Esther Padilla Ortiz
- 7 feb 2019
- 33 Min. de lectura

El metabolismo celular: ¿Qué sucede en nuestro interior?

Actualizado: 10 feb 2019

¡Hola, hola ciberbiólogos! Cuanto tiempo desde la última vez. ¿Qué tal habéis empezado el 2019?

Para poder entender un poquito sobre lo que os voy a presentar hoy debemos entender antes una serie de conceptos. Comencemos pues...

¿De qué trata el metabolismo celular? ¿Qué es?

El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las células de los seres vivos que tienen como finalidad la obtención de energía y materia orgánica necesaria para realizar sus necesidades. Dentro del metabolismo existen una serie de rutas metabólicas en las cuales los productos de una reacción, son los reactivos de otra reacción y así sucesivamente hasta dar lugar a un producto final. En cada paso de estas rutas intervienen una serie de enzimas especificas. Como siempre, en el post voy a presentaros unos esquemas realizados por mi para poder explicar mejor y de manera más visual la teoría necesaria para entender el metabolismo celular. Los esquemas de hoy son de los dos grupos de rutas metabólicas más importantes del metabolismo: el anabolismo y el catabolismo. Además encontraremos un esquema de las enzimas que hemos hablado que intervienen en las rutas metabólicas y una serie de preguntas sobre anabolismo y catabolismo.

Debemos saber que existen unas monedas energéticas que captan o ceden electrones a las reacciones en el momento en el que estas lo necesitan o desprenden electrones. El ATP (adenosin trifosfato) es la moneda energética más importante de todas, capaz de almacenar en los enlaces que realiza con los fosfatos la energía que puede necesitar cualquier reacción. Hay tres distintas maneras de obtener ATP:

Fosforilación a nivel sustrato: se obtiene ATP gracias a la energía desprendida por la ruptura de los enlaces de un sustrato.
Fosforilación oxidativa: se obtiene ATP gracias al paso de protones del espacio intermembranoso a la membrana mitocondrial interna a través de la ATPasa. El paso de los H+ hace que dentro de la enzima ATPasa se muevan una especie de zonas que funcionan como un molino hidráulico y ese movimiento haga que se una un grupo fosfato al ADP, para dar lugar al ATP
Fotofosforilación: es un proceso parecido a la fosforilación oxidativa pero en lugar de en la mitocondria en el cloroplasto. Tiene lugar porque de la fosfólisis del agua y de la fuerza ejercida por la cadena de electrones que se realiza en los cloroplastos se obtienen protones que pasan hacia el espacio tilacoidal acumulándose de manera abrumadora. Estos tienden a nivelarse, como antes hemos mencionando en la mitocondria, entrando de nuevo al estroma a traves de la ATPasa.

La energía transportada mediante electrones, como hemos mencionado antes, es transportada por unos transportadores de electrones. Hay de dos tipos:

Los que transportan el Hidrógeno: NAD+ (NADH) y FAD (FADH2)
Los que transportan electrones: los citrocromos

Catabolismo

El catabolismo es el conjunto de reacciones que tienen como finalidad la obtención de moléculas precursoras y de energía a través de la degradación de moléculas complejas. Las reacciones que suceden en este grupo de rutas metabólicas son denominadas reacciones exergónicas. Las rutas metabólicas más importantes del catabolismo son:

Glucólisis. Degradación de los glúcidos (principalmente la glucosa)
B-oxidación. Degradación de los lípidos. (principalmente de los acilglicéridos)
Transaminación y desaminación. Degradación de las proteínas (poco común)
Degradación de los ácidos núcleicos (poco común)

En general estas rutas tienen como finalidad la creación de un compuesto de dos átomos de carbono denominado Acetil-CoA, la cual después llevara a cabo una serie de procesos para dar lugar a la glucosa degradada totalmente y a la obtención de ATP final.

Centrándonos en la glucólisis, esta sucede en el hialoplasma celular, dando lugar a la formación de dos Piruvatos que entraran a favor de gradiente al interior de las mitocondrias para una vez allí realizar toda la ruta metabólica. (Descarboxilación del Piruvato, Ciclo de Krebs y finalmente cadena respiratoria. ) Estas reacciones son aerobias, es decir, suceden en presencia de oxígeno. Por otra parte encontramos las Fermentaciones, que son procesos anaeróbicos (sin O2) y en lugar de tener el mismo aceptor final que en el proceso aeróbico, dependiendo de que fermentación sea tendrán un aceptor final u otro. Las fermentaciones que hay son:

Fementación homoláctica: el piruvato acepta un par de electrones procedentes del NADH con lo cual se reduce a Lactato, producto final.
Fermentación heteroláctica: tipo mixto. Obtención Lactato, etanol y 1 CO2.
Fermentación alcohólica: El piruvati se convierte en acetaldehído y después en etanol.
Fermentación butírica: descomposición de sustancias glucídicas de origen vegetal como el almidón y la celulosa. Dan lugar al ácido butírico, el hidrógeno, el CO2 y algunas sustancias de desecho
Putrefacción: los sustratos degradados son de origen protéico y los productos son compuestos orgánicos malolientes como el indol.

La energía en forma de ATP que se obtiene en las fermentaciones es mucho menor que en la glucólisis, que se obtiene como balance total unos 36/38 ATP, dependiendo de si hablamos de célula eucariota o procariota.

Las células pueden necesitar en ocasiones que se degrade la glucosa con fines diferentes a los de la glucolisis. Es en el caso de las rutas de las pentosas.

En cuanto a la degradación de lípidos, para realizar la degradación de los triglicéridos (que son estos porque son los más ricos energéticamente hablando) necesitamos separar la glicerina y los ácidos grasos y que cada uno de ellos se degrade por partes diferentes. Los ácidos grasos, de cadena larga y de números pares, entraran a la hélice de Lynen activados al añadir un CoA, para ir degradandose poco a poco hasta obtener una gran cantidad de Acetil-CoA que entre al ciclo de Krebs y sea degradado hasta el final.

La degradación de proteínas y ácidos nucléicos es menos frecuente, sucede solo en casos extremos de necesidad de la célula, y la de las proteínas en concreto se realiza el grupo amino por una parte y el esqueleto carbonado por otra.

Aquí os dejo el esquema general del tema.

Fuente de la foto: propia

Anabolismo

Se trata de el conjunto de reacciones químicas que tienen por objetivo la sintesis de moléculas complejas a partir de moleculas simples y la obtención de energia. Las reacciones que tienen lugar en el anabolismo son reacciones endergónicas. Estas reacciones utilizan la energía liberada por las reacciones exergónicas para la contrucción de las moléculas complejas y todo lo que necesitan hacer. Es por eso que se dice que el anabolismo y el catabolismo estan muy relacionados, porque comparten la energía y además los procesos son practicamente los mismos, aunque seria un erro decir que se producen exactamente igual pero al revés. Como en el esquema se ve todo de manera bastante clara, esta vez no haré una presentación tan amplia, porque en comparación al catabolismo, en el esquema pone más detalles y es un poco más explicativo.

