Profa. Dayana Pérez

Semestre II-2009

Abril de 2010

RESPIRACIÓN CELULAR

MOVILIZACIÓN Y TRANSPORTE DE FOTOASIMILADOS EN LA PLANTA

MOVILIZACIÓN, TRANSPORTE DE

SOLUTOS Y ASIMILADOS EN LA PLANTA

¿Cuál es el destino de los fotoasimilados?

FOTOASIMILADOSCarbohidratos

Almacenamiento

FOTOSÍNTESIS

Biosíntesis celular

Obtención energía

El transporte de fotoasimilados a larga distancia de un órgano a otro y se lleva a cabo por el floema. 

Principales sustancias transportadas Principales sustancias transportadas en el floemaen el floema

AZÚCARESAZÚCARES Sacarosa (más abundante)

Derivados de sacarosa (rafinosa,estaquiosa, verbascosa)

manitol, sorbitol

CATIONES-ANIONESCATIONES-ANIONES Potasio (más abundante)

magnesio, sodio fosfato, cloruro, malato

COMPUESTOS COMPUESTOS NITROGENADOSNITROGENADOS

Aminoácidos (glutamato, aspartato)

Amidas: Glutamina, Asparagina

HORMONAS HORMONAS Giberelinas, Citocininas, Auxinas)

OTROSOTROS Herbicidas sistémicos

Fuentes y sumideros

Fuentes y sumiderosÓRGANO FUENTE O

PRODUCTOR

Órgano en el que se producen fotoasilmilados.Exportan sus excedentes a

otras localizaciones

ÓRGANO SUMIDERO O CONSUMIDOR

Órgano que no produce fotoasimilados o que los

produce en menor cantidad que la necesaria para sus

proceso vitales.Importan fotoasimilados

Hojas maduras

Ápices de raíces y tallos

Yemas axilares en crecimiento

Hojas en expansión

Flores, frutos y semillas

Órganos reservantes en

formación

Relación Fuente- Sumidero sigue un patrón de desarrollo

Proximidad

Las hojas maduras superiores usualmente exportan fotosintatos a los meristemas apicales y a hojas jóvenes en crecimiento .Las hojas bajeras suplen a la raízLas hojas intermedias exportan en ambos sentidos

Desarrollo

Raíces y ápices suelen ser sumideros durante desarrollo vegetativo. Frutos son sumideros en el desarrollo reproductivo.

Mecanismo de transporte en el floemaCarga del floema

Etapas

Las triosas fosfatos formadas por FS se transportan al citoplasma donde se convierten en sacarosa.

La sacarosa se mueve desde las células del mesófilo hasta los elementos cribosos. Transporte a corta distancia.

Carga: Apoplástica o Simplástica

Sacarosa

Simporter Sacarosa-H+

Alta concentración H+Baja concentración H+

Citoplasma (Simplasto)MPPared celular (Apoplasto)

Carga del floemaComplejo tubo criboso-célula acompañante

Etapas

La acumulación en contra de gradiente se realiza con gasto de energía metabólica:

Transporte activo.

Dentro de los elementos cribosos, los fotoasimilados se exportan hacia las zonas sumideros:

Transporte a larga distancia.

Características de la carga del floemaCaracterísticas de la carga del floema

De mesofilo a célula acompañante del floema

Contra gradiente de concentración

Dependiente de energía

Descarga del floema

Se lleva a cabo en sumideros.

Apoplástica y activa: órganos de

almacenamiento.

Simplástica: meristemas, hojas jóvenes.

Simplástica y apoplástica: Semillas

Tubo criboso

Elemento criboso

Célula acompañante

Célula Fuente

Vacuola

Cloroplasto

Célula Sumidero

Sacarosa

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

La descarga activa de solutos desde el floema disminuye la presión osmótica, el agua sale de las células y la presión de turgencia disminuye.

