Resumen Temas 10 y 11 Metabolismo

7/17/2019 Resumen Temas 10 y 11 Metabolismo

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO. METABOLISMO. UNIDADES 10 Y 11 (texto Anaya)

1.

Metabolismo. Generalidades

1.a Concepto de Metabolismo: conjunto de reacciones qumicas que tienen lugar en las clulas, mediante lascuales obtienen energa y la utilizan, para regenerar las molculas y las estructuras que se degradan, as como

para el crecimiento y el mantenimiento de todas las actividades vitales1. b La energa en el metabolismo:Reacciones exergnicas:

Se producen de forma espontnea

Son reacciones de degradacin

Se libera energa

Los productos son menos energticos que los reactivos

Corresponden al catabolismoReacciones endergnicas:

No son espontneas

Son reacciones de sntesis

Se consume energa

Los productos son ms energticos que los reactivos

Corresponden al anabolismo1. c Fuente de energa en los seres vivos

Tipos de organismos segn su forma de obtener energa, su formade nutricin o metabolismo:

Tipos de organismos segnsu metabolismo

Fuente de energa Fuente decarbono

Fuente dehidrgeno

Ejemplos

Fotolitotrofos o fotoauttrofoso auttrofos fotosintticos

luz CO2 procede desustanciasinorgnicas (H2O,H2S)

Plantas, algas, cianobacterias, bacteriasfotosintticas (bacterias verdes del azufre ybacterias prpuras del azufre)

Quimiolititrofos oquimioauttrofos oquimiosintticos

reaccionesqumicas deoxidacin, demolculasinorgnicas

CO2 procede desustanciasinorgnicas (H2O,H2S)

Bacterias quimiosintticas: bacterias delnitrgeno, bacterias incoloras del azufre ,bacterias del hierro, bacterias del hidrgen

Fotoorganotrofos ofotohetertrofos

luz Molculasorgnicas

Procede demolculasorgnicas

Bacterias prpuras no sulfreas

Quimiorganotrofos oquimiohetertrofos ohetertrofos

reaccionesqumicas deoxidacin, demolculasorgnicas

Molculasorgnicas

Procede demolculasorgnicas

Animales, protozoos, hongos, muchasbacterias hetertrofas


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1. d Las rutas metablicas y los enzimas

Cada reaccin qumica es catalizada por un enzima especfico

Las reacciones qumicas se organizan en rutas metablicas: el producto de una reaccin es el sustrato de lasiguiente

Las rutas metablicas estn interconectadas y encadenadas. Pueden ser:Lineales, cclicas, ramificadasConvergentes: propias del catabolismo

Divergentes: propias del anabolismo

1. e Reacciones del Metabolismo. Comprende dos tipos de procesos: anabolismo (procesos de sntesis) ycatabolismo (procesos de degradacin)

Catabolismo Anabolismo

Fase degradativa

Molculas complejas orgnicas complejas y reducidas seconvierten en molculas sencillas oxidadas

Procesos exergnicos: liberan energa libre, utilizada parasintetizar ATP

Reacciones de oxidacin: se liberan electrones e hidrgenosricos en energa, que se conservan en forma de NADH,NADPH, FADH2(coenzimas transportadores de electrones)

Rutas convergentes

Fase constructora o de biosntesis

Molculas sencillas y oxidadas se convierten enmolculas orgnicas complejas y reducidas

Procesos endergnicos: gastan energa libre,procedente de la hidrlisis de ATP a ADP + P

Reacciones de reduccin: se consumen electrones ehidrgenos cedidos por NADH, NADPH, FADH2.

Rutas divergentes

Ambos (catabolismo y anabolismo) noocurren ni de forma simultnea, ni en elmismo lugar

Estn acoplados: la transferencia de energa esmediante intermediarios (ATP y coenzimastransportadores de hidrgenos)

Las reacciones del metabolismo estnencadenadas en rutas metablicas. Cadareaccin es catalizada por una enzimaespecfica.

Son procesos redox (oxidacin-reduccin)

Ejemplos de rutas metablicas


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1. f Reacciones de oxidacin-reduccin

Oxidacin: prdida de electrones. En el catabolismo las molculas orgnicas se oxidan a otras mssencillas, o a CO2 y H2O

Reduccin: ganancia de electrones. En el anabolismo las molculas orgnicas se sintetizan mediantereduccin de otras ms sencillas

Ambos procesos estn acoplados

La transferencia de electrones va acompaada de la transferencia de H+

La transferencia de electrones desde el catabolismo (oxidaciones) al anabolismo (reducciones) se producea travs de intermediarios: coenzimas NAD+, NADP+, FAD

2. Intermediarios transportadores

2. a Transportadores de electrones. Coenzimas (son nucletidos): NAD+/NADH+H, NADP+/NADPH+H,FAD/FADH2

NAD+ + H2 NADH + H+forma oxidada forma reducida

Forma oxidada (NAD+): interviene como aceptor de electrones y H+ en la gluclisis, ciclo de Krebs, beta-oxidacin de cidos grasos.

Forma reducida (NADH+H+) interviene en la cadena respiratoria para la sntesis de ATP, al ceder los electronesy H+, que sern transportados hasta el O2

NADP+ + H2 NADPH + H+forma oxidada forma reducida

Forma oxidada (NADP+): interviene en la fase luminosa de la fotosntesis como aceptor de electrones y H+,procedentes del agua (va fotosistema II)Forma reducida (NADPH+H+): interviene como dador de electrones y H+ en procesos anablicos, como lasntesis de cidos grasos, y la reduccin del CO2 en el ciclo de Calvin (fase oscura de la fotosntesis)

FAD + H2 FADH2forma oxidada forma reducida

Forma oxidada (FAD): interviene como aceptor de electrones y H+ en el ciclo de Krebs y en la beta oxidacinde cidos grasosForma reducida (FADH2): interviene en la cadena respiratoria para la sntesis de ATP, al ceder los electrones yH+, que sern transportados hasta el O2

Reacciones redox


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2. b Transportadores de gruposCoenzima A: transporta grupos acilo procedentes de los cidosorgnicos (por ej. los cidos grasos) en el metabolismo. Suabreviatura en HS-CoA. El cido se une al grupo-SH (enlacetioster). Este enlace es altamente energtico.

