CATABOLISMO/ANABOLISMO METABOLISMO CATABOLISMO/ANABOLISMO IES Bañaderos Cipriano Acosta 20 16 17 curso Biología 2º Bachillerato FSANPERG

Transporte electrones Transporte electrones Metabolismo Catabolismo Recursos Anabolismo Fases Fotosíntesis Quimiosíntesis Nitrógeno Glúcidos Lípidos Prótidos Fases B Oxidación Ác. Grasos Azufre Glucolisis Luminosa Oscura Hierro Destino Pirúvico Captura Luz Transporte electrones Foto- fosforilación Fotolisis del agua Hidrógeno Acíclica Cíclica Fermentación Respiración Láctica Etílica Acética Obtención Acetil Co A Ciclo de Kerbs Transporte electrones Fosforilación

Recursos CATABOLISMO ANABOLISMO Diferencia Anabolismo Catabolismo ESQUEMA CATABOLISMO ANABOLISMO Diferencia Anabolismo Catabolismo Fases del catabolismo Tipos según el aceptor final de electrones Formas de nutrición organismos Esquema Fotosíntesis Pigmentos y estructuras fotosintéticas El destino del ácido pirúvico (piruvato) Balance energético de la glucosa Balance energético de un ácido graso Fotosistemas Visión general fotosíntesis Factores que influyen en fotosíntesis Fermentación Láctica Fermentación Etílica Fermentación Acética Metabolismo célula eucariota Quimiosíntesis Estructura ATP asas

Metabolismo ESQUEMA Conjunto de procesos químicos que se producen en la célula, catalizados por enzimas y que tienen como objetivo la obtención de materiales y energía para sustentar las diferentes funciones vitales

Metabolismo CATABOLISMO ANABOLISMO Son reacciones de degradación. RECURSOS ESQUEMA CATABOLISMO ANABOLISMO Son reacciones de degradación. Transforman compuestos complejos en simples. Liberan energía. Son reacciones exergonicas. Son reacciones de oxidación Son reacciones de biosíntesis. Transforman compuestos simples en complejos. Necesitan energía. Son reacciones endergonicas Son reacciones de reducción.

Catabolismo ESQUEMA Es el conjunto de reacciones metabólicas que tienen por objeto obtener energía a partir de compuestos orgánicos complejos que se transforman en otros más sencillos. Ejemplos: Respiración celular aerobia Fermentaciones. Fermentación láctica. Fermentación acética. Glucólisis. Beta-oxidación de los ácidos grasos. Ciclo de Krebs, etc.

Fases del catabolismo Fase I, fase inicial o preparatoria: RECURSOS ESQUEMA Fase I, fase inicial o preparatoria: Las grandes moléculas se degradan Polisacáridos a monosacáridos. Lípidos a ác. grasos y glicerina. Proteínas a aminoácidos). • Fase II o fase intermedia: Los productos de la fase I, son convertidos en una misma moléculas, más sencillas el Acetil-coenzima A (acetil Co A). • Fase III o fase final: El acetil-Co A (se incorpora al ciclo de Krebs) da lugar a moléculas elementales CO2 y H2O.

Tipos de catabolismo según el aceptor final de electrones RECURSOS ESQUEMA Fermentación. El dador y el aceptor final de electrones son compuestos orgánicos. Respiración celular. El aceptor final de electrones es inorgánico, por ejemplo: O2, NO3-, SO42-, y el dador suele ser un compuesto orgánico. Respiración aerobia, cuando es el O2 el que acepta los hidrógenos. Respiración anaerobia, cuando la sustancia que se reduce es diferente del oxígeno, por ejemplo: iones nitrato (NO3-), iones sulfato (SO4 2-), etc.

