EL ANABOLISMO

TEMA 14

TIPOS DE NUTRICIÓNLa forma de obtener el carbono permite clasificar a los seres vivos en: O Autótrofos. O Heterótrofos. Según la fuente de energía empleada para sintetizar el ATP se diferencian:O Fotótrofos. O Quimiótrofos.

EL ANABOLISMOO Es el conjunto de procesos bioquímicos mediante los

cuales las células sintetizan la mayoría de las sustancias que las constituyen.

O Son procesos constructivos. O En ellos intervienen reacciones de reducción, por lo

que es necesario disponer de coenzimas reducidas, como NADH, NADPH o FADH2.

O Requieren un aporte energético. Esto se consigue gracias a la hidrólisis del ATP.

O Se pueden diferenciar dos grupos de procesos anabólicos: O unos consisten en la síntesis de moléculas orgánicas a partir

de otras orgánicas; O y otros permiten la obtención de moléculas orgánicas a

partir de moléculas inorgánicas (fotosíntesisy quimiosíntesis).

LA FOTOSÍNTESISO Es un proceso anabólico por el cual se capta energía de

la luz y se forma ATP y NADPH, que se utilizan después para sintetizar moléculas orgánicas.

O Lo realizan las plantas, las algas y algunas bacterias. O Para llevar a cabo el proceso fotosintético son necesarios

un donador de H+ y de e-. Puede ser el agua (fotosíntesis oxigénica) u otra molécula (fotosíntesis anoxigénica). En el primer caso se libera oxígeno.

O La fotosíntesis puede dividirse en dos etapas: O Fase lumínica. En esta etapa se obtienen ATP y NADPH.O Fase oscura. Se produce la biosíntesis de compuestos

orgánicos a partir del CO2utilizando el ATP y el NADPH obtenidos en la fase anterior

LA FOTOSÍNTESIS

Fase LuminosaSe realiza en la membrana de los tilacoides.Ocurren tres procesos interrelacionados: O 1. Captación de energía lumínica por parte de las

clorofilas y los carotenoides. Las moléculas fotorreceptoras transfieren la energía lumínica absorbida a una molécula especial de clorofila denominada centro de reacción. Este puede ser P700 o P680

O 2. Transporte electrónico dependiente de la luz. La energía contenida en los fotones de la luz se emplea en «impulsar» determinados electrones de la molécula de clorofila del centro de reacción hasta niveles energéticos muy altos.

O 3. Síntesis de ATP o fotofosforilación. La energía que los electrones van perdiendo al «descender» por las moléculas de la cadena transportadora sirve para bombear protones desde el estroma hacia el espacio interior del tilacoide.

1, Captación de la energía luminosaPigmentos captadores de luz: Clorofila y Carotenoides (cianobacterias, ficobilinas)CLOROFILASAnillo tetrepirrólico con MgCadena lateral larga de un alcohol=FITOLa y bBacterias (Bacterioclorofilas)

Fase Luminosa

1, Captación de la energía luminosaCAROTENOIDESPigmentos accesoriosMoléculas tipo isoprenoideCaroteno y XantofilasAmbos se encuentran en la membrana tilacoidal formando los COMPLEJOS ANTENALos centros de reacción: P700 y P680

Fase Luminosa

Fase Luminosa

2, Transporte electrónico de la luzEl fotón que recibe la E hace que el e- salte a un nivel e superior= EXCITACIÓN DEL CENTRO DE REACCIÓNFotosistemas: Moléculas de clorofila del CR+ moléculas aceptoras de e- .Flujo energético:O Abierto: Aceptor final de e- : NADP+. Poder

reductor: NADPH+. Esquema ZO Cerrado: A ceptor final de e- : Propio centro

de reacdción

Fase Luminosa

Fase LuminosaO Flujo electrónico abierto o acíclico O El transporte electrónico se produce de forma que los

electrones efectúan un recorrido desde el agua hasta el NADP+.

O Se produce oxígeno como consecuencia de la fotolisis del aguaO Los organismos que lo realizan tienen fotosistema I (con el

centro de reacción P700) y fotosistema II (cuyo centro de reacción es el P680).

O Cuando el fotosistema II es excitado por la luz, cede electrones a la cadena de transportadores, que está situada en la membrana tilacoidal, para reponerlos al fotosistema I. El gradiente quimiosmótico originado en este flujo electrónico provocará la síntesis de ATP.

O Se obtiene así poder reductor, en forma de NADPH, que será empleado en la síntesis de moléculas orgánicas durante la fase oscura.

