1.- ¿Cómo y cuándo tiene lugar la descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis?
¿Cuáles son sus consecuencias?
La hidrólisis, también llamada descomposición del agua, tiene lugar en el tilacoide durante el inicio de la fase acíclica. Sobre el fotosistema II inciden dos fotones excitado a la clorofila. Por ello se desprenden dos electrones que pasan a al plastoquinona (primer aceptor de electrones). Para reponderlos se rompe una molécula de agua. Se desprenden otros dos electrones que pasan al citocromo b-f para generar NADPH y ATP.
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 genera poder reductor (NADPH). También genera ATP sintetizado ya por la ATP-sintetasa. Presenta el fotosistema I y II, complejo de citocromos b-f, una NADP reductasa y una ATP-sintetasa
La fase luminosa cíclica genera ATP. Presenta el 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 tienen tilacoides en su citoplasma. Estos tilacoides tienen pigmentos fotosintéticos que captan la luz solar y gracias a ello pueden realizar la fotosíntesis.
3.- Explique brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos:
- metabolismo: Transforma las biomoléculas para obtener energía y materia para realizar las funciones vitales.
- Respiración celular: Es una serie de reacciones del catabolismo en las que se obtiene CO2, agua y entergía a partir de la glucosa.
- Anabolismo: Conjunto de reacciones metabólicas donde a partir de moléculas sencillas obtengo otras más complejas. Requiere energía.
- Fotosíntesis: Proceso anabólico donde se obtiene energía en organismos como plantas, bacterias, algas y cianobacterias.
- Catabolismo: Conjunto de reacciones metabólicas donde la materia orgánica se convierte en materia sencilla y se obtiene energía en forma de ATP.
4.- Defina: Fotosíntesis, fotofosforilación, fosforilación oxidativa y quimiosíntesis.
Fotosíntesis: Proceso del anabolismo que se encarga de obtener energía en organismos como plantas, algas, bacterias y cianobacterias.
Fotofosforilación: Proceso que tiene lugar en las ATP-sintetasas de la fase luminosa de la fotosíntesis. En ella se obtiene una molécula de agua y de ATP al añadir un fósforo inorgánico a un ADP.
Fosforilación oxidativa: Proceso que tiene lugar en la ATP-sintetasa de la cadena transportadora de electrones. En ella se une un ADP y un grupo fosfato dando lugar a un ATP.
La quimiosíntesis es la síntesis de ATP a partir de la energía desprendida en las reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas.
5.- Anabolismo y catabolismo. Citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en
qué orgánulos celulares se producen.
Dos ejemplos de anabolismo son la fotosíntesis y la síntesis de proteínas. La fotosíntesis tiene lugar en los cloropastos y la síntesis de proteínas tiene lugar en los ribosomas, exactamente en el citoplasma, en la parte superior del RE rugoso, en la mitocondria y en la membrana mitocondrial.
Dos ejemplos de catabolismo son la respiración celular y la glucólisis. La respiración celular ocurre en las mitocondrias y en el citopasma de las células eucariotas y en la membrana citoplasmática de las células procariotas. La glucólisis se produce en el citoplasma.
6.- Un proceso celular en eucariota genera ATP y NADPH (H) con producción de oxí-
geno 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 fotorreducción de NADP+, que tiene lugar en la fase luminosa acíclica de la fotosíntesis. El ATP y NADPH se utilizan para producir glucosa y otro tipo de moléculas en el ciclo de Calvin. Tiene lugar en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos.
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 adenosín-trifosfato, también conmúnmente dicho ATP es un nucleótido fundamental en los procesos de obtención de energía en el metabolismo (es una molécula energética). Almacena y da energía gracias a los enlaces éster-fosfórico.
Se parece químicamente a los ácidos nucleicos en que los dos pueden estar formados por adenina y ribosa.
La síntesis de ATP puede realizarse de dos maneras distintas:
-Por fosforilación a nivel de sustrato, como en la glucólisis o en el ciclo de Krebs. Un enlace muy energético se rompe y se libera energía de una biomolécula.