Catabolismo de glúcidos Glucólisis: Forma ácido piruvico Degradación anaerobia del ácido pirúvico. Fermentación Láctea Etilica Degradación aerobia del ácido pirúvico (Respiración celular) Descarboxilación del ácido pirúvico Ciclo de Krebs. Cadena transportadora de electrones. Fosforilación oxidativa. ESQUEMA

Glucólisis ESQUEMA La glucólisis o vía de Embdem-Meyerhof es un conjunto de reacciones anaerobias que tienen lugar en el hialoplasma celular, en la cual se degrada la glucosa (C6), transformándola en dos moléculas de ácido pirúvico (C3). Ubicación: Hialoplasma Es una ruta anaerobia Sustrato inicial: Glucosa Producto final: 2 Ácido pirúvico (o Piruvato), 2 ATP, 2 NADH + 2 H+ Sirve para: Obtener energía Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi ▬►2 Ác. pirúvico + 2 NADH+ 2 H+ + 2 ATP Animación

Glucólisis ESQUEMA

Ác. Pirúvico El destino del ácido pirúvico (piruvato) Fermentación RECURSOS ESQUEMA Fermentación Hialoplasma En ausencia de O2 Ác. Pirúvico En presencia de O2 Respiración celular Mitocondria

Fermentación ESQUEMA La mayoría de las fermentaciones son anaerobias, y su finalidad es que no se bloquee completamente el catabolismo en ausencia de oxígeno, permitiendo al organismo obtener energía, aunque sea poca, en esas condiciones ● Son un conjunto de rutas metabólicas, que se realizan en el hialoplasma, por las cuales se obtiene energía por la oxidación incompleta de compuestos orgánicos. ● Los electrones liberados en esta oxidación son aceptados por un compuesto orgánico sencillo que es el producto final de la fermentación. ● El rendimiento energético es bajo. CONCEPTO Procesos: Anaerobios Localización: Hialoplasma Oxidación incompleta Aceptor de electrones: Compuesto orgánico Rendimiento energético: Bajo

Tipos de fermentación ESQUEMA

Fermentación láctica RECURSOS ESQUEMA El producto final es ácido láctico o Lactato, (fermentación homoláctica) unido, en ocasiones, a otros compuestos (heteroláctica). La realizan bacterias del género Lactobacillus y Streptococcus (utilizadas para la obtención productos lácteos (yogur, queso,…) y las células musculares cuando el aporte de oxígeno es insuficiente.

Fermentación etílica o alcohólica RECURSOS ESQUEMA En la que se obtiene alcohol etílico (etanol). La realizan ciertas levaduras (género Saccharomyces) utilizadas para fabricar gran variedad de bebidas alcohólicas (vino, cerveza, ron, etc.) a partir de diversos azúcares (de uva, de cereales, etc.).

Fermentación acética RECURSOS ESQUEMA Fermentación oxidativa. Requieren oxígeno (son aerobias) pero éste no actúa como último aceptor de electrones sino como oxidante del sustrato. La más conocida es la fermentación acética (se produce vinagre a partir del vino) y en la cual, el alcohol etílico es oxidado a ácido acético mediante el oxígeno.

Respiración celular ● Se realiza en la matriz de las mitocondrias ESQUEMA ● Se realiza en la matriz de las mitocondrias ● Obtención de energía de las células aerobias. ● Supone la oxidación del ácido pirúvico hasta formar CO2 y H2O. ● El oxígeno actúa como último aceptor de electrones.

Etapas de la respiración celular 1. Transformación del ácido pirúvico en acetil CoA. ESQUEMA 2. El acetil CoA ingresa en el ciclo de Krebs 3. Cadena transportadora de electrones a través de la cadena respiratoria. 4. Fosforilación oxidativa. ATPasas, (ADP + Pi -> ATP)

Resumen ESQUEMA

Primera etapa: obtención del acetil Co A ESQUEMA ► A partir del ácido pirúvico En condiciones aeróbicas el ác. Pirúvico obtenido de la glucólisis entra en las mitocondrias y sufre una descarboxilación oxidativa, en presencia del Coenzima A (CoA), se oxida hasta Acetil-CoA (CH3CO-S-CoA), liberándose CO2 y reduciéndose una molécula de NAD+ a NADH + H+. El acetil-Co A está formado por un grupo acetilo de dos átomos de carbono unido al grupo transportador CoA.

