METABOLISMO ANABOLISMO CELULAR. EL METABOLISMO Es el conjunto de reacciones químicas que se...

METABOLISMO

ANABOLISMO CELULAR

EL METABOLISMO Es el conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células y

que conducen a la transformación de unas moléculas en otras.

EL ANABOLISMO En las reacciones metabólicas, unos compuestos se oxidan y otros

de reducen (reacciones redox). En el anabolismo, se producen reacciones de reducción del

sustrato utilizando los transportadores de H reducidos (NADPH+ y FADH2) que les ceden sus H+.

B + FADH2 BH2 + FAD B + FADH2 BH2 + FAD ANABOLISMO

Molécula REDUCIDA

EL ANABOLISMO según la molécula orgánica que se sintetiza:

TIPOS DE ANABOLISMO (según fuente de C y de energía)

LA FOTOSÍNTESIS

Conversión de energía luminosa en energía química almacenada en moléculas orgánicas.

Se necesitan:- PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS (en los cloroplastos)- DADORES DE ELECTRONES

(tomados del medio)

LA FOTOSÍNTESIS

Fotosíntesis Organismos Dador de e-Liberan o acumulan

Oxigénica

Plantas

Algas

Cianobacterias

H2O Oxígeno

Anoxigénica

Bacterias purpúreas no del azufre

Moléculas orgánicas

H2

Sulfobacterias purpúreas H2S Acumulan azufre

Bacterias verdes filamentosas


H2

Sulfobacterias verdes

Heliobacterias


H2S

No acumulan azufre

LA FOTOSÍNTESIS

LA FOTOSÍNTESIS

Ecuación global:

VISIÓN GLOBAL DE LA FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA

Fotosíntesis oxigénica

LA FOTOSÍNTESIS

LA FOTOSÍNTESIS

Localización: Membrana de los tilacoides (cloroplasto)

LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA

Localización: Estroma (cloroplasto)

LA FOTOSÍNTESIS: FASE OSCURA

https://www.youtube.com/watch?v=AjQd-TaQpuQ

LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA FOTOSISTEMAS: conjunto de pigmentos fotosintéticos y

proteínas de membrana especializados en captar la energía lumínica.

LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA FOTOSISTEMAS: Constan de…

Complejo antena: constituido por todos los pigmentospigmentos del fotosistema (integrados en las membranas tilacoidales).

Centro de reacción: contiene proteínas y un pigmento diana pigmento diana (clorofila) que recibe la energía absorbida por el complejo antena.

Central termosolar


Tilacoide

Fotón

Complejo antena

FOTOSISTEMA

Centro de reacción

ESTROMA

Aceptor primario de electrones

e–

Transferencia de energía

Clorofila Pigmentos

(Interior del tilacoide)

Mem

bra

na

tila

coid

al


ATP

Photosystem II

e–

e–

e–e–

MillmakesATP

e–

e–

e–

Ph

oto

n

Photosystem IP

ho

ton

NADPH

Existen dos fotosistemas (PSI y PSII) conectados mediante una cadena de moléculas de transporte de electrones.


FOTOSISTEMA II (PSII)

Tiene su máximo de absorción en 680 nm.

El pigmento diana es la Clorofila P680 .

La energía contenida en los fotones de la luz impulsa a los electrones de la clorofila P680 (centro de reacción).

LightP680

e–

Photosystem II(PS II)

Primaryacceptor

[CH2O] (sugar)

NADPH

ATP

ADP

CALVINCYCLE

LIGHTREACTIONS

NADP+

Light

H2O CO2

En

erg

y o

f el

ectr

on

s

O2


FOTOSISTEMA II (PSII)

Los fotones captados por PSII sirven también para producir la fotólisis del agua, que se descompone en:

H+, que quedan en el interior del tilacoide (gradiente electroquímico).

e-, que reponen los perdidos por la clorofila P680 anteriormente.

O2, que se expulsa (producto de desecho).

LightP680

e–


Primaryacceptor

[CH2O] (sugar)

NADPH

ATP

ADP

CALVINCYCLE

LIGHTREACTIONS

NADP+

Light

H2O CO2

En

erg

y o

f el

ectr

on

s

O2

e–

e–

+2 H+

H2O

O21/2


LightP680

e–


Primaryacceptor

[CH2O] (sugar)

NADPH

ATP

ADP

CALVINCYCLE

LIGHTREACTIONS

NADP+

Light

H2O CO2

En

erg

y o

f el

ectr

on

s

O2

e–

e–

+2 H+

H2O

O21/2

Pq

Cytochromecomplex

Electron transport chain

Pc

ATP

Los electrones activados serán desplazados a lo largo de una cadena de transporte, cuya energía se aprovechará para bombear protones al interior del tilacoide (atravesando la membrana tilacoidal).

