Organelos de doble membrana: Fotosíntesis

y Respiración celular

Alberto VilchesCurso Biología Celular

2015

● La fotosíntesis y la respiración celular ocurren en dos organelos sumamente importantes: cloroplastos y mitocondrias.

● Se encuentran dentro de los “organelos de doble membrana”

Introducción

Parte I: Cloroplastos y Fotosíntesis

● Algunos organismos, a partir de moléculas sencillas de dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), y utilizando la energía de la luz solar, producen glucosa (C6H12O6) y liberan oxígeno (O2).

● Este proceso, recibe el nombre de fotosíntesis.

Cloroplastos y Fotosíntesis

La fotosíntesis se lleva cabo en los cloroplastos

Los cloroplastos contienen el pigmento verde clorofila, junto con enzimas y otras moléculas que cumplen la función de producir hidratos de carbono mediante la fotosíntesis.

La fotosíntesis se lleva cabo en los cloroplastos

El contenido del cloroplasto está separado del citosol por una envoltura compuesta de dos membranas separadas por un espacio intermembrana muy estrecho.

Dentro del cloroplasto hay otro sistema membranoso en forma de sacos aplanados, interconectados, que se denominan tilacoides.

El líquido por fuera de los tilacoides es el estroma, que contiene el ADN del cloroplasto y los ribosomas, así como muchas enzimas.

Fotosíntesis

Fotosíntesis

La fotosíntesis se puede dividir en dos etapas:● Una dependiente de

la luz, o fase clara.● Otra independiente

de ella, o fase oscura.

Fotosíntesis

● La fase clara, ocurre en los tilacoides.

● La fase oscura, ocurre en el estroma.

Fotosíntesis

PROCESOS: Fase clara

Fotosíntesis

1.La clorofila, en los tilacoides, capta la energía de la luz solar

Fotosíntesis

2. La energía de la luz se usa para formar moléculas portadoras de energía: ATP y NADPH.

Esto se realiza a través de una cadena transportadora de electrones.

Fotosíntesis

Comunmente se rompe agua, para proveer de electrones a la cadena.

Como producto, se libera gas oxígeno (O2)

Fotosíntesis

PROCESOS: Fase oscura

Fotosíntesis

3. La energía química (ATP y NADPH) se transporta hacia el estroma.

Fotosíntesis

4. Para el siguiente proceso es necesario carbono, que las plantas obtienen de dióxido de carbono (CO2) del aire.

Fotosíntesis

5. El carbono y las moléculas portadoras de energía ingresan a un proceso llamado Ciclo de Calvin.

El resultado de este ciclo es glucosa.

Parte II: Mitocondrias y Respiración celular

La respiración celular se lleva cabo en las mitocondrias

● La mitocondria está rodeada por dos membranas.

● La membrana externa es lisa

● La membrana interna tiene numerosos pliegues hacia el interior que se denominan crestas.

Mitocondrias y Respiración celular

● La membrana interna divide a la mitocondria en dos compartimentos internos.

● El primero es el espacio intermembrana.

Mitocondrias y Respiración celular

● El segundo compartimento, la matriz mitocondrial, está delimitado por la membrana interna.

Mitocondrias y Respiración celular

Respiración celular

Respiración celular

● La energía, en las células, se obtiene principalmente de la ruptura de la glucosa.

● Este proceso se conoce como glucólisis.

Respiración celular

● La glucólisis ocurre en el citosol.● Se producen 2 moléculas de ATP y 2 moléculas portadoras de

electrones de alta energía (NADH).● La glucosa se descompone en piruvato

Respiración celular

● Si no hay oxígeno presente (condición anaeróbica), el piruvato sigue un proceso llamado fermentación.

● Aquí, se convierte en etanol o ácido láctico, y se libera CO2.

● No se produce energía adicional

Respiración celular

● Si hay oxígeno en el medio (condición aeróbica), el piruvato entra a un proceso llamado respiración celular.

● Aquí, el piruvato se descompone en dióxido de carbono y agua.● La respiración celular se lleva a cabo en las mitocondrias.

Etapas de la respiración celular

1. El piruvato ingresa a la mitocondria, y en la matriz mitocondrial se descompone, para formar otra molécula, llamada acetil Coenzima A (acetil CoA).

● En la formación del acetil CoA se libera una molécula de CO2 Y una molécula de NADH.

2. El acetil CoA ingresa a una serie de procesos llamado Ciclo de Krebs.

3. Por cada molécula de acetil CoA, en el ciclo de Krebs se producen:● Dos moléculas de CO2

● Una molécula de ATP● Tres moléculas de NADH● Una nueva molécula portadora de electrones: FADH2

Hasta el momento se han producido, a partir de una molécula de glucosa, sólo 4 moléculas de ATP (2 de la glucólisis, 2 del Ciclo de Krebs).

Sin embargo, la célula ha captado muchos electrones de alta energía en moléculas portadoras:● 2 NADH durante la glucólisis● 8 NADH más durante las reacciones de la matriz.● 2 FADH2, también de reacción en la matriz.

4. Los portadores entregarán sus electrones a la cadena transportadora de electrones.● Esta cadena se encuentra en la membrana mitocondrial

interna.

5. En la cadena de transporte de electrones, los electrones energéticos se transportan de molécula en molécula a través de la cadena, perdiendo pequeñas cantidades de energía en cada transferencia.

6. En determinados puntos a lo largo de la cadena, se libera la cantidad de energía suficiente para bombear iones hidrógeno (H+) desde la matriz, a través de la membrana interna y dentro del compartimento interno.

7. Por último, al final de la cadena transportadora de electrones, el oxígeno acepta los electrones.

Dos iones hidrógeno y un átomo de oxígeno se combinan y forman agua.

8. Debido al proceso anterior, se ha acumulado gran cantidad de iones hidrógeno en el espacio intermembrana.

9. Aprovechando esto, existen enzimas que sirven de canal para los iones hidrógeno.

El flujo de estos, a favor del gradiente de concentración, se utiliza para fabricar ATP.

10. A través de la cadena transportadora de electrones se forman entre 34 y 36 moléculas de ATP.