Segunda etapa: El ciclo de Krebs ESQUEMA Ciclo del ácido cítrico o del ácido tricarbonxílico Se desarrolla: matriz mitocondrial Sustrato inicial: acetil-Co A Unión del acetil-CoA (2 C) con una molécula de 4 C (el ácido oxalacético), para formar una de 6 C (ácido cítrico). Se genera: 2 CO2 + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + ATP + 1 Co A-SH

El ciclo de Krebs ESQUEMA

Acetil-CoA+3H2O+3NAD++FAD +ADP+Pi Balance del Ciclo de Krebs ESQUEMA Ciclo de Krebs Su función es oxidar el grupo acetilo del acetil-Co A a CO2, al mismo tiempo que se reducen los transportadores de electrones NAD+ y FAD a NADH y FADH2. Consta de ocho reacciones que se realizan en la matriz mitocondrial. En cada vuelta del ciclo: Acetil-CoA+3H2O+3NAD++FAD +ADP+Pi 2CO2+1CoA-SH +3NADH +3H+ +FADH2+ATP A continuación, el NADH y el FADH2 se oxidan mediante la cadena de transporte electrónico mitocondrial generando ATP.

Tercera etapa: Cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones ESQUEMA Las moléculas que forman esta cadena están situadas en la membrana interna de la mitocondria La cadena se inicia cuando los NADH y FADH2 liberan H+ y e- para oxidarse y regenerar el NAD+. Los protones quedan en la matriz y los electrones son transferidos al primero de los transportadores que forman la cadena respiratoria. En esta fase los e- tienen una alta energía que va disminuyendo conforme van pasando a través de los más de 15 transportadores. Finalmente los e- llegan al O2 (último aceptor de los e-), que se reduce a H2O.

Cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones ESQUEMA Los electrones se transfieren desde el NADH hasta el O2, a través de una cadena de transporte de electrones, también llamada cadena respiratoria. Voltios - 0,4 + 0,4 + 0,8 NADH NAD + + H+ 2e- + 2H+ FMN FMN CoQ 2e- + 2H+ CoQ FAD FADH2 2e- + 2H+ 2H+ Cit b Cit b Cit c 2e- Cit c 2e- Cit c Cit c a3 2e- a3 2e- 2e- 2H+ + 1/2 O2 2e- H2O

Cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones ESQUEMA

Por cada NADH se obtienen 3 ATP Cuarta etapa: Fosforilación oxidativa ESQUEMA Según la hipótesis quimiosmótica: En la membrana interna de las mitocondrias se va realizando un transporte de electrones desde el NADH o el FADH2, hasta el oxígeno. Este transporte de electrones va a generar un transporte de protones desde la matriz hacia el espacio intermembrana. Los protones tiendan a volver de nuevo a la matriz a favor de gradiente, los H+ sólo pueden atravesarla a través de las ATP sintetasas. Estos complejos utilizan la energía liberada en el paso de H+ para, a partir de ADP + Pi obtener ATP. Por cada NADH se obtienen 3 ATP y por cada FADH2 2 ATP

Fosforilación oxidativa ESQUEMA Matriz mitocondrial ATP ADP H+ Espacio intermembrana Matriz mitocondrial H+ H+ FAD H2O F1 NAD + _ F0 2e- _ NADH H+ FAH2 2 H+ + 1/2 O2 2e- H+ CoQ Cit c H+ Sistema III Sistema I Sistema II H+ H+ H+ Espacio intermembrana H+ H+

Estructura de las ATPasas RECURSOS ESQUEMA Partículas F de la membrana mitocondrial interna