H2O

H2O

Vaso de xilema

La carga activa de solutos en los elementos cribosos produce un aumento de la presión osmótica, el agua entra en las células lo que produce un incremento de la presión de turgencia

Mecanismo flujo de presión

FLUJO DE MASA

Mecanismo de transporte entre Fuente y Sumidero

¿Para qué usa la planta los azúcares producidos en el Ciclo de Calvin ?

Azúcar

Sustrato para la Respiración celular

Síntesis de Almidón

Celulosa

Otros compuestos orgánicos

CICLO DE CICLO DE CALVINCALVIN

Célula vegetal

Respiración CelularRespiración Celular

• Proceso que requiere oxígeno (Orequiere oxígeno (O22),), usa energíaenergía extraída de la glucosaglucosa para producir energía (ATP)energía (ATP) y agua (Hagua (H22O).O).

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O +glucosaglucosa

ATP

RESPIRACION CELULAR

Membrana externa

Membrana interna

Matriz

Espacio intermembrana

Cresta

Citosol

Es la oxidación de sustratos orgánicos reducidos a CO2 y H2O.

La respiración desprende una gran cantidad de energía que es conservada en forma de ATP

Las primeras rutas de la respiración proveen metabolitos intermediarios para reacciones de biosíntesis de ácidos nucleícos, aminoácidos, ácidos grasos, etc.

Reacciones de OxidaciónReacciones de Oxidación

• PérdidaPérdida de electrones de glucosa.

• GananciaGanancia de oxigenooxigeno.

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O +

OxidaciónOxidación

ATP

Reacciones de ReducciónReacciones de Reducción

• GananciaGanancia de electrones en glucosa.

• PérdidaPérdida de oxigenooxigeno.

glucosa

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O +

ReducciónReducción

ATP

Comparación entre oxidación y reducción

Oxidación Reducción

Pérdida de electrones Ganancia de electrones

Ganancia de Oxígeno Pérdida de Oxígeno

Pérdida de hidrógeno Ganancia de hidrogeno

Pérdida de energía (libera energía)

Ganancia de energía

Los principales productos de la respiración son CO2, H2O y ATP

Glicólisis

Ciclo de Krebs

Transporte Electrónico acoplado a fosforilación oxidativa,

Se producen en diferentes regiones subcelulares; citoplasma, matriz y membrana interna de la mitocondria.

La respiración se realiza en 3 Fases:

Respiración CelularRespiración Celular

Sitios de ocurrencia de las fases Sitios de ocurrencia de las fases de Respiración Celularde Respiración Celular

• Cuatro reacciones principales.Cuatro reacciones principales.

1. Glicólisis (ruptura del azucar)1. Glicólisis (ruptura del azucar)

Citoplasma, fuera y cerca a la mitocondria.

2. Fase de preparación2. Fase de preparación

Migración del Piruvato desde citoplasma a matriz.

3. Ciclo de Krebs3. Ciclo de Krebs

Matriz mitocondrial

4. Cadena de Transporte electrónico y 4. Cadena de Transporte electrónico y Fosforilación OxidativaFosforilación Oxidativa

Membrana interna de la mitocondria.

Sitios de ocurrencia de las fases Sitios de ocurrencia de las fases de Respiración Celularde Respiración Celular

1. Glicólisis1. Glicólisis

• Ocurre en el citoplasma justamente fuera de la mitocondria.

• Es la conversión de glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico (compuesto de 3 carbonos).

• Es anaeróbica C-C-C C-C-C

C-C-C C-C-C

GAP GAP

(PIR) (PIR)

Glucosa + NAD+ 2 piruvato (3C) + 2 ATP+ 2 NADH +H2O

Ocurre en el citoplasma y no requiere de O2

Se oxida la glucosa

1. Glicólisis1. Glicólisis

• Dos fases :Dos fases :

A. Fase de inversión en energíaA. Fase de inversión en energía

a. Fase Preparatoria

Glucosa (6C)

Gliceraldehido fosfato (2 - 3C) (G3P o GAP)

2 ATP - usados0 ATP - producido0 NADH - producido

2ATP

2ADP + P

1. Glicólisis1. Glicólisis

GlicolisisGlicolisis

B. Fase de producción de energíaB. Fase de producción de energía

Fase de ganacia energética

Gliceraldehido fosfato (2 - 3C) (G3P o GAP)

Piruvato (2 - 3C) (PIR)

0 ATP - usados4 ATP - producidos2 NADH - producidos

4ATP

4ADP + P

El H+, junto con electrones, se unen a la coenzima nicotamida adenina dinucleótido (NAD+) y forma NADH.