Fase LuminosaFlujo electrónico cíclicoO La clorofila del centro de reacción del

fotosistema I, excitada por la luz, cede electrones a las moléculas de la cadena transportadora de electrones, y, tras recorrerla, estos vuelven de nuevo al centro de reacción de este mismo fotosistema. Los electrones realizan un recorrido cíclico, ya que salen y retornan a la misma molécula

O Aunque se produce ATP, no se genera NADPH.

Fase Luminosa

Fase Luminosa

3, Síntesis de ATPFase Luminosa

Fase OscuraEn esta fase se utilizan el NADPH y el ATP generados en la fase lumínica para catalizar la conversión del CO2 a compuestos orgánicos sencillos. Se realiza en el estroma de los cloroplastos. El CO2 es asimilado mediante una ruta cíclica llamada ciclo de Calvin o ciclo de las pentosas, que consta de 3 fases:

O Fijación del CO2. O Reducción del átomo de carbono procedente del

CO2. O Regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato.

Fase Oscura

Fase Oscura

Fase OscuraCon el ciclo de Calvin se obtienen:1. Síntesis de hexosas (gluconeogénesis)2. Obtener E para la glucólisis3. Precursores metabólicos (Glucólisis: Pyr)4. Regeneración de la Ribulosa 1-5 difosfato

SÍNTESIS DE COMPUESTOS NITROGENADOS

Son necesarios dos procesos: O Síntesis del esqueleto carbonado, a partir

de precursores metabólicos del ciclo de Krebs. O Incorporación del grupo amino a la molécula

carbonada. Las plantas emplean como fuente de nitrógeno el nitrato presente en el suelo, que incorporan a los aminoácidos tras reducirlo a grupos amino. La reducción se realiza en dos etapas catalizadas por las enzimas nitrato-reductasa y nitrito-reductasa Existen algunos grupos de bacterias que no necesitan tomar nitratos. En su lugar son capaces de captar el nitrógeno del aire y reducirlo gracias a que poseen la enzima nitrogenasa.

Las bacterias toman N2 directamente del aire y lo reducen: NITROGENASA2 Tipos de bacterias:Gen. Rhizobium. Simbióticas. Leguminosas.NH4

+)Azotobacter. Suelo. Captan N2 atm.

SÍNTESIS DE COMPUESTOS NITROGENADOS

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS

O La intensidad lumínica. O La longitud de onda. O El tiempo de iluminación. O La concentración de CO2. O La temperatura. O La humedad. O La concentración de oxígeno.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS

O La intensidad lumínica. A mayor intensidad mayor fotosíntesisPero hay especies adaptadas a diferentes intensidadesO La longitud de onda. En los complejos antena, hay diferentes captadores de luz que absorben E de un amplio abanico de frecuencias (λincidente)Hay λ menos eficaces(verde). Una λ +680nm-No fotosíntesis acíclica-No moléculas orgánicas

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS

O El tiempo de iluminación. Unas necesitan más que otras.O La concentración de CO2. A mayor [CO2] mayor fotosíntesis, hasta un valor máximo de saturación RUBISCOO La temperatura. A mayor Tª mayor velocidad hasta un punto determinado donde las enzimas se desnaturalizan

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS

O La humedad. Un aire poco húmedo, las plantas cierran estomas para evitar pérdidas de agua dificultando la captación del CO2O La concentración de oxígeno. A mayor [O2] mayor fotosíntesis

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS

LA QUIMIOSÍNTESISO Metabolismo exclusivo de bacterias quimiolitotrófas

(procariotas)O Fijan el CO2 mediante del C. CalvinO No tienen clorofilas, no captan la luz, por lo que no

obtienen E de la radiación luminosa.O En lugar de la fase luminosa, oxidan sustratos

nitrogenados para conseguir ATP y NADPH )necesarios para fijas CO2)

O Es importante O En los ciclos biogeoquímicos.O Bacterias de fondos oceánicosO Creen que fue la primera forma básica de autotrofía en

la formación de la Tierra.

LA QUIMIOSÍNTESISO Las bacterias quimiolitotrofas se clasifican según el

sustrato oxidable que emplean: O Bacterias nitrificantes: amoniaco o nitritos.Acidófilas. Ciclo del nitrógenoO Bacterias sulfooxidantes: sulfuros o azufre. Ciclo del azufre. En minas de piritaO Bacterias ferrooxidantes: iones ferrosos. En zonas mineras con Fe y pH bajo. Responsables del colorO Bacterias oxidantes del hidrógeno molecular:

hidrógeno.En hábitats con fermentaciones microbianas que liberan H2 como producto final.

El ciclo del azufre

Ciclo del nitrógeno