Rendimiento energético de la glucosa RECURSOS ESQUEMA 1. Glucólisis (De 1 C6 2 C3) 1 Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 Ácido pirúvico + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP 2. Del ácido pirúvico al acetil CoA (De 2 C3 2 C2) 2 Ác. pirúvico + 2 HS-CoA+ 2 NAD+ 2 CO2 + 2 Acetil-CoA + 2 NADH + 2 H+ 3. Ciclo de Krebs. 2(Acetil-CoA+H2O+3NAD++FAD+ADP+Pi) 4CO2+6NADH+6H++2FADH2+2ATP+2SH-CoA _____________________________________________________________________ Glucosa+2H2O+10NAD++FAD+4ADP+4Pi 6CO2 + 10NADH +10H+ +2FADH2+ 4 ATP (x 3ATP) (x 2ATP) 4. Cadena respiratoria: 30 ATP + 4 ATP 34 ATP TOTAL: 38 ATP

Rendimiento energético de la glucosa ESQUEMA

Triglicerido ▬►glicerina + 3 ác. grasos Catabolismo de los lípidos ESQUEMA Los lípidos se usan como sustancias de reserva energética. Principalmente los triacilgliceridos o grasas. Lipasa Triglicerido ▬►glicerina + 3 ác. grasos CH2 CH O R1 R2 R3 CO Lipasa + 3 H2O Triacilglicerol Grasa R1 COOH R2 R3 + CH2 CH HO Lipasa Ácidos grasos + Glicerina

Resumen ESQUEMA

Catabolismo de los lípidos ESQUEMA Los ácidos grasos son degradados a acetil-CoA mediante una ruta metabólica denominada b-oxidación, que tiene lugar en la matriz mitocondrial. Los ácidos grasos deben ser previamente activados a acil-Co A y transportados desde el citosol al interior de la mitocondria. Activación de los ácidos grasos En la membrana mitocondrial externa, los ácidos grasos se activan por unión con la Co A para dar acil-Co A, al mismo tiempo que el ATP se rompe en AMP y pirofosfato. A continuación, los acil-Co A son transportados a través de la membrana mitocondrial interna.

Activación del ácido grasos ESQUEMA Los ácidos grasos saturados entran en la mitocondria al mismo tiempo que se unen a una molécula de coenzima A, el ácido graso quedará activado, formando un Acil-Co A, para ello se requiere la energía de un ATP que pasa a AMP.

β-Oxidación de los ácidos grasos ESQUEMA 1. Oxidación entre los carbonos α y β, proceso catalizado por una FAD. 2. Hidratación, con rotura del doble enlace del enol formado. 3. Oxidación del carbono β, por una NAD+. 4. Rotura del enlace entre los carbonos β y gamma por una nueva molécula de CoA. Se libera un acetil-CoA y queda un resto de ácido graso activado con dos átomos de carbono menos, que reinicia el “ciclo”.

Balance energético del catabolismo de un ácido graso RECURSOS ESQUEMA Por ejemplo el Ácido Palmítico (16 C): + 8 HS-Co A Ác. Palmítico,16 C (H. Lynen ▬►8 Acetil-CoA + 7 NADH+7H+ + 7 FADH2 8AcetilCoA(C.deKrebs) ▬►8HS-CoA+16CO2+ 24 NADH+24H++ 8 FADH2 + 8 ATP ______________________________________________________________________ Ác. palmítico, (16 C) ▬▬▬▬► 16 CO2+ 31 NADH+31H ++ 15 FADH2 + 8 ATP (x 3ATP) (x 2ATP) ↓ ↓ Cadena respiratoria: 93 ATP + 30 ATP ▬► 131 ATP (Activación del ácido graso): -2 ATP TOTAL:129 ATP Recordar que : La oxidación de cada NADH en la cadena respiratoria produce 3 ATP La oxidación del FADH2 da lugar a 2 ATP.