2. c Transportadores de energa: ATP y ADPSon nucletidos con varios grupos fosfato que se unen entre smediante enlaces ricos en energa.

Esta energa se acumula al formarse el enlace P - P, y se liberacuando se rompe este enlace por hidrlisis.

Son molculas transportadoras de energa.

ATP (adenosn trifosfato) y ADP (adenosn difosfato

ATP + H2O ADP + P + ENERGA

ADP + H2O AMP + P + ENERGA

La energa liberada en la hidrlisis del ATP se utiliza para:

Sntesis de biomolculas (anabolismo)

Trabajo mecnico: contraccin muscular, ciclosis, divisin celular

Transporte activo a travs de las membranas

Creacin de potenciales de membrana: transmisin del impulso nervoso

Produccin de calor

3.

Mecanismos de sntesis de ATP en la clula: son tres mecanismos

Fosforilacin a nivel de sustrato

Fosforilacin acoplada al transporte electrnico, que puede ser- Fosforilacin oxidativa, en la cadena respitatoria- Fotofosforilacin, en la fotosntesis

3. a Fosforilacin a nivel de sustratoUn sustrato fosforilado muy rico enenerga, es hidrolizado, y la energaliberada se emplea en transferir el grupofosfato al ADP para originar ATPLa fosforilacin a nivel de sustratoocurre en la gluclisis y en el ciclo deKrebs


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3. b Fosforilacin acoplada al transporte electrnico:

La sntesis de ATP se produce como consecuencia del transporte electrnico, que tiene lugar, en la cadenarespiratoria (mitocondrias) y en la fotosntesis (cloroplastos).

En las cadenas de transporte electrnico intervienen coenzimas transportadores de electrones y protenas

Se producen sucesivas reacciones redox

Los electrones circulan de un nivel energtico superior a otro inferior.

En este transporte se libera energa utilizada para bombear protones de un compartimiento a otro, en lasmitocondria o en los cloroplastos (hiptesis quimioosmtica que se ver ms adelante)

Los protones tienden a volver al compartimento inicial (a travs de la ATP sintetasa) a favor de ungradiente electroqumico y liberndose energa. Esta energa es utilizada por la ATP sintetasa (situada en lamembrana interna de las mitocondrias y en la membrana de los tilacoides) para sintetizar ATP a partir deADP + P

Fosforilacin oxidativa: se produce en la cadenarespiratoria (proceso), en la membrana interna de lamitocondria (localizacin)Fotofosforilacin: se produce en la fase luminosa de la

fotosntesis (proceso), en la membrana de los tilacoides(localizacin)La enzima ATP sintetasa se localiza en la membranainterna de las mitocondrias (partculas F) y en lamembrana de los tilacoides. Sintetiza ATP a partir deADP + P.

4. Catabolismo

Las molculas orgnicas (combustibles) se oxidan (pierden electrones) a travs de reacciones exergnicas

de oxidacin -reduccin.

Los electrones son transferidos desde las molculas orgnicas ricas en energa hasta un aceptor final con unnivel energtico inferior. Segn sea este aceptor las clulas pueden ser:

- Clulas aerobias: la mayora de las clulas, el oxgenoes el aceptor final de electrones- Clulas anaerobias estrictas: algunas bacterias, el aceptor final de electroneses una molcula orgnica- Clulas anaerobias facultativas: las levaduras y algunas bacterias, a veces las clulas de organismos superiores.Utilizan el oxgeno como aceptor final de los electrones, pero cuando falta el oxgeno utilizan la va anaerobia(aceptor final de electrones una molcula orgnica)

4.a Catabolismo de la glucosa: principal combustible de la clulaProcedencia de la glucosa:Hetertrofos:

A partir de los glcidos tomados en los alimentos

A partir del glucgeno almacenado (glucogenolisis)

A partir de otros compuestos (gluconeognesis)Auttrofos:

Se sintetiza a partir de la materia inorgnica en la fotosntesis

A partir del almidn almacenado (glucogenolisis)

A partir de otros compuestos (gluconeognesis)


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Fase

PreparatoriaFosforilacin de Glucosa y

su conversin a

Gliceraldehido 3-fosfato

Primera

Reaccin

importante

Glucosa 6-fosfato

Segunda

Reaccin

importante

Fructosa 6-fosfato

Ruptura de

Una hexosa

(6C), en dos

Triosas (3C)

Fructosa 1,6-difosfato


Dihidroxo-acetona-fosfato+

Glucosa a) Fase

PreparatoriaFosforilacin de Glucosa y

su conversin a


Primera

Reaccin

importante

Glucosa 6-fosfato

Segunda

Reaccin

importante

Fructosa 6-fosfato

Ruptura de

Una hexosa

(6C), en dos

Triosas (3C)

Fructosa 1,6-difosfato


Dihidroxo-acetona-fosfato+

Glucosa a)

Fases de la oxidacin o catabolismo de la glucosa1 fase: gluclisis

En la mayora de los seres vivos

Una molcula de glucosa se transforma en 2 molculasde cido pirvico

Ocurre en el citosol.

