Boletín anabolismo

BOLETÍN ANABOLISMO 1. Realice un esquema de un cloroplasto observado al microscopio electrónico, y señale sus componentes estructurales.

Indique que procesos metabólicos tienen lugar en su interior y en que parte del cloroplasto se realizan. Diferencias entre fotofosforilación acíclica y cíclica.

2 En la fotosíntesis: Indica el papel del auga, luz y CO2. Explica el papel de los fotosistemas y señala su localización en el orgánulo correspondiente. Que produtos originados en la fase luminosa son utilizados en el ciclo de Calvin y con que fin?

3 ¿Qué es un fotosistema? Cita los produtos finales de la fase luminosa de la fotosíntesis e indica para que se utilizarán posteriormente. ¿En qué parte de la célula tiene lugar la fase luminosa? ¿Qué es la fotolisis del auga? Ecuación general de la fotosíntesis.

4 a) ¿Que función tiene la luz en la fotosíntesis? b) ¿Cuál es la función de la clorofila? c) ¿Cómo se producen y cómo se utilizan el ATP y el NADPH en la fotosíntesis? d) ¿Cómo se forman los hidratos de carbono a partir del CO2 en la fotosíntesis? e) ¿De donde provienen los protones?

5.¿Qué es la gluconeogénesis?. ¿Mediante qué procesos generales pueden sintetizarse grasas a partir de azúcares?.

Del grupo de términos agrupa de tres en tres, mediante una frase, los términos relacionados.

Rubisco, carboxilasa, oxigenasa

Fotosistemas, membranas, tilacoidales

Fotosíntesis, NADPH, ATP

fotosíntesis, gradiente, protones

fotorrespiración, rubisco, ATP

Ciclo de Calvin, estroma, cloroplasto

luz, fase oscura, fotosíntesis

fotosíntesis, agua, NADPH

Síntesis, lípidos, REL

gluconeogénesis, síntesis, glucosa

RUBISCO, fijación, CO2

enzima, fijación, RUBISCO

Preguntas Verdadero/ Falso A gliconeoxénese é o proceso de degradación da glicosa F La fase oscura de la fotosíntesis ocurre en presencia de luz V Los procesos anabólicos consumen energía. V La fase oscura de la fotosíntesis tiene lugar en la membrana tilacoidal F El fotosistema I es el responsable de la liberación de oxígeno en la fotosíntesis F A encima rubisco está no citosol F O encima rubisco atópase en células eucariotas animais F O ciclo de Calvin prodúcese no citosol da célula F A rubisco é un enzima que pode actuar como carboxilasa ou como hidrolasa F Na fotorrespiración, o enzima Rubisco degrada a ribulosa bifosfato sen xerar ATP V A ribulosa é unha hexosa que intervén na fixación do CO2 F Na fase luminosa da fotosíntese prodúcese un gradiente electroquímico de protóns. V Na fotosíntese consómese H2O e prodúcese CO2 F O acetil CoA proporciona os átomos de carbono necesarios para a síntese de ácidos graxos V A síntese de glucosa a partires do ácido pirúvico denomínase glucoxenoxénese. F La fotosíntesis de un proceso de transformación de materia inorgánica en orgánica V

SOLUCIONES 1 Componentes estruturales. Membrana externa, espacio intermembrana, membrana interna, estroma, membrana tilacoidal (lumen del tilacoide, granas y lamelas) ribosomas y ADN. En las membranas tilacoidales tiene lugar la fase luminosa de la fotosíntesis.

Con siste en un transporte de electrones a través de una cadena de transportadores que, está ubicada en la membrana tilacoidal de los cloroplastos. A diferencia de lo que ocurre en la mitocondria, en la que el transporte electrónico se realiza a favor de gradiente de potencial redox, es decir, desde buenos dadores de electrones a buenos aceptores, en el cloroplasto este transporte se realiza en sentido contrario, desde el H2O, que es un débil dador de electrones, hasta el NADP+, que es un débil aceptor. Este transporte electrónico "cuesta arriba" es un proceso endergónico (presisa energía).