Hay dos tipos de anabolismos: el anabolismo autótrofo y el anabolismo heterótrofo. En autótrofo crea su propia comida y se alimenta de él mismo, no necesita de nadie para sobrevivir, mientras que el heterótrofo obtiene alimento de la materia creada por otro organismo, y sucede en la mayoría de seres vivos de manera muy similar.

EL anabolismo autótrofo se puede realizar mediante:

Fotosíntesis: Se hace uso de la energía que desprende la luz solar. Es realizado por plantas, algas, cianobacterias y bacterias fotosintéticas. Hay dos tipos de fotosíntesis, la fotosintésis oxigénica y la fotosintesis anoxigénica. La fotosintesis se da en dos fases: la fase lumínica, que es aquella en la que a través de la luz del sol obtenemos energía química en forma de NADPH y ATP y que se da en otras dos fases: una fase acíclica, de la cual obtenemos NADPH y ATP y una fase cíclica, de la cual obtenemos solamente ATP, y la fase oscura, la cual utiliza ese NADPH y ATP para la obtención de la materia orgónica y la energía (no en forma de ATP) necesaria.

Un termino muy importante que ha de ser mencionado en el tema del anabolismo es la fotorespiración. La fotorespiración tiene lugar cuando el ambiente es muy seco y cálido y los estromas de las plantas se cierran impidiéndole el paso al CO2 de la atmósfera al interior de la planta. Cuando esto sucede, la enzima rubisco en el ciclo de Calvin (fase oscura) realiza su función de oxidasa, puesto que el nivel de O2 habrá aumentado bastante. La fotorespiración es perjudicial para la plantas debido a que el CO" y el O" compiten por ver cual de los dos es reducido por la enzima Rubisco. Además de ser perjudicial, no crea ATP ni NADPH.

En las plantas de clima tropical, donde la fotorrespiración podría ser un grave problema, lo han resuelto fijando el CO2 mediante una ruta alternativa, llamada ruta de Hatch-Slack o de las plantas C4. En estas plantas se distinguen dos tipos de cloroplastos: unos que se encuentran en las células internas, lindantes con los vasos conductores de las hojas, y otros que se encuentran en las células del parénquima clorofílico periférico, el denominado mesófilo. En estos últimos se realiza la fijación del CO2.

La fotosíntesis tiene una serie de factores que afectan a su funcionamiento:

La temperatura
La humedad
La concentración de CO2
La concentración de O2
La intesidad de la luz
EL tipo de luz

Quimiosíntesis: es realizada por las bacterias quimioautótrofas. Es el anabolismo autótrofo que se produce gracias al aprovechamiento de la energía desprendida por los enlaces químicos de moléculas inorgánicas que han sido oxidadas para la síntesis de ATP. Se divide en dos fases igual que la fotosíntesis. Las moléculas inorgánicas reducidas son procedentes del catabolismo de nuestras propias reservas, producido por bacterias y hongos de la putrefacción. Estas moléculas reducidas pueden ser oxidadas por las bacterias quimioautótrofas convirtiendolas en minerales capaces de ser adsorbidos por las plantas. Las bacterias según los compuestos inorgánicos que oxiden se clasifican en:
Bacterias del nitrógeno (nitrificantes y nitrosificantes)
Bacterias incoloras del azufre
Bacterias de hierro
Bacterias del hidrógeno

Centrándonos en el anabolismo heterótrofo, se trata de la obtención de glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucléicos a través de la energía obtenida por las reacciones exergónicas (del catabolismo) y de las moléculas precursoras. Estos procesos son iguales que los que hemos mencionado en la parte de catabolismo, pero no suceden de manera inversa a como son explicados. Las proteínas se forma el grupo amino por una parte y el esqueleto por otra, los triglicéridos forman los ácidos grasos por un lado y la glicerina por otra y después se unirán... pero no sucede todo de manera inversa al catabolismo, sino que tiene otro proceso diferente.

Aquí os dejo mi esquema del anabolismo:

Fuente de la foto: propia

Como hemos dicho al principio del post, las rutas metabólicas tienen una serie de enzimas que actúan en cada paso haciendo posible la reacción.

Las enzimas son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que sean termodinámicamente posibles. Son biocatalizadores.

Existe una gran diferencia entre catalizador y biocatalizador. Los catalizadores aceleran una reacción química o ayudan a que se den. Los biocatalizadores son lo mismo, pero en el interior de nuestro cuerpo. La enzima ayuda a que el reactivo se convierta en producto. Los sustratos se unen a la enzima y cuando estos se convierten en producto, la enzima se separa sin sufrir ningún cambio en ella, simplemente acelerando la reacción y ahorrando energía, haciendo que se produzca menos cambio energético.

En el siguiente esquema se puede observar una gran ampliación sobre la información de las enzimas: Factores que afectan a su actividad, el centro activo, la cinética enzimática, los tipos en clasificación de enzimas, su especifididad y características...

Fuente de la imagen: propia

Espero que te haya gustado el port de hoy, seguro nos vemos muy pronto, querido lector! Debajo os dejo las preguntas de ambos grupos metabólicos. Hasta la próxima.

Preguntas Anabolismo

1. ¿Todos los organismos autótrofo son fotosintéticos? No, pueden ser organismos autótrofos y ser quimiosinteticos.

2. Indica las semejanzas y diferencias entre fotosíntesis y quimiosíntesis

Una de las semejanzas que tiene la fotosíntesis y la quimiosíntesis es que ambas se dan en un organismo autótrofo. Como diferencias, la fotosíntesis obtiene materia orgánica y energía a partir de luz solar, mientras que la quimiosintesis obtiene la energía de materia inorgánica.

3. Qué diferencia hay entre un pigmento Diana y un pigmento antena El pigmento antena es aquel que recoge la energía procedente de los fotones desprendidos por el sol y los transmite de unos a otros por toda la antena (de pigmento a antena a otro pigmento antena, ya que hay varios presentes en ella), mientras que el pigmento diana es aquel que se encuentra en el centro de reacción y recoge la energía que va siendo traspasada por todos los pigmentos antena para transmitírsela a otra molécula presente fuera de este complejo.

4. ¿Qué se entiende por fosfolisis del agua y cuantas moléculas han de sufrir este proceso para generar una molécula de oxígeno? Se trata de la ruptura de los enlaces de la molécula de agua dando lugar a dos protones, dos electrones y 1\2 de oxígeno. Por lo tanto, dos moléculas de agua deben romperse para obtener una molécula de oxígeno.

5. 6. Indica cuáles son los objetivos de la fase luminosa y de la fase oscura en la fotosíntesis, explicando la relación entre ambas ¿sería correcto decir que la fase luminosa se realiza durante el día mientras que la fase oscura ocurre por la noche? Razona la respuesta La finalidad de la fase luminosa es la de obtener ATP Y NADPH para que sean utilizados en la fase oscura y poder completar la fotosíntesis mientras que la finalidad de la fase oscura es la de obtener a partir del NADPH y el ATP procedente de la fase luminosa materia orgánica y energía (no en forma de ATP).