No depende del oxgeno

Se forma poca energa (ATP)

Es una ruta comn en el catabolismo aerobio y anaerobio2 fase: hay dos posibilidades. Segn sea el destino del cidopirvico:

En condiciones anaerobias (en ausencia de oxgeno) :ocurre una fermentacin

El pirvico se transforma en otras molculas orgnicassencillas, la oxidacin no es total

El aceptor de electrones es una molcula orgnica

En el citosol

Se forma poca cantidad de ATP

En condiciones aerobias. Ocurre la respiracin

celular (respiracin aerobia)

El pirvico es oxidado completamente a CO2+ H2O

El O2es el aceptor final de electrones

Se realiza en las mitocondrias

Se forma ms cantidad de energa (ATP)

CATABOLISMO AEROBIO DE LOS GLCIDOS (GLUCOSA)

A. Gluclisis (son 10 reacciones) (ver Pg 175 texto Anaya). El nombre de las enzimas no es necesario saberlo. Fase preparatoria (fase de 6 carbonos):

reacciones de 1-5

Transformacin de un monosacrido de 6 carbonos (hexosa) en 2 monosacridos de 3 carbonos (triosas).

Fase de beneficios (fase de 3 carbonos)

Reacciones de 6-10

Transformacin de dos triosas en dos molculas de cido pirvico

Se obtiene 2ATP y 2 NADH + 2H+


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Gluclisis: fase preparatoria. (Las 5 primeras reacciones)

1. Primera Fosforilacin

2. Isomerizacin

3. SegundaFosforilacin

4. Ruptura de un monosacrido de 6 carbonos en dos monosacridos de 3 carbonos

5. IsomerizacinA partir de este momentohay que multiplicar todo por2, porque tenemos dosmolculas de gliceraldehdo3 P.

- - - -


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Gluclisis: fase de beneficios (de la reaccin 6 a la 10).Partimos de dos molculas de gliceraldhdo 3 fosfato

6. Oxidacin (o deshidrogenacin) y fosforilacin

7.Fosforilacin a nivel de sustrato: Formacin de ATP

8. Isomerizacin

9. Prdida de agua

10. Fosforilacin a nivel de sustrato: formacin de ATP

(X 2)

(X 2)

(X 2)

(X 2)

(X 2)


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Se consume Se produce

1 molcula de glucosa2ADP2NAD+

2 cido pirvico (piruvato)2 ATP2 NADH + 2H+

Localizacin de la gluclisis: en el citosol. En todas las clulasFinalidad:

Transformar una molcula de glucosa en 2 de cido pirvico

Formacin de poder reductor: NADH + H+

Formacin de energa (ATP): es escasa la obtencin directa de ATP. La Energa reside en las coenzimas2NADH + 2H+

La gluclisis es una ruta comn en el catabolismo aerobio y en el anaerobio

El NADH+ H+ formado en la gluclisis debe reoxidarse a NAD+.Hay dos caminos.Va aerobia: se incorpora a la cadena respiratoria (respiracin celular) en las mitocondriasVa anaerobia: se incorpora a una fermentacin

B. Continuacin del CATABOLISMO AEROBIO DE LOS GLCIDOS. RESPIRACIN CELULARLocalizacin:

En las mitocondrias en las clulas eucariotas

En el citoplasma y en la membrana plasmtica en las clulas procariotasProcesos

Descarboxilacin oxidativa del cido pirvico a acetil coenzima A

Ciclo de los cidos tricarboxlicos (c. de Krebs)

Transporte electrnico y fosforilacin oxidativa (cadena respiratoria)


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B.IDESCARBOXILACIN OXIDATIVA DEL CIDO PIRVICO

Se produce en la respiracin aerobia, tras la gluclisis, y previo al c. de Krebs

El cido pirvico entra en la matriz mitocondrial

Se transforma en acetil CoA

El acetil coenzima A se incorpora al ciclo de Krebs,

TRANSFORMACIN DE PIRVICO EN ACETIL COENZIMA A:Descarboxilacin oxidativa

Localizacin del proceso: Matriz mitocondrial en las clulas eucariotas. Citoplasma en procariotas

Tipo de clula: Procariotas aerobias, y todas las clulas eucariotasFinalidad: Transformar el cido pirvico en acetil Coenzima A (que se incorporar al ciclo de Krebs).Formacinde poder reductor (1NADH)

B.IICICLO DE KREBS O CICLO DE LOS CIDOS TRICARBOXLICOS (o ciclo del cido ctrico)

En la matriz mitocondrial. Son 8 reacciones Se produce la oxidacin total del acetil coenzima A a CO2ehidrgenos unidos a coenzimas (NADH+H+ y FADH2)Localizacin del proceso: Matriz mitocondrial en las clulas eucariotas. Citoplasma en procariotas.Tipo de clula: Procariotas aerobias, y todas las clulas eucariotas


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Finalidad: Oxidacin del cido actico. Formacin de poder reductor (3NADH y 1FADH2). Formacin deenerga (1GTP = ATP), es escasa obtencin directa de ATP. La Energa reside en las coenzimas NADH /FADH2Importancia del proceso: es una ruta comn del catabolismo

de todas las biomolculas. Es una ruta anfiblicaporque, adems de ser una va de numerosas rutas catablicas, tambin interviene en rutas anablicas.