Aquí es donde interviene la energía luminosa captada por los pigmentos fotosintéticos que es utilizada para impulsar los electrones desde el agua hasta el NADP+, que se reduce entonces para dar NADPH. Todo el proceso comienza con la absorción de un fotón de luz por el fotosistema I, cuyo centro de reacción es el P 700, lo que permite elevar dos electrones de la clorofila del P 700 a un estado de energía elevado (excitación del centro de reacción) adquiriendo la molécula un potencial muy electronegativo. Dichos electrones son cedidos a una proteína transportadora de electrones, la ferredoxina (fd) quien a su vez los cede al complejo enzimático localizado en los tilacoides llamado NADP+ reductasa que cataliza la reducción de NADP+ a NADPH. Se obtiene así poder reductor que será utilizado en reacciones de biosíntesis durante la fase oscura.

Al ceder dos electrones el fotosistema I queda cargado positivamente por lo que debe recibir dos electrones de un donador para poder repetir el proceso. Dicho donador será el fotosistema II que al ser excitado por la luz, la clorofila de su centro de reacción, P 680, cederá electrones a un primer aceptor, la feofitina que a su vez los cederá a la cadena de transportadores de la membrana tilacoidal para reponerlos al fotosistema I. Al tiempo el PS II repone los dos electrones que ha cedido gracias a la fotolisis del H20 desprendiéndose oxígeno y acumulándose dos protones en el interior del tilacoide (dos H+ por cada molécula de H2O). Esto creará un gradiente quimiosmótico de protones en el interior del tilacoide que se aprovechará para sintetizar ATP. Los protones en su salida hacia el estroma activan las ATPsintetasas y se origina ATP a razón de 1 ATP por cada 3 H+ que salen. El flujo electrónico así inducido por la luz se denomina “transporte electrónico fotosintético”. El esquema superior, conocido como esquema en “Z”, corresponde a la un flujo de electrones no cíclico o acíclico.

La fotofosforilación cíclica consiste en lo siguiente: los electrones excitados del PS I, en lugar de ser cedidos al NADP+, lo son a los transportadores del tramo descendente de la cadena, regresando al PS I; en este regreso se libera energía suficiente para bombear protones y obtener ATP . A diferencia de lo que ocurre en la fotofosforilación no cíclica, no participa el agua, no se libera oxígeno, no participa el PS II y no se obtiene NADPH. Fase oscura: ocurre en el estroma de los cloroplastos. La energía (ATP) y el poder reductor obtenido en la fase luminosa (NADPH+H) permiten incorporar CO2 atmosférico a la ribulosa 1-5 difosfato mediante el ciclo de Calvin-Benson o ciclo reductor de las pentosas, para formar 2 moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (propio de las llamadas plantas C-3) el cual, a través de sucesivas reacciones, formará 3-fosfogliceraldehido, regenerándose la ribulosa y formándose moléculas orgánicas (glucosa…).

1º. Fase carboxilativa: incorporación de 6 CO2 a 6 moléculas de ribulosa 1-5 difosfato (pentosa), gracias al enzima ribulosa 1,5 bifosfato carboxilasa-oxigenasa (RuBisCO). Se originan 12 de ácido 3-fosfoglicérico (APG)

2º. Fase reductiva: reducción de las 12 moléculas de ácido 3-fosfoglicérico hasta 3-fosfogliceraldehido (PGAL), gastando 12 NADPH+H y 12 ATP, 3º. Fase regenerativa: 10 moléculas de 3-fosfogliceraldehido (PGAL) se regeneran en 6 moléculas de ribulosa 1-5 difosfato, y las otras 2 originarán también hexosas (glucosa), glicerina u otros compuestos. Este punto es una encrucijada metabólica.

2. El agua aporta protones, electrones y oxígeno en el proceso de la fotolísis del agua. Los protones contribuirán a la síntesis de ATP (gradiente quimiosmótico de protones en el interior del tilacoide que se aprovechará para sintetizar ATP. Los protones en su salida hacia el estroma activan las ATPsintetasas y se origina ATP a razón de 1 ATP por cada 3 H+ que salen),los electrones permiten que el fotosistema II recupere su estado original. La luz es la fuente de energía capaz de excitar la molécula de clorofila. El CO2 es el substrato que se utiliza para sintetizar hidratos de carbono(fijación del CO2 a la ribulosa) . En los fotosistemas se producirá la excitación de la molécula de clorofila (centro de reacción), seguida de la cadena de transporte de electróns que conducirá a la redución del NADP y a la síntesis de ATP. Se localizan en la membrana de los tilacoides. Se utiliza el NADPH2 e ATP. El ATP durante la fase de reducción y la regeneración del substrato inicial y el NADPH2 en la fase reductora del ciclo.