No es correcto decir que la fase luminosa sucede por el día y la oscura por la noche porque puede que la oscura tenga lugar por el día (de hecho mayoritariamente sucede de día). El nombre no indica que sucedan de día o de noche, sino que en la luminosa se necesita de luz y en la oscura no.

7. En que orgánulos de la célula eucariota transcurre entre los siguientes procesos metabólicos.

B-oxidación de ácidos grasos: matriz mitocondrial en las mitocondrias

Fotofosforilación: en los cloroplastos, al pasar los H+ a través de la ATPasa

Glucolisis: en el hialoplasma celular

Fosforilación oxidativa. En la mitocondria

Captación de luz por el complejo antena: membrana de los tilacoides de los cloroplastos

Ciclo de Calvin: en el estroma de los cloroplastos

Ciclo de los ácidos tricarboxilicos. Tiene lugar en la matriz mitocondrial en las mitocondrias

8. ¿Por qué disminuye el rendimiento de la fotosíntesis en las plantas C3 cuando en ellas hay escasez de agua? ¿por qué no sucede esto en las plantas C4? Porque para la obtención de electrones, protones y oxigenos necesarios para que pueda realizarse la fase luminosa en las plantas C3 se deben de romper moléculas de agua, por eso sí hay escasez el rendimiento será menor, porque se obtiene menor cantidad de electrones que pasen realizando la cadena transportadora de electrones y fomentando a que los protones pasen y suceda todo el proceso. En las plantas C4 no sucede esto porque la fotorespiración tiene lugar en un ambiente cálido y seco y los esgrimas de las hojas se cierran durante el día para evitar la pérdida de agua.

9. ¿El oxígeno que se desprende durante la fotosíntesis procede del CO2 o del H2O? Es procedente de la hidrolisis de H2O

10. ¿A qué molécula orgánica se une el CO2 durante la fotosíntesis para convertirse en carbono orgánico? A la Ribulosa 1,5-difosfato gracias a la enzima ribulosa-1,5-difosfato carbonizada oxidasa, también llamada rubisco.

11. ¿Cuáles son los productos iniciales y finales de la gluconeogénesis y de la glucólisis? ¿se puede decir que simplemente son vías metabólicas inversas? Razona tu respuesta Los productos iniciales de la glucolisis son los siguientes: Glucosa, 4ADP, 2GDP, 6Pi y 2 NAD+. Los productos finales son: 2 Piruvatos, 4ATP, 2NADH, 2H+ y 6H2O.

Los productos iniciales de la gluconeogénesis son: 2 piruvatos, 4ATP, 2GTP, 2NADH, 2H+ y 4H2O. Los productos finales son: glucosa, 4ADP, 2GDP, 6Pi, 2NAD+.

No se puede decir que son vías metabólicas inversas porque la gluconeogénesis no sigue el mismo proceso que sigue la glucólisis para formarse de manera inversa, sino que sufra en el proceso de generar la glucosa algunas modificaciones, pasos que no suceden exactamente de la misma manera.

12. ¿Porque el ácido pirúvico entra en la mitocondria para iniciar la gluconeogénesis? Porque en esta es donde se encuentra la enzima piruvato carboxilasa, la encargada de hacer que el piruvato pase a ser oxalacetato y que así pueda producirse todo el proceso hasta obtener glucólisis

13. ¿Por qué la gluconeogénesis tiene procesos en los que el ácido oxalacético pasa a ácido málico y de nuevo a oxalacético? Porque el ácido oxalacético no puede atravesar la membrana como tal y para poder hacerlo se convierte en ácido málico, sale al hialoplasma celular y una vez ahí vuelve de nuevo a convertirse en ácido oxalacético para llegar hasta la glucosa mediante una serie de pasos posteriores

14. ¿Que molécula actúa como cebador (iniciador de la reacción) en la síntesis de ácido grasos? El Acetil CO-A

15. Cuantas moléculas de malonil-CoA se necesitan para obtener ácido lignocérico (24 carbonos)? Para obtener ácido lignocérico necesitas 11 moléculas de Malonil-CoA y 1 de Acetil-CoA cebador

16. ¿Cuál sería el balance neto de la síntesis de un ácido graso de 14 carbonos? Acetil-CoA + 6(malonil-CoA) + 12(NADPH +H) ---- ácido 14 C + 7(CoA-SH) + 6H2O

17. ¿En qué parte de la célula se realiza la biosíntesis de los ácidos grasos? Se realiza en el citosol de las células animales y en los cloroplastos de las células vegetales

18. ¿Qué molécula es la que por transaminación proporciona N H2 en gran número de vías sintetizadores de aminoácidos? El amino se obtiene a partir del ion amonio (NH4+) en plantas y microorganismos procedentes de la reducción del nitrato presente en el suelo o del nitrógeno atmosférico. Los animales lo obtienen de otros aminoácidos obtenidos a partir de la dieta. Seguidamente, el grupo amino se incorpora al ácido alf-cetaglutárico dando lugar a ácido glutámico. El ácido glutámico puede transferir el grupo amino a otros cetoácidos mediante reacciones de transaminación y asi forman otros aa.

PREGUNTAS PAU

19. Describa los procesos principales que ocurren durante la fase dependiente de la luz (fase luminosa) de la fotosíntesis Los fotones procedentes del sol son captados por el organismo autótrofo en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos, donde se encuentran una serie de fotosistemas formados por dos zonas: una es denominada complejo antena y el otro centro de reacción. En ambos ahí unos pigmentos fotosintéticos, que son los encargados de captar los fotones. Los presentes en la antena (pigmentos antena) captan los fotones y van pasándoselos entre ellos hasta llegar a los presentes en el centro de reacción (pigmentos diana) que estos los captan y llevan hasta una molécula fuera de este fotosistema la energía obtenida y transferida.

Esto sucede en el momento en el que entra el fotón al cloroplasto.

Veamos los dos procesos que se dan dependiendo del aceptor final de electrones:

Fase luminosa aciclica: es aquella en la que obtenemos una cantidad de NADPH y ATP necesario para la fase oscura. En este proceso, los fotones entran en el cloroplasto por el fotosistema II donde la clorofila P680 coje los electrones cedidos por los fotones reduciéndose para después pasarlos a otros complejos de manera sucesiva. Como está clorofila no puede quedarse sin electrones, se produce la llamada fotoólisis del agua, que quiere decir que el agua se hidroliza dando lugar a dos electrones, dos protones y 1\2 de O2.

Cuando los electrones que vienen del fotosistema II llegan al fotosistema I, este es estimulado por dos fotones que hacen que la clorofila P700 pierda los electrones que ha obtenido y pasen al siguiente complejo, el cual los lleva hasta la NADH+ reductasa, encargada de que se reduzca NADP+ dando lugar a NADPH.

A la misma vez que esto sucede, el movimiento de electrones crea una energía que hace que los protones, que proceden del exterior y de la fotólisis del agua, salgan hacia el estroma de los cloroplastos, y al acumularse demaisados ahí, acaben por entrar de nuevo a través de la proteína la ATP-sintetasa, que por fosforilación oxidativa crea ATP.