Catabolismo de las proteínas ESQUEMA Las proteínas no se usan como fuente de energía, pero los aminoácidos que sobran tras la síntesis de proteínas pasan a ser usados como combustible celular. La primera etapa de la degradación de los aminoácidos es la desaminación o eliminación del grupo amino con el fin de excretar el exceso de nitrógeno (excretados con la orina) y degradar el esqueleto carbonado resultante que se incorporan en diversos momentos del catabolismo y son degradadas hasta CO2 en la respiración mitocondrial.

Catabolismo de las proteínas y aminoácidos ESQUEMA

Resumen ESQUEMA

Resumen ESQUEMA

Metabolismo Anabolismo Fotosíntesis Fase luminosa Captura de la Luz Transporte de electrones Fotolisis del agua Fotofosforilación acíclica Fotofosforilación cíclica Fase oscura Quimiosíntesis Quimiosíntesis del nitrógeno Quimiosíntesis del azufre Quimiosíntesis del hierro Quimiosíntesis del hidrógeno Recursos ESQUEMA

Anabolismo ESQUEMA Es la parte constructiva del metabolismo, consiste en la síntesis de moléculas complejas a partir de otras más sencillas, con el consiguiente gasto de energía, tomada de los ATP producidos durante las fases catabólicas. Estas moléculas sintetizadas pueden: Formar parte de la propia estructura de la célula. Ser almacenadas y utilizada como fuente de energía. Ser exportadas al exterior de la célula.

Procesos del Anabolismo Procesos anabólicos Procesos del Anabolismo GLÚCIDOS Ác. Pirúvico Glucosa (gluconeogénesis y es casi la inversa de la glucólisis) Glucosa Glucógeno LÍPIDOS Acetil-Co A Ácidos grasos PROTEÍNAS Aminoácidos Proteínas ÁC. NUCLEICOS Nucleótidos ADN (Replicación) ARN (Transcripción) ESQUEMA

Clases de organismos según su nutrición RECURSOS ESQUEMA FUENTE DE ENERGÍA SIGUIENTE FOTÓTROFOS (Luz) QUIMIÓTROFOS (Energía química) LITÓTROFOS (H2O, H2S) AUTÓTROFOS (CO2 - Materia inorgánica) FOTOLITÓTROFOS QUIMIOLITÓTROFOS ORGANÓTROFOS (Moléculas complejas) HETERÓTROFOS (Materia orgánica) FOTOORGANÓTROFOS QUIMIOORGANÓTROFOS FUENTE DE HIDRÓGENO FUENTE DE CARBONO

Formas de nutrición de los organismos ESQUEMA Paso de moléculas inorgánicas, a moléculas orgánicas sencillas. ANABOLISMO AUTÓTROFO ANABOLISMO FOTOSINTÉTICO ANABOLISMO QUIMIOSINTETÍCO Transformación de moléculas orgánicas sencillas en otras de mayor complejidad. ANABOLISMO HETERÓTROFO

Fotosíntesis 6 CO2 + 6 H2O + Luz  C6H12O6 + 6 O2 Es un proceso anabólico. Se produce en los cloroplastos Transforma la energía luminosa en energía química que posteriormente será utilizada para fabricar sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas. ESQUEMA 6 CO2 + 6 H2O + Luz  C6H12O6 + 6 O2

Fotosíntesis ESQUEMA Las plantas durante el día absorben agua y sales minerales por las raíces (savia bruta) y dióxido de carbono por las hojas. Con estas sustancias, y usando como fuente de energía la luz solar, fabrican compuestos orgánicos que se distribuyen por el resto de la planta como savia elaborada. Como subproducto se genera oxígeno.