-Por reacción enzimática con ATP-sintetasas, estas enzimas forman ATP cuando su interior es atravesado por un flujo de protones. Esto ocurre en las crestas mitocondriales y en los tilacoides de los cloroplastos.
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 la llevan a cabo las algas eucariotas, angiospermas y cianobacterias.
La respiración celular los hongos y los helechos.
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.
La fotosíntesis es un proceso anabólico cuya función es captar la energía lumínica del sol y transformarla ( gracias a los pigmentos fotosintéticos, concretamente en sus fotosistemas ) en energía química, la cual será el precursor de una serie de reacciones utilizando agua o ácido sulfhídrico distinguiéndose así la fotosíntesis oxigética ( agua ) y la fotosíntesis anoxigénica (Ác. Sulfhídrico). La fotosíntesis se divide en dos fases, la fase luminosa la cual ocurre en los tilacoides, se capta la energía luminosa y se genera ATP y nucleótidos reducidos mientras que la fase oscura se da en el estroma de los cloroplastos y se emplean las coenzimas obtenidas anteriormente.
En la fase luminosa de la fotosíntesis diferenciamos dos fases, la fase acíclica con su fotólisis del agua, su fosforilación del ATP y su fotorreducción del NADP donde entra luz y agua al fotosistema II obteniendo dos electrones que van a pasar por esa cadena transportadora hasta el NADP reductasa que va a generar coencimas, mientras que el agua también da dos protones que al añadirse a otros dos que entran en el proceso va al ATP-sintetasa y genera por cada 3 protones un ATP.
En la fase luminosa acíclica se produce la fosforilación del ATP generando un flujo de electrones que hacen que los protones vayan al ATP-sintetasa y obtengamos ATP.
Finalmente en la fase oscura de la fotosíntesis se produce el ciclo de Calvin donde el CO2 se una a la ribulosa-1,5-difosfato gracias a la enzima rubisco y da lugar al ácido-3-fosfoglicérico. Luego reducimos el CO2 fijado mediante el consumo de las coenzimas utilizándose como reserva energética o como regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato.
Los materiales que utilizamos en la fotosíntesis es dióxido de carbono y agua.
10.- Describe la fase luminosa de la fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosinté-
tico global.
En primer lugar mediante transporte acíclico de electrones y en segundo lugar con transporte cíclico. En ambas 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 electrones. 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 intervieneel Fotosistema I. Gracias a este proceso por cada tres protones se obtiene una molécula de ATP.
11.- ¿Qué es un organismo autótrofo quimiosintético?
Es el que realiza la quimiosíntesis, proceso en el cual se forma ATP con la energía desprendida en reacciones de oxidación de sustancias orgánicas.
12.- Define en no más de cinco líneas el concepto de "Metabolismo", indicando su función.
El metabolismo es un conjunto de reacciones químicas que producen la obtención de materia y energía en las células de los seres vivos, para llevar a cabo las tres funciones vitales.
biológica.
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, la respiración celular de las eucariotas tiene lugar en las mitocondrias.
b) Una célula eucariótica quimioheterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos.
Verdadera. Porque no realiza la fotosíntesis.
c) Una célula procariótica quimioautótrofa no posee mitocondrias ni cloroplastos.
Verdadera, carece de mitocondrias y cloroplastos.
d) Las células de las raíces de los vegetales son quimioautótrofas.
Falso. Los organismos quimioautótrofos son bacterias.
14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo antena y centro de reacción. Función y localización
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 fotofosforilación
La diferencia más importante entre quimiosíntesis y fotosíntesis es que la fotosíntesis capta su energía de la luz del sol mientras que la quimiosíntesis capta la energía de las reacciones de oxidación reducción. Además la fotosíntesis se da en hongos, plantas y algunas bacterias mientras que la quimiosíntesis es exclusiva de baterías. La fotosíntesis depende el agua y del ácido sulfhídrico.
La fosforilación es independiente de la luz y es realizado por un proceso catabólico mientras que la fotofosforilación es realizada por un proceso anabólico dependiente de la luz que se encarga de bombear electrones.
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.