3 Un fotosistema es un complejo de proteínas transmembranosas y pigmentos fotosintéticos, localizados en las membranas tilacoidales en el interior de los cloroplastos y que constituyen la sede de los procesos fotosintéticos. En la fotosíntesis intervienen dos fotosistemas diferentes (fot I: abundante en los tilacoides de estroma y no rompen la molécula de agua y fot II: abundante en los tilacoides de los grana, rompen la molécula de agua).

Los productos finales de la fase luminosa de la fotosíntese son el ATP y el poder redutor NADPH2, que serán utilizados durante la fase oscura de la fotosíntese para la fijación del CO2 y la síntesis de triosas fosfato.

La fase luminosa de la fotosíntesis tiene lugar en las membranas tilacoidais presentes en el lumen del cloroplasto, donde se encuentran los fotosistemas I e II que participarán en esta fase de la fotosíntese .

La fotólise del H2O es el proceso por el cual el agua se oxida y libera protones, electrones y oxígeno molecular .

6 CO2 + 6 H20 (luz)  C6H12O6 + 6 O2 4. a) Proporcionar la energía necesaria para la excitación de los pigmentos fotosintéticos. b) La clorofila es la molécula capaz de captar la energía de la luz desprendiendo electrones e iniciando la cadena de transporte. c) El ATP y el NADPH se produce durante la fase luminosa de la fotosíntesis como consecuencia del transporte de electrones en las membranas tilacoidales de los cloroplastos. El ATP por la intervención de una ATP sintetasa y el NADPH por la reducción del NADP. Se utilizan ambos en el ciclo de Calvin en la fijación del ; el ATP como fuente de energía y el NADPH como poder reductor. d) Los hidratos de carbono se forman cuando se fija el CO2 a la ribulosa 1,5 difosfato por la acción de la enzima rubisco en el ciclo de Calvin e) Los protones proceden de la fotolísis del agua.

5 Todas las células son capaces de sintetizar glucosa a partir de moléculas obtenidas en el catabolismo de otros principios inmediatos, por medio de un proceso llamado gluconeogénesis. Las células autótrofas podrán además obtenerla a partir del CO2 atmosférico, mediante el ciclo de Calvin.

Desde el punto de vista energético, lo interesante, es que el proceso no sigue en todo momento el camino inverso a la glucólisis (existen pasos que están catalizados por enzimas distintos).

La gluconeogénesis comienza con el ácido pirúvico y acaba con la glucosa, es decir, engloba los procesos de obtención de glucosa-6-P a partir del ácido pirúvico. El ácido pirúvico es producto final de múltiples procesos catabólicos, como los de degradación de muchos aminoácidos o de la glucosa mediante la glucolisis. Asimismo, las células pueden obtener ácido pirúvico a partir del ácido láctico, producto de la fermentación láctica en los músculos.

La biosíntesis de grasas constituye un importante proceso metabólico en la mayoría de los organismos. Debido a la limitada capacidad de los organismos superiores para almacenar polisacáridos, la glucosa ingerida en exceso para sus necesidades energéticas inmediatas y para su capacidad de almacenaje, se convierte por la glucólisis en piruvato, y después en acetil-CoA, a partir del cual se sintetizan los ácidos grasos. Éstos a su vez, se convierten en triglicéridos, que poseen un contenido energético muy superior al de los polisacáridos y pueden almacenarse en grandes cantidades en el tejido adiposo. Este proceso ocurre en el citoplasma y precisa de un conjunto de enzimas que forman el complejo ácido graso sintetasa (SAG). La unión repetida de moléculas de tres átomos de C (malonil-CoA) permite obtener generalmente como producto final el ácido palmítico de 16 at. de C Los procesos generales mediante los cuales se sintetizan grasas a partir de azúcares quedan representados en el siguiente esquema: Glúcidos

Acetil CoA + CO2 Malonil-CoA Ácidos grasos Triglicéridos

Recordar que: Las células animales carecen de las enzimas que pueden transformar el acetil CoA en ácido oxalacético que es la molécula común a todas las vías de laa gluconeogénesis.

Por el contrario, las células vegetales y los microorganismos si pueden transformar el acetil CoA en pirúvico mediante el ciclo del ácido glioxílico que transcurre en los glioxisosmas. De esa manera las semillas vegetales aprovechan sus aceites para fabricar los glúcidos, como el almidón y la celulosa de sus primeras hojas y raíces.