A todas las células de la planta Fotosíntesis Necesita Agua y Sales Minerales Se capta por los pelos absorbentes Situados en la Raíz Son Sustancias inorgánicas Circulan por el Xilema o V. Leñosos Forman Savia Bruta CO2 Entran por los estomas Situados en el envés De las hojas Luz Clorofila Pigmento verde Situados en los tilacoides de los cloroplastos Obtiene Glúcidos Ejemplo Almidón Sustancias orgánicas Forman la Savia Elaborada Circulan por el Floema o V. Liberianos A todas las células de la planta Oxígeno Es liberado al exterior Por los estomas RECURSOS ESQUEMA

Fotosíntesis Durante el día las plantas Absorben CO2 Desprenden O2 ESQUEMA Durante el día las plantas Absorben CO2 Desprenden O2 Durante la noche las plantas Absorben O2 Desprenden CO2

Fases de la fotosíntesis ESQUEMA Fase luminosa o fotoquímica Dependiente de la luz Síntesis de ATP y NADPH Se realiza en la membrana de los tilacoide Fase oscura o biosintética No dependiente de la luz Síntesis materia orgánica (glucosa) Se realiza en el estroma Fase luminosa Fase oscura

Fases luminosa o fotoquímica ESQUEMA Depende de la luz Orgánulo celular: Cloroplasto Se realiza en: membrana de los tilacoides Fotosistemas: PS II y PS I Pigmento: Clorofila y carotenos Transforma energía lumínica en energía química Síntesis de ATP y NADPH

Fases luminosa. Fotosistemas Fotosistemas están compuesto por cientos de pigmentos que actúan como moléculas antena o colectoras que absorben la luz y la transmiten como en un embudo hacia una molécula de clorofila especializada (clorofila a) que forma el llamado centro de reacción. La clorofila a pierde un electrón que es enviado hacia la cadena de transporte electrónico. RECURSOS ESQUEMA Los electrones perdidos por la clorofila se restituyen posteriormente. Existen dos fotosistemas: Fotosistema I (PS I) clorofila “a” capta longitud de onda de 700 nm Fotosistema II (PS II), clorofila “a” capta la luz de 680 nm SIGUIENTE

Fases luminosa. Fotosistemas El Fotosistema II (PS II) capta longitud de onda de 680 nm. Acepta electrones del agua y desprende oxígeno. Se localiza, preferentemente, en las grana. En el fotosistema I (PS I) capta longitud de onda de 700 nm. Se asocia con la reducción del NADP -> NADPH + H+ Se localiza, casi exclusivamente, en las lamelas. ESQUEMA Ambos fotosistemas, al ser excitados por la luz ceden e- a un aceptor primario, quedando ellos oxidados (necesitan recuperar los e- cedidos)

Captura de energía luminosa Fases luminosa: Captura de energía luminosa. ESQUEMA Captura de energía luminosa La clorofila recibe luz y uno de sus electrones se excita. Esta clorofila emite la energía recibida con una longitud de onda un poco mayor a una clorofila cercana. El paso de la energía luminosa de clorofila en clorofila hace que esta vaya teniendo cada vez mayor longitud de onda hasta que es absorbida por la clorofila “a” del centro de reacción, que pierde un electrón. Fotosistema

Fases luminosa: Transporte de electrones. El Fotosistema II (P 680 nm) pierde un electrón que es transferido al aceptor primario de electrones en un nivel energético superior, y pasa luego a través de una cadena transportadora de electrones (situada en la membrana tilacoidal) al Fotosistema I La luz actúa sobre el Fotosistema I (P 700 nm), produciendo que un electrón sea elevado a un potencial más alto. Este electrón es aceptado por un aceptor primario (diferente del asociado al Fotosistema II). El electrón pasa nuevamente a una cadena de transportadores electrónicos y finalmente se combina con NADP+, que toma H+ del estroma y se reduce a NADPH + H+. ESQUEMA SIGUIENTE

Fases luminosa: Transporte de electrones. ESQUEMA SIGUIENTE +0,8 +0,6 +0,4 +0,2 -0,2 -0,4 Ao 2e - A1 Fx FA FB Ferredoxina NADPH + H+ 2e - NADP+ Feofitina QA QB Cit b6f Pc ADP + Pi P700 PS I Fotones P680 PS II ATP Fotones