Es un proceso anabólico ya que de una molécula (aminoácido de la hierba) se obtiene otra más compleja (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.
Verdadero. El ATP almacena y cede energía gracias a sus dos enlaces éster-fosfóricos. Cuando se hidroliza, se rompe el último enlace éster-fosfórico por un proceso de desfosforilación, y se produce ADP, P y 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.
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.
En condiciones aerobias, si que se produce la cadena transportadora de electrones por lo que el Acetil Co-A que ha sido transformado del ácido pirúvico, pasará al ciclo de Krebs y posteriormente a esta para que tenga lugar el transporte de electrones, quimiósmosis y fosforilación oxidativa.
En condiciones anaerobias no existe la cadena transportadora de electrones, por lo tanto el rendimiento es muy bajo. Cuando hablamos de condiciones anaerobias nos estamos refiriendo a las distintas fermentaciones que son láctica (producto final el ácido láctico), alcohólica(producto final el etanol), pútrida(productos finales orgánicos y malolientes) y butírica (ácido butírico, hidrógeno, CO2 y algunas sustancias malolientes). Por tanto, en este caso el AcetilCoA que se obtiene en estas reacciones irá destinado al ciclo de Krebs.
21.- Una célula absorbe n moléculas de glucosa y las metaboliza generando 6n moléculas
de CO2 y consumiendo O2 .¿ Está la célula respirando ? ¿Para qué? ¿participa la
matriz mitocondrial? ¿Y las crestas mitocondriales?.
La célula está llevando a cabo la respiración celular con la finalidad de obtener energía. Este proceso se lleva a cabo en la matriz mitocondrial es su fase intermedia como es el Ciclo de Krebs y posteriormente en las crestas mitocondriales en la cadena transportadora de electrones.
22.- ¿Qué ruta catabólica se inicia con la condensación del acetil-CoA y el ácido oxalacético,
y qué se origina en dicha condensación? ¿De dónde provienen fundamentalmente
cada uno de los elementos? ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?.
La ruta catabólica es el ciclo de Krebs.
Previamente a este ciclo se produce una transformación de ácido pirúvico, el cual ha sido obtenido en el proceso de glucólisis, mediante su descarboxilación y transformándose así en Acetil-CoA. El acetil-CoA se incorpora al ciclo de Krebs, transfiriendo su grupo acetilo a un ácido oxalacético que al aceptarlo forma un ácido cítrico.
Esta ruta metabólica tiene lugar en la matriz mitocondrial de la célula.
23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la fotosíntesis? ¿Qué enzima cataliza esta reacción?
¿A qué moléculas da lugar?.
La enzima rubisco es una macromolécula aceptora de CO2. El NADPH que tiene poder reductor cataliza esta reacción. Dando lugar a moléculas como el almidón, ácidos grasos, glucosa.
24.- Indique cuál es el papel biológico del NAD, NADH + H. en el metabolismo celular.
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 esquema anterior representa el Ciclo de Calvin.
En primer lugar, el CO2 se fija a la ribulosa-1,5-difosfato la cual da lugar 2 moléculas ácido-3-fosfoglicérico. Estas gastan 2 moléculas de ATP y se oxidan 2 moléculas de NADPH obteniendo un ácido-1,3-difosfoglicérico. A continuación,se utiliza el ATP y el NADH de la fase luminosa y produce la reducción a gliceraldehído-3-fosfato. Este tiene la posibilidad de seguir tres vías: regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato mediante el cilo de las pentosas-fosfato, síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o síntesis de glucosa y fructosa (sacarosa).
26.- Bioenergética:
a) Defina los conceptos de: fosforilación a nivel del sustrato, fotofosforilación
y fosforilación oxidativa.
Fosforilación a nivel de sustrato: síntesis de ATP a partir de la energía liberada de una biomolécula al romper sus enlaces. Se produce en las mitocondrias porque este proceso se da en la respiración de glúcidos, concretamente, en el ciclo de Krebs que ocurre dentro de la mitocondria. También se produce en el citosol de la célula ya que también se da en el proceso de glucólisis.