Se crea así un gradiente electroquímico que se utilizará para la producción de ATP.


LightP680

e–


Primaryacceptor

[CH2O] (sugar)

NADPH

ATP

ADP

CALVINCYCLE

LIGHTREACTIONS

NADP+

Light

H2O CO2E

ner

gy

of

elec

tro

ns

O2

e–

e–

+2 H+

H2O

O21/2

Pq

Cytochromecomplex


Pc

ATP

P700

e–

Primaryacceptor

Photosystem I(PS I)

Light

FOTOSISTEMA I (PSI):Tiene su máximo de absorción en 700 nm.El pigmento diana es la Clorofila P700.


LightP680

e–


Primaryacceptor

[CH2O] (sugar)

NADPH

ATP

ADPCALVINCYCLE

LIGHTREACTIONS

NADP+

Light

H2O CO2

En

erg

y o

f el

ectr

on

s

O2

e–

e–

+2 H+

H2O

O21/2

Pq

Cytochromecomplex


Pc

ATP

P700

e–

Primaryacceptor

Photosystem I(PS I)

e–e–

ElectronTransportchain

NADP+

reductase

Fd

NADP+

NADPH+ H+

+ 2 H+

Light

El aceptor final de electrones es el NADP+,

que queda reducido a NADPH+H+

Formación de ATP por

fotofosforilación

LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA Fotofosforilación: la energía liberada durante el transporte

electrónico permite bombear protones desde el estroma al interior del tilacoide, formándose un gradiente electroquímico.

c Fotofosforilación: El flujo de H+ por el complejo

enzimatico ATPasaATPasa sirve para catalizar la formación de ATP.

MembranaCadena de transporte electrónico

Interior del tilacoide

ATP

ATPsintetasa

H+ Difusión

ADP + P

H+

i

Estroma

ESTROMA

Luz

Fotosistema IICytochrome

complex

2 H+

Luz

Fotosistema I

NADP+

reductasa

Fd

PcPq

H2O O2

+2 H+

1/2

2 H+

NADP+ + 2H+

+ H+NADPH

Hacia el ciclo de Calvin

THYLAKOID SPACE(High H+ concentration)

ESTROMA

Membrana tilacoidalATP

sintetasa

ATP

ADP+P

H+i

[CH2O] (sugar)O2

NADPH

ATP

ADPNADP+

CO2H2O

LIGHTREACTIONS

CALVINCYCLE

LightLA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICAFOTOFOSFORILACIÓN

CÍCLICA:Solo interviene el PSISe obtiene ATP pero no NADPH ni O2.


Se realiza en ausencia de luz Se forman compuestos

orgánicos a partir de inorgánicos gracias a la energía química (ATP) y poder reductor (NADPH2) obtenidos en la fase lumínica.

Se inician en el estroma del cloroplasto y continúan en el hialoplasma.

LA FOTOSÍNTESIS: FASE OSCURACICLO DE CALVIN Se produce Gliceraldehido 3P

(G3P) a partir de CO2 usando ATP y NADPH

El carbono entra como CO2 y sale como G3P

Para formar un G3P,se necesitan 3 vueltas del ciclo en las que se fijan 3 moléculas de CO2

Se reciclan las moléculas de partida.

[CH2O] (monosac)O2

NADPH

ATP

ADPNADP+

CO2H2O

Fase lumínica

CiCLO DE

CALVIN

luzEntrada

3

CO2

(1 molécula Por vuelta)

Rubisco

3 P P

Intermediariode vida corta

Fase 1: Fijación del carbono

6 P

3-Fosfoglicerato6 ATP

6 ADP

CICLO DE CALVIN

3 P P

Ribulosa Bifosfato(RuBP)

LA FOTOSÍNTESIS: FASE OSCURACICLO DE CALVIN

SALIDA

[CH2O] (sugar)O2

NADPH

ATP

ADPNADP+

CO2H2O

LIGHTREACTIONS

CALVINCYCLE

Light

CO2

Rubisco

3 P P

6 P

6 ATP

6 ADP

3

P P3

6 NADP+

6

6 NADPH

P i

6 P1, 3- Bifosfoglicerato

P

6 P

Gliceraldehido 3 Fosfato(G3P)

P1G3P(osa)

Fase 2:Reducción

Glucosa u otros compuestos orgánicos

Entrada


Intermediariode vida corta

Fase 1: Fijación del carbono

3-Fosfoglicerato

CICLO DE CALVIN

Ribulosa Bifosfato(RuBP)


