metabolismo anabolismo celular. el metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que se...
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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
Moléculas orgánicas
H2
Sulfobacterias verdes
Heliobacterias
Moléculas orgánicas
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
LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA
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
LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA
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.
LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA
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
LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA
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–
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
e–
e–
+2 H+
H2O
O21/2
LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA
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
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.
LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA
LightP680
e–
Photosystem II(PS II)
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
Electron transport chain
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.
LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMÍNICA
LightP680
e–
Photosystem II(PS II)
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
Electron transport chain
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.
LA FOTOSÍNTESIS: FASE OSCURA
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
(1 molécula Por vuelta)
Intermediariode vida corta
Fase 1: Fijación del carbono
3-Fosfoglicerato
CICLO DE CALVIN
Ribulosa Bifosfato(RuBP)
LA FOTOSÍNTESIS: FASE OSCURACICLO DE CALVIN
SALIDA
[CH2O] (sugar)O2
NADPH
ATP
ADPNADP+
CO2H2O
LIGHTREACTIONS
CALVINCYCLE
Light ENTRADA
CO2
(1 molécula Por vuelta)
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
LA FOTOSÍNTESIS: FASE OSCURACICLO DE CALVIN
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: FASE OSCURA
LA FOTOSÍNTESIS FACTORES QUE INFLUYEN
LA FOTOSÍNTESIS FACTORES QUE INFLUYEN
Plantas C4
Plantas C3
LA FOTOSÍNTESIS FACTORES QUE INFLUYEN
LA FOTOSÍNTESIS FACTORES QUE INFLUYEN
LA FOTOSÍNTESIS FACTORES QUE INFLUYEN
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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