La fase luminosa cíclica: únicamente interviene el fotosistema I. Es llamado cíclico porque los electrones perdidos por la clorofila P700 vuelven de nuevo al fotosistema. Al no hidrolizarse el agua, no se obtiene NADPH y únicamente obtenemos ATP como resultado.

20. Defina y diferencie los siguientes pares de conceptos referidos a los microorganismos: autótrofo\heterótrofo; quimiosintético\fotosintético; aerobio\anaerobio.

Autótrofo: organismo que tiene como fuente de energía las sustancias inorgánicas. Son capaces de vivir de manera independiente; es decir, no necesitan a nadie para alimentarse puesto que ellos mismos crean su comida. Son los que posibilitan la vida al resto de organismos

Heterótrofo: organismo que tiene como fuente principal de energía la materia orgánica. Se da en todos los organismos y se realiza de manera muy similar en todos. Su función es la de crear sustancias de reserva energéticas como el almidón y crear estructuras para que el organismo pueda crecer o renovar alguna que estuviera deteriorada.

Se diferencian en la fuente de materia y en que uno es independiente del resto de organismos y el otro no.

Quimiosintético: organismo autótrofo que realiza la quimiosíntesis

Fotosintético: organismo autótrofo que realiza la fotosíntesis

Se diferencian en que cada uno realiza el anabolismo de una manera diferente (quimiosintético anabolismo que se produce gracias a el aprovechamiento de energía procedente de la oxidación de algunas moléculas y fotosintético anabolismo que aprovecha La Luz del sol para crear materia orgánica y energía)

Aerobio: organismo que realiza un proceso metabólico en presencia de oxígeno, el aceptor final de los procesos.

Anaerobio: organismo que realiza un proceso metabólico sin presencia de oxígeno, siendo el aceptor final de energía cualquier otra molécula inorganica.

Preguntas catabolismo. Realizadas en grupo

1.- ¿Cómo y cuándo tiene lugar la descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis? ¿Cuáles son sus consecuencias?

Tiene lugar en la fase luminosa acíclica de la fotosíntesis oxigénica. En la entrada de fotones al complejo II de la membrana del tilacoides de las plantas.

La hidrólisis del agua tiene como consecuencias la obtención de 2 protones y 2 electrones y ½ de oxígeno, ya que se hidrolizan dos moléculas de agua por la entrada de 2 fotones al complejo II. Estos electrones iniciarán una cadena transportadora de electrones y los protones y oxígeno pasarán al interior del tilacoide.

2.- Cloroplastos y fotosíntesis. A) Durante el proceso fotosintético, coexisten un flujo cíclico y un flujo no cíclico de electrones. Exponga brevemente el sentido fisiológico de cada uno de ellos y cuáles son sus componentes principales. La fase luminosa acíclica tiene como objetivo la formación de ATP y NADPH a partir de la hidrólisis del H2O gracias al fotosistema II. Esta cuenta con los fotosistemas I y II, el complejo citocromos b-f, una NADP+ reductasa Y una ATP sintetasa

En la fase luminosa cíclica tiene como objetivo la producción de producir ATP a raíz del movimiento de los electrones. Esta cuenta con un fotosistema I y un complejo citocromos b-f.

B) Existen algas procarióticas (cianobacterias) que carecen de cloroplastos y sin embargo realizan el proceso fotosintético de forma similar a como lo realizan las plantas superiores. ¿Cómo es posible? Las cianobacterias poseen tilacoides en su citoplasma con pigmentos fotosintéticos. Estos captan la luz y con ello son capaces de llevar a cabo la fotosíntesis.

3.- Explique brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos:

- Metabolismo: transformar moléculas en otras con la finalidad de obtener materia y energía y así llevar a cabo las funciones vitales de la célula.

- Respiración celular: obtener energía a partir de materia orgánica, como glucosa lípidos y proteínas. - Anabolismo: síntesis de biomoléculas orgánicas complejas a partir de materia inorgánica o materia compleja un poco más sencilla mediante un gasto de energía.

- Fotosíntesis: producción de compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas como agua y CO2 mediante el uso de energía luminosa em forma de ATP liberando así O2 materia orgánica compleja como la glucosa. - Catabolismo: degradación de sustancias complejas para transformarlas en materia más sencilla con la finalidad de conseguir energía en forma de ATP.

4.- Defina:

Fotosíntesis: proceso anabólico por la cual las plantas sintetizan materia orgánica. Este proceso se realiza gracias a la captación de la energía luminosa del sol mediante pigmentos fotosintéticos y su posterior transformación en energía química para almacenarlas en biomoléculas sintetizadas.
Fotofosforilación: proceso de síntesis de ATp a partir de ADP y grupos fosfato llevado a cabo por las ATP-sintetasas de la membrana del tilacoide, en los cloroplastos de las células vegetales.
Fosforilación oxidativa: proceso que ocurre en las crestas mitocondriales o en la membrana plasmática de la célula. Es el proceso metabólico final de la respiración celular, tras la glucólisis y el ciclo del ciclo de Krebs. Consiste en la síntesis de ATP gracias al paso del flujo de H+ a través de la ATP-sintetasa de la cadena de transporte de electrones.
Quimiosíntesis: proceso anabólico por el cual se sintetiza materia orgánica producida por una fuente de energía química.

5.- Anabolismo y catabolismo. Citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en qué orgánulos celulares se producen. -Anabolismo:

Síntesis de ácidos grasos en el citosol.

Gluconeogénesis en las células del hígado.

-Catabolismo:

Fermentaciones en el citosol.

Ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial.

6.- Un proceso celular en eucariota genera ATP y NADPH (H) con producción de oxígeno por acción de la luz sobre los pigmentos. ¿De qué proceso se trata? ¿Para qué se utiliza el ATP y el NADPH formados? ¿Participan los cloroplastos (indicar brevemente cómo). Se trata de la fase luminosa acíclica de la fotosíntesis. El ATP y NADPH formados se utilizará posteriormente en la fase oscura de la fotosíntesis en el Ciclo de Calvin para poder sintetizar moléculas orgánicas más complejas como la glucosa. Los cloroplastos sí intervienen ya que esta serie de reacciones se llevan a cabo en los pigmentos fotosintéticos situados en el interior de los tilacoides.

7.- ¿Qué es el ATP? ¿Qué misión fundamental cumple en los organismos? ¿En qué se parece(químicamente) a los ácidos nucleicos? ¿Cómo lo sintetizan las células (indicar dos procesos). El ATP es el llamado adenosín trifosfato, y se trata de una molécula que actúa como moneda energética y que esta presente en todos los procesos de intercambio energético. Se parece químicamente a los ácidos nucleicos en que es un nucleotido formado por una adenina, una ribosa y tres fosfatos. Hay tres diferentes maneras de sintetizarlo, dos de ellas son por fosforilación a nivel de sustrato y por fotofosforilación.

