfricana
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Fotosíntesis C-4
La Ruta de 4-Carbonos
– Las Plantas tienen la Anatomía de Kranz.
– Dos formas de cloroplastos1. Células del Mesófilo tienen cloroplastos mas
pequeños con grana bien desarrollada
(tilacoides) y casi sin gránulos de almidón
2. Células de la Vaina del haz tienen cloroplastosgrandes con poca o casi nada de grana. Estos
cloroplastos tienen gránulos de almidón grandes.
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célula de la vaina del haz
célula del mesófilo
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La Ruta de 4-Carbonos
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Fotosíntesis CAM
•C rassulacean Acid M etabol ism(Metabo l ismo A cido de las Crassulaceas)
• Encontrado en ~ 30 familias de plantas – Cactos
– Nueces – Orquídeas
– Bromelias (Piña)
– Otras plantas suculentas (almacenadoras de
agua en tallos y hojas)• Permite que las plantas funcionen bien bajo
condiciones limitantes de provisión de agua,así como alta intensidad lumínica.
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• Similar a la fotosíntesis C4 en que
compuestos 4-Carbonados son producidos
en lugar de los compuestos 3-Carbonados• Sin embargo, en CAM, los ácidos orgánicos
se acumulan en la noche y se degradan
durante el día, liberando bióxido decarbono
– PEP carboxilasa está igualmente involucrada
Fotosíntesis CAM
F t í t i CAM
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Fotosíntesis CAM
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Glucosa + O2 ATP
CO2
H2O
CO2
H2OATP O2 Glucosa
Respiración aeróbicaMitocondria (células eucarióticas anim. y veg.)
FotosíntesisCloroplastos (células de algunas plantas y algas)
Luz
++ +
CloroplastoMitocondria
FotosíntesisRespiración
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Catabolismo
RESPIRACIÓN CELULARIng. Agr. Edin Alejandro Gil E.
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Respiración celular • La degradación de la glucosa mediante el uso
de oxígeno o alguna otra sustancia inorgánica,se conoce como respiración celular. – La respiración celular que necesita oxígeno se llama
respiración aeróbica.
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•El ciclo del ácidocítrico
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La cadena de transporte deelectrones
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Respiración anaeróbica
• No todas las formas de respiración requierenoxígeno.
• Algunos organismos (bacterias) degradan sualimento por medio de la respiraciónanaeróbica.
• Aquí, el aceptor final de electrones es otrasustancia inorgánica diferente al oxígeno.
• Se produce menos ATP que en la respiraciónaeróbica.
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FERMENTACIÓN
Es la degradación de laglucosa y liberación deenergía utilizandosustancias orgánicas comoaceptores finales de
electrones. Algunos organismos como
las bacterias y las célulasmusculares humanas,pueden producir energía
mediante la fermentación. La primera parte de la
fermentación es la glucólisis. La segunda parte difiere
según el tipo de organismo.
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Fermentación alcohólica
Este tipo defermentación producealcohol etílico y CO2, apartir del ácido pirúvico.
Es llevada a cabo porlas células de levadura(hongo).
La fermentación
realizada por laslevaduras hace que lamasa del pan suba yesté preparada parahornearse.
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Fermentación láctica
• Este tipo de fermentación convierte el ácidopirúvico en ácido láctico.
• Al igual que la alcohólica, es anaeróbica y tiene
una ganancia neta de 2 ATP por cada glucosadegradada.
• Es importante en la producción de lácteos.
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• Reacciones biologicas
catalizadas por
enzimas
• La importancia
Ecológica de la
Fotosíntesis y laRespiración Celular
• Autótrofos
• Heterótrofos
VIDA = ENERGIA (Biológica)