Se extrae energía de los enlaces de glucosa y se usa esta energía para formar ATP.

1. Glicólisis1. Glicólisis

1. Glicólisis1. Glicólisis

• Rendimiento Total NetoRendimiento Total Neto

2 moléculas de 3C-Piruvato (PIR)

2 moléculas de ATP

(Fosforilación a nivel de sustrato)

2 moléculas de NADH

Fosforilación a nivel sustrato

• ATP es formado cuando una enzima transfiere un grupo fosfatogrupo fosfato de un sustrato al ADP.

Fosforilación a nivel sustrato

Enzima PEP carboxilasa

Sustrato

O-

C=OC-O-CH2

P P P Adenosina

ADP(PEP)

Ejemplo:Fosfoenolpiruvato (PEP) a Piruvato (PIR)

P PP

ATP

O-

C=OC=OCH2

Producto(PIR)

Adenosina

2. Fase Preparatoria2. Fase Preparatoria

• 2 Piruvatos (3C) son transportados a través de la membrana de la mitocondria hasta la matriz y son convertidos a 2 moléculas de Acetil CoA (2C).

Citosol

CCC

2 Piruvato

2 CO2 CO22

2 Acetil CoA2 Acetil CoAC-CC-C

2NADH2NADH2 NAD+

Matriz

El Piruvato es oxidado y descarboxilado por el complejo enzimático piruvato deshidrogenasa, para formar acetil CoA, CO2 y NADH

3. Ciclo de Krebs o 3. Ciclo de Krebs o Ciclo de Ácido CítricoCiclo de Ácido Cítrico

• Localización:Localización: matriz mitocondrial

• Acetil CoA (2C) se une al oxaloacetato (4C - OAA) para formar Citrato (6C).

Mueve electrones desde ácidos orgánicos a cofactores oxidados NAD y FAD formando NADH, FADH y CO2

•La molécula de glucosa se degrada completamente una vez que las dos moléculas de ácido pirúvico entran a las reacciones del ácido cítrico.

El acetil-coA se une al ácido oxaloacético (4C) y forma el ácido cítrico (6C).

El ácido cítrico vuelve a convertirse en ácido oxaloacético.

Se libera CO2, se genera NADH o FADH2 y se produce ATP.

El ciclo empieza de nuevo.

3. Ciclo de Krebs o Ciclo de Ácido Cítrico3. Ciclo de Krebs o Ciclo de Ácido Cítrico

Acetil-CoA (2C) se combina con oxaloacetato para formar citrato (4C), el

cual es convertido a isocitrato (6C)

Se producen 2 NADH (oxidación) la cual

contiene los electrones de alta

energía de la glucosa

Se libera CO2

Se genera 1 ATP y 1 FADH2

por vuelta

Se genera otro NADH y nuevamente se produce

oxaloacetato

Ciclo de Ciclo de KrebsKrebs

RESUMENPor cada molécula de glucosa en el Ciclo de Krebs se

producen 6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP + 4 CO2.