8.- De los siguientes grupos de organismos, ¿Cuáles llevan a cabo la respiración celular? ¿Cuáles realizan la fotosíntesis oxigénica?: algas eucariotas, angiospermas, cianobacterias (cianofíceas), helechos y hongos. La fotosíntesis oxigénica es llevada a cabo por cianobacterias, algas eucariotas, helechos y angiospermas. La respiración celular es llevada a cabo por todos ellos.

9.- Del orden de un 50 % de la fotosíntesis que se produce en el planeta es debida a la actividad de microorganismos. Indique en qué consiste el proceso de la fotosíntesis. ¿Cuáles son los sustratos necesarios y los productos finales resultantes? La fotosíntesis es un proceso por el cual La energía luminosa procedente del sol se transforma en energía química que queda almacenada en moléculas orgánicas. Este proceso se lleva a cabo gracias a los pigmentos fotosintéticos que captan la luz procedente del sol. Comprende dos fases: la luminosa ( cíclica y acíclica) y la fase oscura o independiente de la luz. A partir de CO2, H2O y energía luminosa obtenemos glucosa, O2 y H2O.

10.- Describe la fase luminosa de la fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosinté tico global. Existen dos formas de realizar la fase luminosa de la fotosíntesis: con transporte acíclico de electrones o con transporte cíclico. En ella intervienen cadenas de transporte electrónico que transfieren electrones de una moléculas a otras y ATPasas, las cuales sintetizan ATP gracias al bombeo de protones de forma similar a como sucede en la respiración mitocondrial. En la fase luminosa acíclica el Fotosistema II gracias a la clorofila P680 capta los fotones procedentes del sol, por ello esta se excita y cede dos electrones al primer aceptor de electrón. Para reponer los electrones perdidos lleva a cabo la hidrólisis del agua gracias a ella se liberan 2 electrones que continúan la fase, dos protones que van a la ATPasa y O. Seguidamente los electrones pasan por la plastoquinona y el complejo citocromos b-f y llegan al fotosistema en él la clorofila (P700) capta dos fotones de la luz solar. Los protones se reducen para formar NADPH + H+ En este proceso por cada dos electrones, entran cuatro protones. En la fase luminosa cíclica el único proceso que ocurre es la fotofosforilación del ADP y solo interviene el Fotosistema I. GRacias a este proceso por cada tres protones se obtiene una molécula de ATP.

11.- ¿Qué es un organismo autótrofo quimiosintético? Un organismo autótrofo es aquel cuya fuente de carbono es su forma más oxidada, es decir el carbono atmosférico (CO2) y el quimiosintético es aquel cuya energía que usa es la desprendida en reacciones químicas.

12.- Define en no más de cinco líneas el concepto de "Metabolismo", indicando su función biológica.

El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas producidas en las células de los seres vivos con el fin de obtener materia y energía para realizar las funciones vitales de la célula. Está compuesto por dos procesos (catabolismo y anabolismo) que se llevan a cabo cíclicamente. El catabolismo es un proceso de oxidación que produce energía, mientras que el anabolismo es un proceso de reducción y se gasta energía.

13.- Indique qué frases son ciertas y cuáles son falsas. Justifique la respuesta: a) Una célula eucariótica fotoautótrofa tiene cloroplastos pero no tiene mitocondrias.

Falso, en todas las células eucariotas hay mitocondrias.

b) Una célula eucariótica quimioheterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos.

Verdadero, en las células eucariotas animales no hay cloroplastos ya que no se produce la fotosíntesis.

c) Una célula procariótica quimioautótrofa no posee mitocondrias ni cloroplastos. Verdadero, ya que las células procariotas los orgánulos que poseen son los ribosomas y la respiración celular se lleva a cabo en el citoplasma.

d) Las células de las raíces de los vegetales son quimioautótrofas. Verdadero, ya que las raíces obtienen la energía gracias a agua las sales minerales y no reciben luz.

14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo antena y centro de reacción. Función y loca- lización Una antena es una estructura formada por una proteína transmembranosa. Se encuentra situada en la membrana de los tilacoides que contiene pigmentos fotosintéticos que captan la luz solar y transfieren la energía hasta a los pigmentos diana situados en el centro de reacción.

El centro de reacción es una estructura situada en el interior del complejo antena en la cual se sitúan los pigmentos diana. Estos reciben energía para transmitir los electrones a una molécula aceptora de electrones que los transfiere a otra molécula externa.

15.- Compara:

a) quimisíntesis y fotosíntesis

b) fosforilación oxidativa y fotofosforila- ción

La quimiosíntesis es la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación mientras que la fotosíntesis es el proceso de conversión de energía luminosa en energía química , que se almacena en las moléculas orgánicas. La fosforilación oxidativa es un proceso de oxidación de las sustancias inorgánicas que constituye la fuente de energía para la fosforilación de ADP en la quimiosíntesis , y por otro lado la fotofosforilación es un proceso de síntesis de ATP a partir de ADP , llevado a cabo por las ATP-sintasas de la membrana del tilacoide, en los cloroplastos de las células vegetales.

16.- La vaca utiliza los aminoácidos de la

hierba para sintetizar otras cosas, por ejemplo la albúmina de la leche (lactoalbúmina). Indica si este proceso será anabólico o catabó- lico. Razona la respuesta. ejemplo la albúmina de la leche (lactoalbúmina). Indica si este proceso será anabólico o catabólico. Razona la respuesta.

Es un proceso anabólico porque a partir de una molécula, en este caso los aminoácidos de la hierba, se obtiene otra más compleja como es la lactoalbúmina.

17.- Explica brevemente si la proposición que sigue es verdadera o falsa. El ATP es una molécula dadora de energía y de grupos fosfatos. El ATP es una molécula dadora de energía y de grupos fosfatos.

Verdadera, debido a la presencia de enlaces ricos en energía entre los grupos fosfato son los enlaces anhídrido del ácido, cuando se rompen los enlaces y se libera fosforo inorgánico y también energía.

18.- ¿En qué lugar de la célula y de qué manera se puede generar ATP? Se puede generar de dos maneras y se genera en ambos casos en la mitocondria.

-Por fosforilación a nivel de sustrato. Gracias a la energía liberada de una biomolécula, al romperse alguno de sus enlaces ricos en energía. Tiene lugar en la mitocondria.

–Reacción enzimática con ATP-sintetasas. En las crestas mitocondriales y en los tilacoides de los cloroplastos, estas enzimas sintetizan ATP cuando su interior es atravesado por un flujo de protones.

19.- Papel del acetil-CoA en el metabolismo. Posibles orígenes del acetil-CoA celular y posibles destinos metabólicos (anabolismo y catabolismo). Principales rutas metabólicas que conecta. El acetil-CoA se utiliza en el catabolismo y anabolismo de los lípidos y ciclo de Krebs. Este se origina cuando el acetato se une a una coenzima A. Además, puede conectar con el ciclo de Krebs, B-oxidación de los ácidos grasos, gluconeogénesis, biosíntesis de los ácidos grasos y síntesis de aminoácidos.

20.- Esquematiza la glucólisis: a) Indica al menos, sus productos iniciales y finales. b) Destino de los productos finales en condiciones aerobias y anaerobias.

c) Localización del proceso en la célula.