1. Sntesis

2. Isomerizacin


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3. Descarboxilacinoxidativa

4. Descarboxilacinoxidativa

5. Fosforilacin a nivelde sustrato

6. Deshidrogenacin(oxidacin)

7. Adicin de agua

8. Deshidrogenacin uoxidacin


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BALANCE DEL CICLO DE KREBS. En una vuelta completa, porcada cido actico que ingresa (acetil CoA):

Importancia del ciclo de Krebs - Es una ruta comn del catabolismo de todas las biomolculas.- Tiene carcter anfiblico

Carcter anfiblico del ciclo de KrebsTiene carcter anfiblico, porque, adems de ser una va denumerosas rutas catablicas, tambin interviene en rutas

anablicas. Presenta una doble funcin en el metabolismo celular: Funcin catablica: El acetil coenzima A procede de:

Oxidacin de la glucosa

Oxidacin de cidos grasos

Oxidacin de algunos aa . En el ciclo de Krebs convergen el catabolismo de glcidos, lpidos y aa

Funcin anablicaAlgunos intermediarios del ciclo de Krebs son precursores en la sntesis de:

Aminocidos y bases nitrogendas

cidos grasos

Glcidos (glucosa)

Consume ProduceAcetil coenzima A

3 NAD+

FADGDP + P (ADP + P)3H2O

2 CO23NADH + 3H+

FADH2GTP (ATP)

3H2O

Carcteranfiblicodel ciclo deKrebs


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B.III TRANSPORTE ELECTRNICO Y FOSFORILACIN OXIDATIVA. CADENA RESPIRATORIALocalizacin:

En las crestas mitocondriales (membrana interna de la mitocondria) en las clulas eucariotas

En la membrana plasmtica en las clulas procariotasTipo de clula: Procariotas aerobias, y todas las clulas eucariotas

Finalidad: obtener energa (ATP)Proceso:

Las molculas de NADH + H* y de FADH2generadas en el catabolismo contienen electrones de alta energa.

Estos electrones e hidrgenos, son transportados por una cadena de transporte electrnico hasta el O2, que sereduce a H2O

En la cadena de transporte electrnico intervienen citocromos, y otras protenas y coenzimas comotransportadores de electrones

Los transportadores de electrones se agrupan en cuatro complejos, localizados en la membrana interna de lasmitocondrias, donde tambin se localiza la enzima ATP sintetasa..

-

Complejo I: NADH2/NAD+ y coenzima Q-

Complejo II: FADH2/FAD ycoenzima Q

-

Complejo III: citocromo b ycitocromo c-

Complejo IV: citocromo a ycitocromo a3

Los electrones fluyen de untransportador a otro mediante reaccionesde oxidacin- reduccin. Pasan de unnivel energtico superior a otro inferior,hasta que los electrones llegan al O2

Se genera energa (ATP):fosforilacin oxidativa.


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Sntesis de ATP: Fosforilacin oxidativa.La hiptesis quimiosmtica explica lasntesis de ATP en la fosforilacinoxidativa:-La energa liberada por el transporte deelectrones desde el NADH o FADH2hasta el O2, es utilizada por algunos

componentes de la cadena respiratoriapara bombear protones (H+) desde lamatriz mitocondrial hasta el espaciointermembrana. As, se genera ungradiente electroqumico en lamembrana mitocondrial interna.-Debido a este gradienteelectroqumico,los protones tienden avolver a la matriz a favor de dichogradiente. Como la membrana interna esimpermeable a los protones, solo puedenretornar a travs de la ATPsintetasa. La energa liberada por el flujo de protones, se aprovecha por la ATP

sintetasa para generar ATP a partir de ADP +P.

Por cada dos electrones que pasan desde el NADH hasta el oxgeno

se forman 3 molculas de ATP a partir de 3ADP ms 3P. Sinembargo, por cada dos electrones que pasan del FADH2 y entran enla cadena en un nivel energtico menor, se forman dos molculas de ATP.

EJEMPLO: BALANCE GLOBAL DE LA RESPIRACIN AEROBIA DE UNA MOLCULA DE GLUCOSA

Los NADH + H+ generados en el citoplasma (en la gluclisis) pasan al interior de la mitocondria y en la cadena detransporte electrnico rinden 3 ATP (en las clulas de hgado, rin y corazn). A veces solo 2 ATP (en las clulasde msculo y cerebro).

Los NADH + H+ que se generan en la matriz mitocondrial general 3 ATP al pasar por la de transporte deelectrones.

Los FADH2 formados en la matriz mitocondrial solo generan 2 ATP en la cadena de transporte de electrones.

El GTP generado en el ciclo de Krebs se cuenta como un ATP


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CATABOLISMO DE LOS GLCIDOS (glucosa) EN EUSENCIA DE OXGENO(ANAEROBIO)

Catabolismo de glucosa en ausencia de oxgeno (anaerobio). Fermentaciones

La degradacin de la glucosa es incompleta. Los productos finales son molculas orgnicas (cidolctico o etanol) que an conservan energa.

El aceptor final de los electrones no es el oxgeno, es una molcula orgnica (pirvico o acetaldehdo),que se reduce y origina el producto final de cada fermentacin.

El rendimiento energtico es 2 ATP por molcula de glucosa. Los 2NADH son consumidos para reducir

el piruvato o el acetaldehdo.

Localizacin en el citosol

Realizadas por organismos anaerobios estrictos (algunas bacterias) y anaerobios facultativos (levadurasy algunas bacterias).

A Fermentacin lctica

Tipo de clulas: Se produce en muchasbacterias (bacterias lcticas), comoLactobacillus bulgaricus yStreptococcus casei,, yexcepcionalmenten en el msculo

esqueltico humano.

Es responsable de la produccin deproductos lcteos acidificados: yogur,quesos, cuajada, crema cida, etc.

Localizacin: citosol

Finalidad: Transformar cada molcula decido pirvico, procedente de lagluclisis, en cido lctico.