Aminoacidos aromáticos

(Fenilalanina, Tirosina y Triptófano)

Serina

Alanina

Ácidos grasos

AspartatoÁcidos

nucleícos

GlutamatoÁcidos

nucleícos

Porfirinas

Intermediarios metabólicos del ciclo de Krebs

Los primeros intermediarios para la

producción de aminoácidos, lípidos,

ácidos nucleícos, porfirinas, pared celular,

etc., se derivan de compuestos que se

originan de la glicólisis o del Ciclo de Krebs

• Rendimiento total neto (2 vueltas2 vueltas del ciclo de Krebs )

2 moléculas de ATP (fosforilación a nivel de sustrato)

6 moléculas de NADH

2 moléculas de FADH2

4 moléculas de CO2

3. Ciclo de Krebs o 3. Ciclo de Krebs o Ciclo de Ácido CítricoCiclo de Ácido Cítrico

Luego del ciclo de Krebs

• Solamente se han producido 4 ATP por molécula de glucosa

• La glucosa se degradó y se convirtió en CO2 y H2O

• No se ha utilizado oxígeno

• ¿Dónde está la energía de la glucosa? NADH y FADHNADH y FADH22

4. Cadena de Transporte de Electrones (CTE) y Fosforilación oxidativa

• Localización:Localización: membrana interna de la mitocondria.

• Los electrones son transferidos a NAD y FAD y hay fosforilación directa de ADP.

• NADH y FADH son oxidados por una serie de proteínas transportadoras de electrones, que finalmente donan los electrones al oxigeno para producir agua.

Membrana Interna

4. Cadena de Transporte de Electrones (CTE) y Fosforilación oxidativa

Complejo I NADH dehidrogenasa

Complejo II Succinatodehidrogenasa

Complejo IIICitocromo bc1

Membrana Interna

Alta concentración HAlta concentración H++

Baja concentración HBaja concentración H++

• Todos los NADH y FADH2 convierten ATP durante esta etapa de la respiración celular.

• Cada NADH convierte a 3 ATP.

• Cada FADH2 convierte a 2 ATP.

4. Cadena de Transporte de Electrones (CTE) y Fosforilación oxidativa

4. CTE y Fosforilación oxidativa

La energía liberada durante el transporte de electrones se usa para formar un gradiente protónico a través de la membrana interna y esta energía es usada para convertir ADP y Pi en ATP en el proceso conocido como fosforilación oxidativa

Los H+ se mueven por difusión (Fuerza protón-motriz) a través de ATP Sintasa para formar ATP.

4. CTE y Fosforilación oxidativa

Complejo I NADH dehidrogenasa

Complejo II Succinatodehidrogenasa

Complejo IIICitocromo bc1

Membrana Interna

Alta concentración HAlta concentración H++

Baja concentración HBaja concentración H++

TOTAL DE ATP PRODUCIDO TOTAL DE ATP PRODUCIDO

04 moléculas de ATP – Fosforilación a nivel de sustrato

34 moléculas de ATP – CTE y fosforilación oxidativa

38 ATP38 ATP

Respiración celular

38 ATP

Glucosa

Glicólisis

2ATP 4ATP 6ATP 18ATP 4ATP 2ATP

2 ATP(fosforilación

a nivel de sustrato )

2NADH

2NADH

6NADH

Ciclo Krebs

2FADH2

2 ATP(fosforilación

a nivel de sustrato )

2 Piruvato

2 Acetil CoA

CTE y Fosforilación Oxidativa

Citosol

Mitocondria

02 ATP - glicolisis (fosforilation a nivel de sustrato)

06 ATP – convertidos de 2 NADH - glicolisis

06 ATP - convertidos de 2 NADH – fase preparatoria

02 ATP – Ciclo Krebs (fosforilation a nivel de sustrato)

18 ATP – convertidos de 6 NADH - Ciclo Krebs

04 ATP - convertidos de 2 FADH2 - Ciclo Krebs

38 ATP - TOTAL

Total ATP Producido

1. ¿Dónde se realiza la glicólisis?a. Citosolb. Mitocondriasc. Cloroplastod. Estroma

2. El ciclo de Krebs se realiza en: a. Citosolb. Matriz mitocondrialc. Membrana interna mitocondriad. Estroma

3. Total de ATP producido en la respiracióna. 24 b. 36c. 38d. No se producen

QUIZ