21.- Una célula absorbe n moléculas de glucosa y las metaboliza generando 6n molécu- las de CO2 y consumiendo O2 .¿ Está la célula respirando ? ¿Para qué? ¿participa la matriz mitocondrial? ¿Y las crestas mitocondriales?. Sí, se está produciendo la respiración celular con la finalidad de obtener energía y así poder realizar sus funciones básicas.

En la matriz mitocondrial se realiza el ciclo de Krebs y en las crestas mitocondriales se produce la cadena transportadora de electrones, ambos procesos forman parte de la respiración celular y se obtiene energía.

22.- ¿Qué ruta catabólica se inicia con la condensación del acetil-CoA y el ácido oxala- cético, y qué se origina en dicha condensación? ¿De dónde provienen fundamentalmen- te cada uno de los elementos? ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?. Se inicia el ciclo de Krebs con el paso de ácido pirúvico a acetil-CoA, el cual se une a el ácido oxalacético para comenzar el ciclo, la unión de el ácido con el acetil produce ácido cítrico, más tarde se produce el isocitrato, después el ALFA-cetoglutarato, y para terminar el fumato y el malato.Este ciclo se da en la matriz mitocondrial.como balnce final de ciclo de Krebs obtenemos 3 NADH, 1 FADH y 1 GTP por cada vuelta.

23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la fotosíntesis? ¿Qué enzima cataliza esta reac- ción? ¿A qué moléculas da lugar?. El dióxido de carbono atmosférico entra en el estroma del cloroplasto y allí se una a la ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la acción de la enzima rubisco y da lugar a un compuesto inestable de seis átomos de carbono.

24.- Indique cuál es el papel biológico del NAD, NADH + H. en el metabolismo celular. Escriba tres reacciones en las cuáles participe. Escriba tres reacciones en las cuáles participe.

El NAD y el NADH + H son coenzimas que aparecen en procesos como el Ciclo de Krebs, La Glucólisis, el transporte de electrones y la descarboxilación oxidativa.

25. Explique brevemente el esquema siguiente:

El CO2 se fija a la ribulosa-1,5-difosfato que da lugar a 2 moléculas ácido-3-fosfoglicérico, estos pierden 2 moléculas de ATP y se oxidan 2 moléculas de NADPH obteniendo el ácido-3-fosfoglicérico. Porteriormente se hace uso del ATP y NADH de la fase luminosa y se reduce a gliceraldehído-3-fosfato. Este tiene varias vías: refeneración de la ribulosa-1,5-difosfato, síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o síntesis de glucosa y fructosa.

26.- Bioenergética: a) Defina los conceptos de: fosforilación a nivel del sustrato, foto- fosforilación y fosforilación oxidativa. b) ¿En qué niveles celulares se produce cada uno de dichos mecanismos y por qué? Los tres conceptos hacen referencia a la síntesis de ATP. La fosforilación a nivel sustrato es la síntesis de ATP gracias a la energía que se libera en el momento en el que se hidroliza un enlace rico en energía de una biomolecula. La fosforilación oxidativa es la síntesis de ATP a partir de la energía liberada por los electrones que pasan a través de la cadena respiratoria de las crestas mitocondriales. El paso de estos genera el paso de protones al espacio intermembranoso donde se acumulan de manera excesiva. Al estar en exceso, tienden a nivelarse y pasan de nuevo al interior de la mitocondria a través de la ATPasa haciendo que su paso genere ATP. Este sucede entre el espacio intermembranoso y la matriz en las mitocondrias. Por último, la fotofosforilación. Esta es la síntesis de ATP de forma similar a la fosofrilación oxidativa pero en la membrana tilacoidal del cloroplasto que se inicia en el momento en el que se produce la hidrólisis del agua.

27.- Describa el proceso de transporte electrónico mitocondrial y el proceso acoplado de fosforilación oxidativa. Resuma en una reacción general los resultados de ambos procesos acoplados. A la luz de lo anterior, ¿Cuál es la función metabólica de la cadena respiratoria? ¿Por qué existe la cadena respiratoria? ¿Dónde se localiza?

El proceso de transporte electrónico mitocondrial es la última etapa de la respiración. En este proceso se oxidan las coenzimas reducidas y de esta forma son utilizadas para sintetizar ATP a partir de la energía que contienen. La cadena transportadora está formada por una serie de complejos, cada uno de ellos acepta electrones y luego los transfiere al complejo siguiente creando así un transporte de electrones.

El proceso de fosforilación oxidativa es una fase del proceso de transporte electrónico en el que se produce la unión de un ADP y un grupo fosfato generando así un ATP, es en el momento en el que los protones generados por ese paso de electrones a través de la cadena transportadora de electrones pasa a través de la ATPasa. La función de la cadena respiratoria es transportar los electrones. Está formada por grandes complejos proteicos ( I,II,III,IV) ubiquinona y citocromo. Se localiza en la matriz mitocondrial. 28.- ¿Qué tipos y cuántas moléculas se consumen y se liberan en cada una de las vueltas de la espiral de Lynen en la B-oxidación de los ácidos grasos?

Por cada vuelta de la hélice de lynen se libera FADH2 y NADH y se consumen 2 ATP y un FAD. 29.- ¿Cómo se origina el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial interna? El gradiente electroquimico se origina debido a la diferencia de potencial entre membranas mitocondriales,lo cual provoca que se produzca energía 30.- ¿Cuál es la primera molécula común en las rutas catabólicas de los glúcidos y los lípidos? ¿Cuál es el destino final de dicha molécula en el metabolismo? La primera molecula común en las rutas catabólicas de los glúcidos y los lípidos es el Acetil-coA. El destino final del Actetil-coA en el metabolismo es llegar al Ciclo de Krebs para producir de ese modo energía, teniendo en cuenta que el acetil proviene de una descarboxilación del piruvato. 31.- Ciclo de Calvin: concepto, fases y rendimiento neto. Es el proceso que tiene lugar en la fase oscura de la fotosíntesis, que consiste en la síntesis de compuestos de carbono. En él se distinguen dos procesos principales. Primero comienza con la fijación del dióxido de carbono, este entra en el estroma del cloroplasto y allí se une a la enzima Rubisco. Seguidamente comienza el proceso de reducción del CO2 fijado, mediante el consumo de ATP y NADPH obtenidos en la fase luminosa el ácido 3-fosfoglicérico queda reducido. FInalmente con esta reducción del G3P se pueden seguir a su vez tres vías: el ciclo de las pentosas fosfato, la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o la síntesis de glucosa y fructosa. 32.- Existe una clase de moléculas biológicas denominadas ATP, NAD, NADP: a) ¿Qué tipo de moléculas son ? (Cita el grupo de moléculas al que pertenecen) ¿Forman parte de la estructura del ADN o del ARN?. Son nucleótidos encargados de almacenar y transportar energía, por ello están relacionadas con los ácidos nucleicos, ya que están formados por los mismos elementos (3 grupos fosfatos, una pentosa y por bases nitrogenadas) b) ¿Qué relación mantienen con el metabolismo celular? (Explícalo brevemente). Son llamadas monedas energéticas, se encargan de transportar la energía liberada de una a reacción a otra, y pueden estar en forma reducida y en forma oxidada, dependiendo de si captan electrones o los liberan, así podemos identificar una molécula llena de energía y una libre de energía. 34.- Balance energético de la degradación completa de una molécula de glucosa.