Fotofosforilación: proceso de síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato llevado a cabo por las ATP-sintasas de la membrana del tilacoide, en los cloroplastos de las células vegetales. Se produce en las mitocondrias porque forma parte del transporte de electrones en la cadena respiratoria que tiene lugar en las mitocondrias como consecuencia de la respiración de glúcidos.
Fosforilación oxidativa: proceso de síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato, llevado a cabo por la ATP-sintetasa en la cadena transportadora de electrones en las crestas mitocondriales durante la respiración celular. Tiene lugar en los cloroplastos ya que en su interior tienen el pigmento diana como es la clorofila que capta la luz solar.
b) ¿En qué niveles celulares se produce cada uno
de dichos mecanismos y por qué?
Lo he nombrado en el apartado anterior.
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?.
Este proceso está formado por una serie de moléculas en la membrana interna de las mitocondrias, cuatro grandes complejos, la ubiquinona y el citocromo cuyas funciones son aceptar electrones de la molécula más cercana al núcleo. Aquí se da la fosforilación oxidativa en la que los protones vuelven a la matriz mitocondrial gracias a las ATPasas, unos canales con enzimas por donde los protones fluyen en su interior y como consecuencia estas partes se mueven entre sí formando ADT y un grupo fosfato.
La función metabólica de la cadena respiratoria es la obtención de ATP mediante la oxidación de las coenzimas reducidas NADH y FADH2. Existe para transformar coenzimas obtenidas en ATP. Se localiza en las crestas mitocondriales, donde ocurre el proceso.
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?.
En la hélice de Lynen de los ácidos grasos se produce un FADH2 y un NADH que pasa a la cadena transportadora de electrones y un Acetil-coA que pasa al ciclo de krebs. Además se consume 2 ATP y un FAD.
29.- ¿Cómo se origina el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial
interna?
Se origina mediante el proceso de quimiósmosis que mediante la energía perdida de los electrones se bombea protones al exterior y cuando su concentración es elevada vuelven a la matriz por las ATP-sintetasas.
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?
Es la dihidroxiacetona-3-fosfato. Su destino final es la formación de ATP en el ciclo de Krebs.
31.- Ciclo de Calvin: concepto, fases y rendimiento neto.
El Ciclo de Calvin es un proceso cíclico que ocurre en el estroma de los cloroplastos y forma parte de la fotosíntesis en el que se utiliza a ATP y NADPH que provienen de la fase luminosa para sintetizar materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas. En el se diferencian dos grandes fases: -Fijación de CO 2 atmosférico que se fija a la Ribulosa 1,5-difosfato gracias a la enzima rubisco,abundante en la biosfera. Esto da lugar a un compuesto inestable de seis carbonos que se divide en dos moléculas tres carbonos, el ácido-3-fosfoglicérido. -La reducción del CO 2 fijado por el consumo de ATP y del NADPH que provienen de la fase lumínica donde las dos moléculas de tres carbonos obtenidas anteriormente es decir el ácido-3-fosfoglicérido se reduce y se forma el gliceraldeído-3-fosfato que puede seguir tres días. Uno el ciclo de las pensonas y volver a la ribulosa-5-fosfato, otra la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos dentro del cloroplasto y la última la síntesis de glucosa y fructosa fuera del cloroplasto. Por cada molécula de un átomo de carbono, en concreto CO 2, se necesitan dos moléculas de NADPH y tres de ATP y si obtiene 2 ADP + fósforo y 2 de NADP.
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?.
Moléculas oxidadas. No pertenecen ni al ADN ni al ARN.
b) ¿Qué relación mantienen con el metabolismo celular? (Explícalo brevemente).
El ATP almacena y cede energía debido a sus enlaces éster-fosfórico. Se produce durante la fotorrespiración y la respiración celular, procesos anabólicos y catabólicos que forman parte del metabolismo celular.
En el metabolismo, actúan en reacciones de reducción-oxidación y se pueden encontrar en dos formas: como un agente oxidante, que acepta electrones de otras moléculas o como agente reductor para donar electrones donde las reacciones de transferencia de electrones son la principal función del NAD (redox).