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B. Fermentacin alcohlica

Tipo de clulas: Se produce en levaduras del gnero Saccharomyces cerevisiae y Sacchar omyces elipsoideus

Es importante en la alimentacin humana, ya que es la base de la elaboracin del pan, cerveza, vino y otrosproductos

Localizacin: citosol

Finalidad: Transformar cada molcula de cido pirvico, procedente de la gluclisis, en etanol (alcohol etlico)

DIFERENCIAS ENTRE RESPIRACIN AEROBIA Y FERMENTACIN

BALANCE DE LA FERMENTACIN LCTICA(en el citosol)Glucosa + 2ADP + 2P 2 cido lctico + 2 ATP

BALANCE DE LA FERMENTACIN ALCOHLICA(en el citosol)Glucosa + 2ADP + 2P 2 etanol + 2CO2+ 2 ATP


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4.b Catabolismo de lpidosEl primer paso es la hidrlisis de las grasas de reserva (triacilglicridos) mediante la enzima lipasa, en el citosol.Los cidos grasos obtenidos, pasan a la mitocondria donde son degradados mediante la beta-oxidacin.La glicerina se incorpora a la gluclisis, transformndose en una triosa.

Los cidos grasos han de ser activados y unidos al coenzima A, para se transportados al interior de las mitocondrias.

-Oxidacin de los cidos grasos o hlice de Lynen

Localizacin: En la matriz mitocondrial en eucariotas, o en el citoplasma de procariotas

Tipo de clulas: Procariotas aerobias, y todas las clulas eucariotas

Finalidad: Transformar los cidos grasos en acetil coenzima A

Proceso:-

Al cido graso activado, unido al coenzima A, entra en la matriz mitocondrial-

La -oxidacin es una secuencia repetida de cuatro reacciones, representada en sucesivas vueltas de

hlice.-

En cada vuelta se separa una fragmento de dos carbonos (acetil coenzima A), y un cido graso condos carbonos menos que se vuelve a incorporar a la -oxidacin

-

El proceso se repite hasta que se oxida completamente el cido graso-

El acetil coenzima A se incorpora al ciclo de Krebs-

El NADH + H+ y el FADH2, se incorporan a la cadena respiratoria


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El acil coenzima A obtenido tiene dos carbonos menos y vuelve a comenzar la beta-oxidacinEl acetil coenzima A obtenido se incorpora al ciclo de Krebs

Balance de la beta-oxidacin: por cada vueltaSe consume Se produce

Una molcula de acil coenzima A (cido graso unidoal coenzima A)Se consume una molcula de H2O en cada vuelta

Una molcula de acetil coenzima A que se incorporaal ciclo de KrebsUna molcula de NADH + H+Una molcula de FADH2Un molcula de acil coenzima A (cido graso unido aHS-CoA) con 2 carbonos menos.


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EJEMPLO: balance de la beta-oxidacin del cido palmtico

Balance de la beta-oxidacin (en la matriz mitocondrial)Acil coenzima A + H2O + FAD + NAD+ Acil coenzima A (con 2 carbonos menos)+ acetil coenzima A +

+FADH2 + NADH+ H*

Beta-oxidacin (o deshidrogenaci

(o deshidrogenacin)


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4.c Catabolismo de protenas (aminocidos)Las protenas desempean algunas de las funciones msimportantes de las clulas por lo que no son combustiblesmetablicos habituales, aunque si lo son en condiciones deayuno o ejercicio prolongado, en las que las clulas nodisponen de otras biomolculas para obtener energa, y

tambin son degradadas para llevar a cabo su renovacinnatural.El catabolismo de las protenas se inicia mediante la accinde las proteasas que hidrolizan los enlaces peptdicos y danlugar a la liberacin de los aminocidos.Los aminocidos pueden seguir varios caminos:

-

Ser utilizados para formar nuevas protenas (anabolismode protenas o traduccin)

-

Ser destinados a otras rutas metablicas-

Ser oxidados para producir energa, siguiendo una seriede rutas metablicas que confluyen en el ciclo de Krebs.

5. Anabolismo5. a Generalidades:

Conjunto de procesos constructivos en la clula

Sntesis de molculas complejas a partir de molculas sencillas

Son procesos endergnicos: gastan energa (ATP)

Reacciones de reduccin: se consumen electrones e hidrgenos cedidos por NADH +H*, NADPH+H* yFADH2.

Rutas divergentes

Ciclo deKrebs


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5. b Rutas anablicas en organismos auttrofosAnabolismo auttrofo= proceso de sntesis de molculas orgnicas sencillas a partir de molculas inorgnicas,utilizando una fuente de energa. Segn la fuente de energa puede ser:

Fotosntesis:

Si la fuente de energa es la luz

Organismos auttrofos fotosntticos (o fotoauttrofos): plantas, algas, cianobacterias y algunasbacterias

Quimiosntesis:

Si la fuente de energa es la energa qumica liberada en reacciones exergnicas (de oxidacin)

Organismos auttrofos quimiosintticos (o quimioauttrofos): algunas bacterias (bacterias del nitrgeno,bacterias incoloras del azufre, bacterias del hierro y bacterias del hidrgeno).