35.- La siguiente molécula representa el acetil CoA: H3 C-CO-S-CoA. a) ¿En qué rutas metabólicas se origina y en cuáles se utiliza esta molécula?. Se origina en la deshidrogenación del ácido pirúvico, y se utiliza en el ciclo de Krebs. b) De los siguientes procesos metabólicos: Glucogénesis, fosforilación oxidativa y B-oxidación, indica: los productos finales e iniciales y su ubicación intracelular.

-Gluconeogénesis: El producto inicial es el piruvato y el final la glucosa. Su ubicación en las mitocondrias y la matriz -Fosforilación oxidativa: Los productos iniciales son ADP + Pi y los finales ATP y sucede en la membrana interna de la mitocondria, en las crestas mitocondriales -B-oxidación: Los productos iniciales son Ácidos grasos, NAD+, FAD+ y los finales Acetil-Co-A, NADH + H+ y FADH2 y se produce en la matriz mitocondrial. b) Explica con un esquema cómo se puede transformar un azúcar en una grasa ¿Pueden los animales realizar el proceso inverso?

El acetil-Co-A en los mamíferos no puede convertirse en piruvato y como consecuencia los mamíferos son incapaces de transformar lípidos en azúcares porque carece de las enzimas. 36.- En el siguiente diagrama se esquematiza el interior celular y algunas transformaciones de moléculas que se producen en diferentes rutas metabólicas: a) ¿Qué es el metabolismo? ¿Qué entiendes por anabolismo y catabolismo? ¿Cómo se relacionan el anabolismo y el catabolismo en el funcionamiento de las células? ¿Qué rutas distingues? (Cita sus nombres e indica, si existen, cuáles son los productos inicial y final de cada una de ellas). b) ¿Qué compartimentos celulares intervienen en el conjunto de las reacciones? (Indica el nombre de los compartimentos y la reacción que se produce en cada uno de ellos).

Metabolismo: se encarga de la transformación de unas biomoléculas en otras con el fin de obtener energía y materia para llevar a cabo las funciones vitales.
Anabolismo: Se encarga de la construcción molecular. Transforma moléculas sencillas en otras más complejas. Su objetivo es obtener energía y materia orgánica
Catabolismo: Sintetiza moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En este proceso se libera energía y se obtienen moléculas precursoras.

El anabolismo y el catabolismo están relacionados ya que los productos de una reacción tanto catabólica como anabólica pueden ser los reactivos del otro. Se distingue la Glucólisis ya que a partir de la glucosa se obtiene Ácido Pirúvico. La decarboxilación oxidativa ya que del Piruvato obtenemos Acetil-coA. Fermentaciones ya que a partir del Piruvato se obtiene lactato y otros (dependiendo la fermentación). El ciclo de Krebs ya que aparece el ácido oxalacético y el Acetil-coA. Finalmente la cadena respiratoria. La glucólisis tiene lugar en el hialoplasma celular al igual que las fermentaciones. La descarboxilación del Piruvato sucede en la matriz mitocondrial y el Ciclo de Krebs tiene lugar también en la matriz mitocondrial. La cadena respiratoria tiene lugar en las crestas mitocondriales, la Quimiósmosis entre el espacio intermembranoso y el la membrana interna mitocondrial y la fosforilación en la ATPasa que comunica espacio intermembranoso con membrana mitocondrial interna.

37.- Indique el rendimiento energético de la oxidación completa de la glucosa y compárelo con el obtenido en su fermentación anaerobia. Explique las razones de esta diferencia.

El rendimiento obtenido en la oxidación completa de la glucosa depende del tipo de célula. En el caso de las células eucariotas se obtienen 36 ATP dado que se gastan 2 ATP para atravesar la membrana mitocondrial y en el caso de las células eucariotas se obtienen 38 ATP. El rendimiento no es el mismo que el obtenido en la fermentación anaerobia porque la fermentación no implica una cadena transportadora de electrones y por ello solamente se obtiene ATP de la glucólisis.

38.- ¿En qué orgánulos celulares tiene lugar la cadena de transporte de electrones , uno de cuyos componentes son los citocromos? ¿Cuál es el papel del oxígeno en dicha cadena? ¿Qué seres vivos y para qué la realizan?.

La cadena transportadora de electrones tiene lugar en las crestas mitocondriales ( célula eucariota) y en la membrana plasmática (célula procariota).El papel del oxígeno en dicha cadena es que éste es el último aceptor de electrones, el cual se reduce formando H2O que es otro producto final de la degradación de la glucosa. La cadena transportadora de electrones se lleva a cabo en todos los seres vivos aeróbicos ya que le permite sintetizar ATP debido al flujo de protones mediante la ATP-sintetasa.

39.- En el ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos:

-¿Qué tipos principales de reacciones ocurren?. - ¿Qué rutas siguen los productos liberados?.

Las principales reacciones que se llevan a cabo en el ciclo de Krebs son reacciones de oxidación y reducción.

Los productos liberados, en este caso NADH y FADH2 se dirigen hacia la cadena transportadora de electrones obteniendo al final ATP. Además se forma GTP que actúa como moneda energética y se libera CO2.

40. Metabolismo celular: -Define los conceptos de metabolismo, anabolismo y catabolismo. -¿Son reversibles los procesos anabólicos y catabólicos? Razone la respuesta. -El ciclo de Krebs es una encrucijada metabólica entre las rutas catabólicas y las rutas anabólicas? ¿Por qué?

Metabolismo: es el conjunto de reacciones químicas que se lleva a cabo en el interior de nuestro organismo a nivel celular cuya misión es la transformación de unas biomoléculas a otras con el fin de conseguir la suficiente energía y materia para llevar a cabo las funciones vitales.

Anabolismo: es el conjunto de reacciones mediante las cuales se produce la transformación de moléculas orgánicas complejas en otras más simples y a su vez liberando energía.

Catabolismo: es el conjunto de reacciones mediante las cuales se produce la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras biomoléculas más simples y para ellos se necesita energía proporcionada por el ATP.

Los procesos anabólicos y catabólicos sí son reversibles ya que ambos procesos se relacionan debido a que los productos del catabolismo son los reactivos del anabolismo y a la inversa , aunque en algunas ocasiones las vías para revertir la reacción no son iguales por lo que se necesita la intervención de algunas enzimas.

El ciclo de Krebs es una encrucijada metabólica entre las rutas catabólicas y las rutas anabólicas porque se puede llevar a cabo tanto en los procesos catabólicos como por ejemplo la β-oxidación como en los procesos anabólicos con la finalidad de conseguir diversos productos.