El NADP proporciona parte del poder reductor necesario para las reacciones de reducción de la biosíntesis.
34.- Balance energético de la degradación completa de una molécula de glucosa.
La degradación de la glucosa comienza en el proceso de glucólisis. Dando como producto dos moléculas de ácido pirúvico. En esta primera etapa se produce un gasto de 2 ATP aunque al final de ella se obtienen 4 por lo que se ganan 2 ATP. Además de esto en esta primera fase se obtienen también 2 moléculas de NADH lo que equivale a 6 moléculas de ATP, al pasar a la cadena transportadora de electrones. Seguidamente se obtienen otras 6 moléculas de ATP debido a la transformación de los 2 ácidos pirúvicos a 2 acetil-CoA dando lugar a 2 moléculas de NADH. Después da comienzo el ciclo de Krebs, en el cual obtenemos una molécula de FADH por vuelta. Como se dan dos vueltas obtenemos un total de 4 ATP. Además de ello obtenemos un GTP este es igual que el ATP. Al dar 2 vueltas obtenemos 2 moléculas de ATP. Y finalmente 3 moléculas de NADH por vuelta lo que da lugar a 18 moléculas de ATP.
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?.
En el catabolismo la obtenemos en el paso previo al ciclo de Krebs en la respiración, en la activación de los ácidos grasos en el catabolismo de los lípidos y en el catabolismo de las proteínas. En el anabolismo la encontramos en la síntesis de ácidos grasos en el catabolismo y en la síntesis de triacilglicéridos.
b) De los siguientes procesos metabólicos: Glucogénesis, fosforilación oxidativa y Boxidación,
indica:
- Los productos finales e iniciales.
- Su ubicación intracelular.
Glucogénesis: comienza con una molécula de glucosa y obtiene como resultado dos moléculas de ácido pirúvico. Está situado en el citosol.
Fosforilación oxidativa: a partir de protones se obtiene ATP y se da en las crestas mitocondriales y el espacio intermembranoso.
B-oxidación: Es la llamada hélice de lynen y forma a partir de una larga cadena hidrocarbonada y la CoA-SH acetil-coA por vuelta. Esta hélice tiene lugar 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?
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).
– Metabolismo: Se encarga de la transformación de biomoléculas, con el fin de obtener energía y materia para llevar a cabo las funciones vitales.
– Anabolismo: Proceso del metabolismo que consiste en formar moléculas sencillas a partir de moléculas orgánicas compejas. Este proceso requiere energía.
– Catabolismo: Proceso anabólico en el que se sintetiza moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En este proceso se libera energía.
El anabolismo y el catabolismo están relacionados ya que los productos de una reacción anabólica o catabólica pueden ser los reactivos de la otra. Se distingue la Glucólisis ya que a partir de la glucosa se obtiene Ácido Pirúvico. La descarboxilación oxidativa ya que del piruvato obtenemos Acetil-_CoA. Fermentaciones ya que a partir del piruvato se obtiene lactato. El ciclo de Krebs ya que aparece el ácido oxalacético y el Acetil–CoA. Finalmente la cadena respiratoria.
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).
Interviene mayoritariamente la mitocondria, el citosol y los cloroplastos.
En el citosol se realiza la glucólisis, en la mitocondria el ciclo de Krebs y el ciclo de Calvin, en las crestas mitocondriales la cadena transportadora de electrones y en los estomas de los cloroplastos la fotosíntesis
37.- Indique el rendimiento energético de la oxidación completa de la glucosa y compá-
relo con el obtenido en su fermentación anaerobia. Explique las razones de esta diferencia.
El rendimiento total de la oxidación de la glucosa es de 36 ATP en las células eucariotas, y de 38 ATP en las células procariotas. En la fermentación solo se obtiene 2 ATP. Esto es debido a que en la fermentación no intervienen las ATP-sintetasas porque no existe el transporte de electrones en la cadena respiratoria.
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 respiratoria tiene lugar en las mitocondrias, concretamente, en las crestas mitocondriales, y en los cloroplastos. El papel del oxígeno en dicha cadena es la de aceptor de electrones, en ambos orgánulos. La respiración celular la realizan todos los seres vivos que poseen células eucariotas, para obtener energía para realizar las tres funciones vitales en condiciones aerobias.