SALIDA

[CH2O] (sugar)O2

NADPH

ATP

ADPNADP+

CO2H2O

LIGHTREACTIONS

CALVINCYCLE

Light ENTRADA

CO2


Rubisco3 P P

IntermediarioDe vida corta

Fase 1: Fijación del C

6 P

3-Fosfoglicerato6 ATP

6 ADP

CALVINCYCLE

3

P P

Ribulosa bifosfato(RuBP)

3

6 NADP+

6

6 NADPH

Pi

6 P

1,3-BifosfogliceratoP

6 P

Gliceraldehido 3 Fosfato(G3P)

P1G3P(osa)

SALIDA

Fase 2:Reducción

Glucosa y otros compuestos orgánicos

3

3 ADP

ATP

Fase 3:Regeneración de RuBP

P5G3P


Balance energético EN CADA VUELTA SE CONSUMEN:

- 3 ATP - 2 NADPH+H.

CADA 3 VUELTAS SE OBTIENE: Por cada tres moléculas de CO2 (1 por vuelta):

- 1 ribulosa -1 G3P

Por tanto, por cada molécula de glucosa que se logra sintetizar se fijan 6 CO2, .

BALANCE PARA FABRICAR UNA MOLÉCULA DE GLUCOSA:

ATP..........................................3 x 6 vueltas = 18 ATPNADPH+H...............................2 x 6 vueltas = 12 NADPH+H

La ecuación global será:

6 CO2 + 12 NADPH+H + 18 ATP = 1 C6H12O6 + 12 NADP+ +18 ADP + Pi


LA FOTOSÍNTESIS FACTORES QUE INFLUYEN

Plantas C4

Plantas C3


FOTORRESPIRACIÓN Cuando la concentración de CO2 baja, la enzima RUBISCO deja de

funcionar como una carboxilasa y comienza a hacerlo como una oxigenasa.

El O2 actúa como un competidor del CO2 en el centro activo del enzima.

El resultado es la pérdida de parte del ATP y del NADPH producido en la fase luminosa y la liberación de CO2.

FotorrespiraciónFotorrespiración

Efectos negativosEfectos negativos Efectos positivosEfectos positivos

Limita la eficacia de la fotosíntesis.

Consume ATP y NADPH.

Degrada materia orgánica.

A concentraciones reducidas de CO2 la energía luminosa no utilizada puede dañar la membrana tilacoidal.

(Elimina la fotooxidaciónfotooxidación de la membrana tilacoidal.)

FOTORRESPIRACIÓN

FOTOSÍNTESIS EN PLANTAS C4 En climas calurosos y muy iluminadosEn climas calurosos y muy iluminados

la planta se ve obligada a cerrar los estomas para no perder agua, y eso conlleva una reducción de la entrada de CO2.

Esto incrementa la fotorrespiración.

La soluciónLa solución::

Separar en el espacio las células que captan el CO2 del exterior de las que hacen la fijación en glucosa (ciclo de Calvin).

Las plantas que hacen esto se llaman plantas Cplantas C44 porque son moléculas de 4 carbonos las que primero fijan el CO2 atmosférico.

QUIMIOSÍNTESIS Es un tipo anabolismo

autótrofo. Se forman compuestos

orgánicos complejos a partir de otros inorgánicos.

La energía que se requiere procede de oxidación de moléculas inorgánicas sencillas

El sustrato que se oxida varía según sea el microorganismo.

Los organismos que realizan quimiosíntesis se denominan quimioautótrofos o quimiolitotrofos.

QUIMIOSÍNTESIS BACTERIAS QUIMIOLITOTROFAS

Importancia biológica de los procesos quimiosintéticos:

Descomposición de la materia orgánica cerrando el ciclo de la materia en los ecosistemas.

Fijación del nitrógeno atmosférico: pueden incorporar el nitrógeno inorgánico del aire.

QUIMIOSÍNTESIS

OTROS PROCESOS ANABÓLICOS: GLUCONEOGÉNESIS Síntesis de glucosa a

partir de precursores no glucídicos.

Incluye la utilización de: Varios aminoácidos

(excepto Leu y Lys): Lactato Piruvato Glicerol

Tiene lugar principalmente en el hígado.

OTROS PROCESOS ANABÓLICOS: GLUCONEOGÉNESIS

OTROS PROCESOS ANABÓLICOS: GLUCOGENOGÉNESIS Síntesis de glucógeno a partir

de glucosa 6P.

Se produce especialmente en el hígado y en los músculos.

La reserva de glucosa del hígado funciona a nivel orgánico. La formación del glucógeno y la liberación de glucosa está controlada por varias hormonas.

El glucógeno del músculo, por el contrario, es una reserva particular que solo funciona a nivel local.

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