41. Quimiosíntesis: Concepto e importancia biológica.

La quimiosíntesis es el conjunto de reacciones del anabolismo cuya finalidad es la obtención de materia orgánica utilizando como fuente de energía las reacciones químicas de oxidación de diversos compuestos orgánicos. Ésta tiene una gran importancia biológica en las raíces de las plantas ya que éstas no pueden obtener la energía mediante la luz.

42. Importancia de los microorganismos en la industria. Fermentaciones en la preparación de alimentos y bebidas. Fermentaciones en la preparación de medicamentos.

La importancia de los microorganismos en la industria viene dada porque éstos son imprescindibles para los procesos de fermentación ya que producen compuestos orgánicos. Además las fermentaciones pueden producir nutrientes y gracias a ellas podemos obtener productos para llevar a cabo la elaboración de medicamentos y de alimentos como la cerveza (alcohólica),yogurt (láctica) y sabores de quesos ( pútrida).

43. Fermentaciones y respiración celular. Significado biológico y diferencias.

Fermentación: es un proceso anaeróbico en el cual a diferencia de la respiración celular, no interviene la cadena respiratoria.

Respiración celular: es un proceso en el que interviene la cadena transportadora de electrones la cual permite la transferencia de electrones procedentes de la materia orgánica inicial a un aceptor final que es un compuesto inorgánico.

Las diferencias entre las fermentaciones y la respiración celular son:

Rendimiento energético: en las fermentaciones se obtienen 2 ATP y en la respiración celular se obtienen 36 o 38 ATP dependido de si es una célula eucariota o procariota.

Lugar donde se lleva a cabo el proceso: las fermentaciones se producen en el citosol y la respiración celular en la matriz mitocondrial.

Producto final : en las fermentaciones se produce un compuesto orgánico y en la respiración celular se produce un compuesto inorgánico.

Presencia de la cadena transportadora de e-: En la fermentación no interviene la cadena transportadora de electrones y en la cadena respiratoria sí, por ellos en esta última se obtiene mayor cantidad de energía.

Tipo de proceso: la fermentación es un proceso anaeróbico mientras que la respiración celular puede ser aeróbica o anaeróbica.

Síntesis de ATP: en la fermentación se produce por fosforilación a nivel de sustrato pero sin intervención de la ATP-sintetasa y en la cadena respiratoria se produce por la intervención de ambas.

44. A) En la figura se indican esquemáticamente las actividades más importantes de un cloroplasto. Indique los elementos de la figura representados por los números 1 a 8. B) Indique mediante un esquema, qué nombre reciben las distintas estructuras del cloroplasto. ¿En cuál de esas estructuras tiene lugar el proceso por el que se forman los elementos 4 y 6 de la figura? ¿Dónde se produce el ciclo de Calvin? C) Explique brevemente (no es necesario que utilice formulas) en qué consiste el ci- clo de Calvin.

1. CO2

2.Ribulosa-1,5- difosfato.

3 .ADP.

4.ATP.

5.NADP+.

6.NADPH.

7.H2O.

8.O2.

Los elementos 4 y 6 se forman en el estroma ya que son productos de la fase luminosa la cual se lleva a cabo en ellas membranas de los tilaicoides. El ciclo de Calvin se lleva a cabo en el estroma.

C) El ciclo de Calvin se basa en 3 procesos:

Fijación del CO2 atmosférico: el CO2 se une a ribulosa-1,5-difosfato gracias a la enzima ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa oxidasa ( rubisco), y da lugar a un compuesto inestable de seis carbonos, que se rompe en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico.

Reducción del CO2 fijado: el ácido 3-fosfoglicérico es fosforilado, consumiéndose ATP y transformándose en 1,3-difosfoglicérico. A continuación debido al NADPH, se reduce a gliceraldehído 3-fosfato, el cual puede seguir dos vías: regenerar la ribulosa-1,5-difosfato o biosíntesis de moléculas.

Regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato. Para seguir llevando a cabo el ciclo de Calvin y, por tanto, continúe la fijación de CO2 es necesario regenerar la ribulosa-1,5-difosfato. Esta regeneración se realiza a partir del gliceraldehído-3-fosfato, que se transforma en ribulosa-5-fosfato mediante un proceso complejo..Al final se regenera la ribulosa-1,5-difosfato por fosforilación con ATP (Ciclo de las pentosas fosfato).

45. A) la figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria. Identifique las sustancias representadas por los números 1 a 6. B) La utilización de la energía liberada por la hidrólisis de determinados enlaces del compuesto 4 hace posible que se lleven a cabo reacciones energéticamente desfavorables. Indique tres procesos celulares que necesiten el compuesto 4 para su realización C) En el esquema, el compuesto 2 se forma a partir del compuesto 1 , que a su vez, proviene de la glucosa. ¿Sabría indicar otra sustancia a partir de la cual se pueda originar el compuesto 2?

A) 1- Ácido pirúvico.

2- Acetil-CoA.

3- ADP.

4- ATP.

5-NADH.

6- O2.

B)Los tres procesos celulares que necesitan el compuesto 4 para su realización son:

Fotosíntesis.

Glucólisis.

β-oxidación.

C) Otra sustancia a partir de la cual se puede originar el compuesto 2 es un ácido graso, ya que posteriormente a la β-oxidación obtenemos una molécula de acetil-CoA por cada vuelta a la hélice de Lynen.

46. a) El Esquema representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7? b) En los cloroplastos, gracias a la luz, se producen ATP y NADPH. Indique esquemáticamente, como se desarrolla este proceso c) Las moléculas de ADN de los cloroplastos y las mitocondrias son mucho más pequeñas que las bacterias. ¿Contradice este hecho la hipótesis de la endosimbiosis sobre el origen de las células eucarióticas?

A)1- Espacio intermembranoso.

2- Membrana interna.

3- Membrana externa.

4- Tilaicoide de estroma.

5- ADN circular.

6- Estroma.

7- Tilaicoide de grana.

C) Este hecho no contradice la hipótesis de la endosimbiososis sobre el origen de las células eucarióticas ya que al producirse la fusión del ADN mitocondrial y plastidial con el ADN inicial se produce un aumento de tamaño.

47. El Esquema (misma figura de la página anterior) representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7? a) En el interior de este cloroplasto hay almidón. Explique, mediante un esquema, como se forma la glucosa que lo constituye. b) Indique tres similitudes entre cloroplastos y mitocondrias.

1- Espacio intermembranoso.

2- Membrana interna.

3- Membrana externa.

4- Tilaicoide de estroma.

5- ADN circular.

6- Estroma.

7- Tilaicoide de grana.

B) Tres similitudes entre cloroplastos y mitocondrias son:

Ambos se encuentran en células eucariotas.

Ambos tienen doble membrana.

Ambos poseen en su interior ADN circular.

48. a) El esquema representa una mitocondria con diferentes detalles de su estructura. Identifique las estructuras numeradas 1 a 8. b) Indique dos procesos de las células eucariotas que tengan lugar exclusivamente en las mitocondrias y para cada uno de ellos establezca una relación con una de las estructuras indicadas en el esquema. c) Las mitocondrias contienen ADN. Indique dos tipos de productos codificados por dicho ADN.