Estas bacterias tienen gran importancia en los ciclos biogeoqumicos

A.FOTOSNTESIS

Es un proceso reductor

Dador de hidrgeno: el agua en la mayora, u otros (H2S)

Aceptor de los hidrgenos: CO2 en la mayora, u otros Organismos fotosintticos: plantas, algas, cianobacterias, algunas bacterias Localizacin celular de la fotosntesis:Clulas eucariotas (plantas y algas): en los cloroplastosCianobacterias: en los tilacoides y en el citoplasmaBacterias fotosintticas: en la membrana plasmtica y en el citoplasma . Finalidad: sntesis de molculas orgnicas sencillas a partir de molculas inorgnicas Importancia de la fotosntesis

Cambio producido en la atmsfera primitiva, que en un principio era reductora (sin oxgeno)

Sntesis de materia orgnica, como base de los ecosistemas

Liberacin de oxgeno a la atmsfera

Retirada de CO2de la atmsfera

Fotosntesis oxignica

Dador de hidrgenos : H2O

Se desprende oxgeno molecular: O2

Aceptor de hidrgenos: CO2

Plantas (Metafitas), algas y cianobacterias

Fotosntesis anoxignica

Dador de hidrgeno no es el agua: es el H2S (sulfuro de hidrgeno)

No se libera oxgeno. Se forma azufre

Algunas bacterias: bacterias verdes del azufre y bacterias prpuras del azufre (viven en aguassulfuradas); bacterias purpreas no sulfreas; y algunas arqueobacterias

Es el tipo de fotosntesis ms primitiva

LA FOTOSNTESIS MANTIENE LA VIDA EN LA TIERRA

12H2S + 6CO2 + energia luminosa Glucosa + 6H2O + 12 S


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Diferencias entre fotosntesis oxignica y anoxignica

A.I Fotosntesis oxignica: Organismos: plantas (Metafitas), algas, cianobacterias

Localizacin: - cloroplastos en plantas y algas-

tilacoides y citoplasma en cianobacterias

Fase luminosa Fase oscura. Ciclo de Calvin

Finalidad: transformacin de la energa luminosa enqumica

En presencia de luz

En la membrana de los tilacoides

Se consume H2O (fotlisis)

Se libera O2

La energa luminosa se transforma en energaqumica (ATP): fotofosforilacin

Se genera poder reductor :NADPH + H+

Finalidad: sntesis de materia orgnica a partir demateria inorgnica

No depende de la luz

En el estroma del cloroplasto

El CO2atmosfrico se reduce a glucosa y otrasmolculas orgnicas.

Se utiliza el ATP y NADPH + H+ producidos en lafase luminosa

Fotosntesis 0xignica Fotosntesis Anoxignica

Proceso

Faseluminosa

Se libera O2Utiliza H2OTienen fotosistemas I y II

No se libera O2; (S)No utiliza H2O; ( utilizan H2S)Solo tienen fotosistema I

Fase oscura La fase oscura es similar en ambas

Seres vivos y pigmentos

Metafitas y algas verdes: clorofilas a y bcarotenos, xantofilasAlgas rojas: clorofila a, carotenos,ficocianina y ficoeritrinaAlgas pardas: clorofilas a y c, carotenos yxantofilasCianobacterias: clorofila a, ficocianina

ficoeritrina

Bacterias verdes del azufre,prpuras del azufre y prpurasno sulfreas:bacterioclorofila

Arqueobacterias:bacteriorrodopsina


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Fase luminosa En los tilacoides de los cloroplastos

Intervienen:

Los pigmentos fotosintticos agrupados en los fotosistemas

La cadena transportadora de electrones

La ATP sintetasa cloroplstica

Se requiere la captacin de luz Se consume H2O y se libera O2 Se produce energa qumica (ATP) o fotofosforilacin; y NADPH + H+

En la membrana delos tilacoides


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Captacin de luz

Cuando un rayo de luz pasa a travs de un prisma, se rompe en colores. Los colores constituyen elespectro visible.

Cada pigmento absorbe ciertas longitudes de onda yrefleja las no absorbidas, lo que produce su color.

La clorofila es verde porque refleja la mayor parte dela luz verde que incide sobre ella.

Los colores del espectro que la clorofila absorbe mejorson el violeta, el azul y el rojo. La luz verde no es tanimportante para ella.

Los carotenos y xantofilas absorben luz con longitudesde onda que la clorofila no puede absorber

Los pigmentos se agrupan en la membrana del tilacoide formando los FOTOSISTEMAS

Fotosistemas: agrupaciones de pigmentos fotosintticos. Estn compuestos por: Molculas antena:

Son molculas de pigmentos colectoras de luz

Clorofila a y b, carotenos, xantofilas

Transfieren la excitacin hasta el centro de reaccin


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Centro de reaccin:

Clorofila diana, que recibe la energa de la luz absorbida por los pigmentos antena, y es la nicacapaz de transferir un electrn a un aceptor (iniciando un transporte de electrones)

Dador primario de electrones

Aceptor primario de electrones

Hay dos fotosistemas en plantas (Metafitas), algas y cianobacterias:

Fotosistema I (PSI):la clorofila del centro de reaccin de este fotosistema se llama P700, porquepresenta un mximo de absorcin de luz a 700 nm

Fotosistema II (PSII): la clorofila del centro de reaccin de este fotosistema se llama P680, porquepresenta un mximo de absorcin de luz a 680 nm

La captacin de un fotn por una molcula del complejo antena hace saltar un electrn hacia un orbital de mayorenerga, lo que favorece la transferencia de energa a otra molcula cercana, y as, mediante una reaccin encadena, esa energa llega hasta una de las molculas de clorofila del centro de reaccin, la cual responde

liberando un electrn de alta energa que es captado por una molcula, el aceptor primario de electrones. Elhueco electrnico que queda en la clorofila del centro de reaccin es ocupado por un electrn de baja energa queprocede de un dador de electrones como puede ser el agua u otras molculas o transportadores de electrones.

Los electrones liberados por lasmolculas de clorofila del centro dereaccin se incorporan a una cadenade transporte de electrones, quepuede ser no cclico o cclico.