39.- En el ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos:
-¿Qué tipos principales de reacciones ocurren?.
- ¿Qué rutas siguen los productos liberados?.
El ciclo de Krebs forma parte de la respiración celular, que es un proceso en el que tienen lugar reacciones catabólicas. Ocurren reacciones de oxidación, la transferencia de diferentes moléculas. Al acetil-CoA se une al ácido oxalacético, se obtienen moléculas de 5 átomos de carbono, pero después se van perdiendo átomos de carbono a lo largo del ciclo. Es un ciclo, en el que por cada vuelta se obtienen 3 ATP, 1 FADH2, Y 1 GTP, que posteriormente, en la cadena respiratoria, se convertirán en ATP.
40. Metabolismo celular:
-Define los conceptos de metabolismo, anabolismo y catabolismo.
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las células y hacen que ocurra la transformación de unas biomoléculas en otras para obtener materia y energía.
El anabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas donde la materia orgánica se convierte en materia sencilla y se obtiene energía.
El anabolismo es la formación de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas. Se obtiene energía en forma de ATP.
-¿Son reversibles los procesos anabólicos y catabólicos? Razone la respuesta.
Si que son reversibles, ya que las moléculas orgánicas pueden ser formadas o destruidas, como por ejemplo, los ácidos grasos, en donde la beta oxidación de estos, puede darse en un sentido o en otro. Pero algunos pasos no son exactamente iguales, porque no están catalizados por las mismas enzimas, y se siguen vías diferentes para llegar al mismo compuesto. Un ejemplo de esto es la destrucción de la glucosa y la formación de la glucosa, gluogenogénesis y gluconeogénesis.
-El ciclo de Krebs es una encrucijada metabólica entre las rutas catabólicas y las rutas
anabólicas? ¿Por qué?
Porque el acetil-CoA puede entrar al ciclo de Krebs y participar en la degradación de moléculas. Sin embargo, a partir de una molécula del ciclo de Krebs, como el ácido cítrico, se puede obtener acetil CoA y construir así otras moléculas.
41. Quimiosíntesis: Concepto e importancia biológica.
La quimiosíntesis es un proceso anabólico que consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas. Los organismos que realizan este proceso son las bacterias.
Posee una gran importancia, debido a que gracias a ella, se cierran los ciclos biogeoquímicos, y muchas bacterias, que no pueden realizar la fotosíntesis, pueden sintetizar así materia orgánica.
42. Importancia de los microorganismos en la industria. Fermentaciones en la prepara-
ción de alimentos y bebidas. Fermentaciones en la preparación de medicamentos.
La fermentación alcohólica transforma el ácido pirúvico en etanol y dióxido de carbono. El etanol se utiliza en la preparación de bebidas alcohólicas como es el vino. También como productos secundarías se pueden producir otras muchas moléculas orgánicas como glicerina (medicamento).
En la fermentación láctica tiene lugar la degradación de la glucosa en ácido lactico el cual, mediante las bacterias se produce la fermentación obteniéndose productos derivados de la leche como es el queso, el yogur y el requesón. En la fermentación pútrida se produce la putrefacción y se da lugar a productos poco desagradables que se utilizarán para producir sabores típicos de algunos alimentos como son quesos y vinos.
43. Fermentaciones y respiración celular. Significado biológico y diferencias.
En la respiración interviene la cadena transportadora de electrones y sirve para la combustión de biomoléculas. Sin embargo, en la fermentación no interviene cadena transportadora de electrones y se encarga de reciclar el producto reductor para poder usarse en la glucólisis.