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Transporte no cclico de electrones. Fotofosforilacin no cclica

Intervienen fotosistemas I y II

Se consume H2O (fotlisis del agua), y se libera O2

Se produce poder reductor: NADPH + H+

Se produce energa qumica (ATP): fotofosforilacin no cclica

Se produce un transporte de electrones desde el H2O hasta el NADP+ a travs de una cadena detransportadores de electrones

Se utiliza la energa luminosa captada por los pigmentos de ambos fotosistemas, que estn acoplados a lacadena de transporte electrnico

Mediante la fotlisis del agua, esta cede los electrones a los huecos electrnicos del centro de reaccindel fotosistema II, y se libera O2

Esquema en Z del transporte no cclico

- Cada electrn liberado por el PS II,por la llegada de un fotn, es recogidopor un aceptor primario Q (la feofitina)y, a partir de l, cae hasta el PS I pormedio de una cadena de transporte

formada por la plastoquinona (PQ), elcomplejo citocromo b6-f y la -plastocianina (PC).- En el paso por el complejo citocromob6-f se libera energa para la sntesis deATP.- Cada electrn liberado por el PS I esrecogido por un aceptor primario, laclorofila A0, y de l cae hasta laferredoxina para ser entregado alNADP+ que se reducir a NADPH +H*.

- Los dos impactos fotnicos sucesivos, en el PS II y PS I, logran transformar los electrones del H2O, se bajopoder reductor, en electrones del NADPH + H*, de alto poder reductor.

Transporte cclico de electrones. Fotofosforilacin cclica

Interviene el FSI

No hay consumo de agua, ni se libera O2

No hay formacin de poder reductor (NADPH + H+)

Se produce energa qumica (ATP): fotofosforilacin cclica

El electrn activado por la luz, del FSI, viaja por la cadena detransportadora de electrones y vuelve al FSI

FSIAceptor primario (clorofila

A0)Ferredoxinacomplejo citocromo b6-

fplastocianinaFSI

Al pasar los electrones por el complejo citocromo b6-f segenera ATP (fotofosforilacin cclica)

El transporte cclico se produce cuando escasea el NADP+en los cloroplastos.Es una va caracterstica de las bacteriascon fotosntesis anoxignica (bacteria verdes del azufre ypurpreas del azufre).

Fotofosforilacin. Hiptesis quimiosmtica

El mecanismo de formacin de ATP es similar al queocurre en la mitocondria


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Como consecuencia del transporte de electrones por la cadena de transportadores, el complejo citocromob6-f bombea protones desde el estroma hacia el espacio intratilacoide (lumen).

Se genera un gradiente electroqumico debido a la acumulacin de protones en e l espacio intratilacoide.

Los protones tienden a regresar hacia el estroma. La membrana del tilacoide es impermeable a los protones.

Los protones regresan al estroma a travs de la ATP sintetasa. La energa liberada permite la sntesis deATP a partir de ADP + P

Balance de la fase luminosa de la fotosntesis

A:II Fase oscura de la Fotosntesis. Ciclo de Calvin

Localizacin

En el estroma del cloroplasto en eucariotas (plantas y algas)

En el citoplasma en procariotas (cianobacterias y bacterias) Finalidad:

Sntesis de molculas orgnicas sencillas a partir de molculas inorgnicas.

Se realiza tanto en presencia como en ausencia de luz

Se produce la reduccin del CO2 (principal sustrato) para transformarlo en monosacridos sencillos,precursores del resto de las molculas orgnicas.

Se utiliza el ATP (energa qumica) y el NADPH +H+ (poder reductor) sintetizados en la faseluminosa.

Tambin se reducen otros sustratos:


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-Los nitratos son reducidos a amoniaco que se incorpora al la funcin amino de los aminocidos ybases nitrogenadas

-Los sulfatos son reducidos a H2S que se incorpora a los aminocidos con azufre

Esta fase ocurre de forma similar en la fotosntesis anoxignica y oxignica

La materia orgnica se almacena o se distribuye al resto de la planta

Etapas del ciclo de Calvin

En cada vuelta se reduce una molcula de CO2

Para sintetizar una molcula de Glucosa se requieren 6 vueltas

1 fase: fijacin del CO2o carboxilacin.-El CO2se une a la ribulosa 1,5-bifosfato-Se forman dos molculas de 3 carbonos: el cido 3 fosfoglicrico-Intervine el enzima ribulosa 1,5-difosfato carboxilasa oxigenasa (Rubisco). Enzima ms abundante en lanaturaleza

2 fase: reduccin del cido 3-fosfoglicrico a gliceraldehdo 3-fosfato.

- Se utiliza el NADPH + H

formado en la fase luminosa,para la reduccin.- En esta reaccin se consumeenerga, el ATP producido enla fase lumninosaCada seis vueltas del ciclo deCalvin se producen 12 degliceraldehdo 3-fosfato, de lascuales: 2 de G3P se empleanpara producir GLUCOSA y 10de G3P se emplean pararegenerar 6 molculas ribulosa

5-fosfato


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3 fase: Formacin de glucosa y regeneracin de ribulosa 1,5-difosfato

Cada seis vueltas del ciclo de Calvin se producen 12 molculas de gliceraldehdo 3-fosfato, de las cuales:- 2 de G3P se emplean para producir 1 molcula de GLUCOSA- 10 de G3P se emplean para regenerar 6 molculas de ribulosa 5-fosfato. Estas sern fosforiladas a ribulosa1,5-difosfato, gastando 6 ATP

A partir de G3P se originan el resto de las molculas orgnicas, incorporndose a las diferentes rutas delmetabolismo:

- sntesis de monosacridos disacridos y polisacridos- sntesis de cidos grasos triacilglicridos- sntesis de aminocidos protenas

FACTORES QUE REGULAN LA FOTOSNTESISLa velocidad a la que ocurre la fotosntesis es variable. Depende de factores ambientales:

Intensidad de la luz: la velocidad de la fotosntesis aumenta a medida que aumenta la intensidad de la luzhasta alcanzar un valor mximo caracterstico de cada especie

Temperatura: con el aumento de la temperatura la velocidad aumenta hasta cierto punto y luegodisminuye. La desnaturalizacin de las enzimas, por efectos del calor, lleva a una disminucin en lavelocidad de la fotosntesis.