Las diferencias que existen entre ellos son:
En la respiración existen dos tipos, anaeróbica y aeróbica y en la fermentación únicamente existe la aeróbica. El rendimiento, en la respiración se oxida todo por lo que se obtiene mayor energía sin embargo en la fermentación al carecer de cadena respiratoria únicamente se obtienen 2 ATP. El lugar en el que se produce, la fermentación se da en el citosol ya sea eucariota o procariota, y en la respiración se da en el citosol y en la mitocondria si es eucariota y si es procariota tiene lugar en el citosol y en la membrana plasmática. Se diferencian también en la manera de obtención de ATP, la respiración lo hace mediante fosforilación oxidativa, y la fermentación por fosforilación del sustrato. Y por último se diferencian en el aceptor final, ya que en la fermentación es orgánico y en la respiración es inorgánico.
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.
1-CO2
2- Ribulosa-1,5-difosfato
3- ADP+P
4-ATP
5-NADPH
6-NDP+
7-H2O
8-O2
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?
El 4 y el 6 están en estroma, que es donde se produce también el ciclo de Calvin, en el proceso de la fotosíntesis, en la fase oscura de esta.
C) ) Explique brevemente (no es necesario que utilice formulas) en qué consiste el ciclo
de Calvin.
El ciclo de Calvin consiste en producir moléculas complejas a partir de CO2 y H2O, y con el aporte energético de la fase luminosa.
A) la figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria.
Identifique las sustancias representadas por los números 1 a 6.
1.- Ácido pirúvico
2.- Acetil-CoA
3.- ADP
4.-ATP
5.-NADH + H+
6.-Oxígeno molecular
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
Tres procesos celulares que necesitan la hidrólisis del ATP para su realización son:
– Transporte activo de sustancias a través de la membrana plasmática.
– Traducción del mensaje genético.
– Movimiento celular.
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?
El acetil-CoA se puede originar también a partir de otra sustancia como es un ácido graso, al oxidarse por la hélice de Lynen.
46.
a) El Esquema representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados
por los números 1-7?
1- Espacio intermembranoso
2- Membrana interna
3- Membrana externa
4-Tilacoides del estroma
5- ADN
6- Estroma
7- Tilacoides de grana
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?
La teoría endosimbiótica defiende que las mitocondrias y los cloroplastos evolucionaron a partir de bacterias que fueron fagocitadas por una célula eucariótica ancestral.
No lo contradice ya que al fusionarse el ADN de la célula inicial y el de las mitocondrias y cloroplastos, el tamaño aumenta.
47. El Esquema (misma figura de la página anterior) representa un cloroplasto ¿Qué
denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7?
1- Espacio intermembranoso
2- Membrana interna
3- Membrana externa
4-Tilacoides del estroma
5- ADN
6- Estroma
7- Tilacoides de grana
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.
Los dos son orgánulos que están en las células eucariotas.
Tienen doble membrana, ADN, ribosomas y enzimas.
Los dos son trasductores de energía.
48.
a) El esquema representa un a mitocondria con diferentes detalles de su estructura.
Identifique las estructuras numeradas 1 a 8.
1.- Matriz mitocondrial.
2.- Cresta mitcondrial.
3.- Ribosoma.
4.- Membrana mitocondrial interna.
5.- Membrana mitocondrial externa.
6.- Espacio intermembrana.
7.- ATP-sintetasa.
8.- Proteínas de la cadena respiratoria.
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.
Ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa.
El ciclo de Krebs se caracteriza por una serie de reacciones que desarrollan una serie de ácidos orgánicos que forman parte de este ciclo. Además, tiene lugar en la matriz mitocondrial en la que se encuentran todas las enzimas implicadas en esta ruta metabólica. Por otro lado, en la mitocondria también tiene lugar la fosforilación oxidativa. Se trata de la producción de ATP gracias a la energía liberada durante el proceso de transporte de electrones en la cadena respiratoria. El ATP es sintetizado gracias a la acción del enzima ATPsintetasa. También, durante el transporte de electrones se produce un bombeo de protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana. De esta manera, se proporcionará la energía suficiente para la producción de ATP.
c) Las mitocondrias contienen ADN. Indique dos tipos de productos codificados
por dicho ADN.
La molécula de ADN mitocondrial es circular bicatenaria y diferente del ADN nuclear. Existen 37 genes mitocondriales que codifican 13 proteínas, que son subunidades de la ATP-sintetasa y de los complejos proteicos de la cadena respiratoria