Concentracin de CO2: a alta concentracin de CO2 aumenta la velocidad de la fotosntesis.

Cantidad de agua: Si disminuye se cierran los estomas y baja el CO2 , por lo que desciende la velocidad dela fotosntesis.

Fase luminosa Fase oscuraconsume produce consume produce

LuzH2OADP +PNADP+

ATPO2NADPH+H*

ATPNADPH +H*CO2

Compuestoorgnicossencillos(monosacraa, cidosgrasos)


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B. QUIMIOSNTESIS

Proceso anablico auttrofo

Finalidad: sntesis de compuestos orgnicos a partir de compuestos inorgnicos

Se utiliza como fuente de energa, la energa qumica que se desprende de las oxidacin de compuestosinorgnicos

Organismos: Realizado por bacterias quimiosintticas (quimioauttrofos o quimiolitotrofos): bacterias

del nitrgeno, bacterias incoloras del azufre, bacterias del hierro, bacterias del hidrgeno y del metano.

Muchos de los compuestos reducidos que utilizan, como el NH3y H2S, son sustancias procedentes de ladescomposicin de la materia orgnica

Al oxidarlas las transforman en sustancias minerales, nitratos y sulfatos, que pueden ser absorbidas porlas plantas. Cierran, pues, los ciclos biogeoqumicos, posibilitando la vida en el planeta.


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Con la energa obtenida con la oxidacin de los anteriores sustratos inorgnicos, las bacterias quimiosintticasobtienen ATP y poder reductor (NADPH) que posteriormente se emplean para la asimilacin reductora delcarbono, nitrgeno formando molculas orgnicas.

Los electrones arrancados a estos sustratos ingresan en unacadena transportadora de electrones,anloga a la delarespiracin mitocondrial;como en ella, el aceptor final de los electrones es eloxgeno,y se producelafosforilacin oxidativa,que genera ATP.

Para generar poder reductor, en forma decoenzimas reducidos (sobre todoNADH), una parte del ATP generadose utiliza para provocar untransporte inverso de electrones en la misma cadena transportadora.

Los organismos quimiolittrofos son auttrofos para elcarbono,es decir, pueden incorporarlo a partir de carbonoinorgnico en forma de (CO2). La fijacin deldixido de carbono a la materia orgnica se realiza medianteelciclo de Calvin,de una manera similar a lafase oscura de la fotosntesis.

Ecuacin general de la quimiosntesis (ejemplo)6CO2+6 O2+ 24H2SC6H12O6+ 24S + 18H2O

Glucosa

(Usando como molcula oxidable elsulfuro de hidrgeno)
http://es.wikipedia.org/wiki/Cadena_transportadora_de_electroneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Respiraci%C3%B3n_mitocondrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fosforilaci%C3%B3n_oxidativahttp://es.wikipedia.org/wiki/Coenzimahttp://es.wikipedia.org/wiki/NADHhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Transporte_inverso_de_electrones&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Calvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fase_oscurahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sulfuro_de_hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sulfuro_de_hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fase_oscurahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Calvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carbonohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Transporte_inverso_de_electrones&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/NADHhttp://es.wikipedia.org/wiki/Coenzimahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fosforilaci%C3%B3n_oxidativahttp://es.wikipedia.org/wiki/Diox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Respiraci%C3%B3n_mitocondrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cadena_transportadora_de_electrones


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METABOLISMO CELULAR

NDICE (UNIDADES 10 Y 11 TEXTO ANAYA)

1.

Metabolismo. Generalidades1. a Concepto de Metabolismo1. b La energa en el metabolismo

1. c Fuente de energa en los seres vivos1. d Las rutas metablicas y los enzimas1. e Reacciones del Metabolismo1. f Reacciones de oxidacin-reduccin

2. Intermediarios transportadores2. a Transportadores de electrones2. b Transportadores de grupos

3. Mecanismos de sntesis de ATP en la clula3. a Fosforilacin a nivel de sustrato3. b Fosforilacin acoplada al transporte electrnico:

4. Catabolismo4. a Catabolismo de la glucosa:

CATABOLISMO AEROBIO DE LOS GLCIDOS (GLUCOSA)A.

GluclisisB.

Continuacin del CATABOLISMO AEROBIO DE LOS GLCIDOS. RESPIRACINCELULAR

B.IDESCARBOXILACIN OXIDATIVA DEL CIDO PIRVICOB.IICICLO DE KREBS O CICLO DE LOS CIDOS TRICARBOXLICOS (o ciclo

del cido ctrico)B.III TRANSPORTE ELECTRNICO Y FOSFORILACIN OXIDATIVA.

CADENA RESPIRATORIA

CATABOLISMO DE LOS GLCIDOS (glucosa) EN EUSENCIA DE OXGENO (ANAEROBIO)A. Fermentacin lctica

B. Fermentacin alcohlica4. b Catabolismo de lpidos: beta oxidacin de los cidos grasos4. c Catabolismo de protenas (aminocidos)

5. Anabolismo5. a Generalidades:5. b Rutas anablicas en organismos auttrofos

A.FOTOSNTESISA.I Fotosntesis oxignica:A:IIFase oscura de la Fotosntesis. Ciclo de Calvin

B.QUIMIOSNTESIS

Resumen Temas 10 y 11 Metabolismo

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