Fases luminosa: Fotolisis del agua. Se rompen las moléculas de agua por acción de la luz. Se liberan protones (H+), oxígeno molecular (O2) que es expulsado al exterior y electrones (e-). De esta forma la clorofila recupera los electrones perdidos. +0,8 +0,6 +0,4 +0,2 -0,2 -0,4 ESQUEMA Ao SIGUIENTE 2e - A1 Fx FA FB Ferredoxina NADPH + H+ 2e - NADP+ Feofitina Luz QA QB H2O Fotólisis Cit b6f Pc ADP + Pi P700 PS I 2e - Fotones P680 PS II ATP Fotones

Fases luminosa: Fotofosforilación ESQUEMA Durante el transporte electrónico, parte de la energía que pierden los electrones, se utiliza para bombear protones (H+), en contra de gradiente, desde el estroma al espacio tilacoidal. Cuando los protones vuelven al estroma a favor de su gradiente lo hacen a través de las ATPsintetasas lo que da como resultado la síntesis de ATP ADP + Pi  ATP Estroma H+ ATP ADP + Pi Membrana tilacoidal ATPasas Tilacoide H+ H+ H+ H+ H+

Fases luminosa: Cadena transportadora de electrones Fotofosforilación ESQUEMA Cadena transportadora de electrones Fotofosforilación Estroma H+ Luz ATP Luz OH - NADP+ ADP + Pi H+ NADPH Fe Membrana tilacoidal QA Cit b6f P680 P700 QB 2e- Pc PS II PS I H2O H+ H+ H+ H+ 2 H+ Espacio tilacoidal H+ 1/2 O2 Fotolisis del agua 2 H2O + 2 NADP+ + 3 ADP + 3 Pi  O2 + 2 NADPH + 2 H+ + 3 ATP

Fases luminosa: Fotofosforilación acíclica ESQUEMA Intervienen: los dos fotosistemas Se rompe el H2O: 2 H+ + ½ O2, (se libera O2) Se reduce el NADP -> NADPH+ + H+ Se sintetiza: ATP

Fases luminosa: Fotofosforilación acíclica ESQUEMA NADPH ATP NADP+ Luz Luz ADP estroma ATPasa e H Interior del tilacoide ½ O2 H2O + NADP+ + ADP + Pi  1/2 O2 + NADPH + H+ + ATP

Fases luminosa: Fotofosforilación cíclica Sólo interviene el Fotosistema I (PS 680) No se reduce el NADP No se rompe el H2O: no se libera O2 Sí se sintetiza ATP ESQUEMA H+ Fe e - Luz PS I Cit b6f Pc H+

Fases luminosa: Fotofosforilación cíclica ATP ESQUEMA Luz SIGUIENTE 3H+ ADP estroma e e Interior del tilacoide Se síntesis ATP: ADP + Pi  ATP

2 H2O + 2 NADP+ + 3 ADP + 3 Pi -> O2 + 2 NADPH + 2 H+ + 3 ATP Fases luminosa: 2 Acíclica por cada 1 Cíclica ESQUEMA En la fase oscura se requieren por cada CO2 3 ATP 2 NADPH Por cada dos acíclicas tendrá lugar una cíclica. La ecuación global seria: 2 H2O + 2 NADP+ + 3 ADP + 3 Pi -> O2 + 2 NADPH + 2 H+ + 3 ATP

Fases luminosa: 2 Acíclica por cada 1 Cíclica ESQUEMA FASE LUMINOSA FASE LUMINOSA ACÍCLICA FASE LUMINOSA CÍCLICA FOTÓLISIS DEL AGUA FOTOFOSFORILACIÓN DEL ADP H2O → ½ O2 + 2H+ + 2e- ADP + Pi → ATP + H2O FOTOFOSFORILACIÓN DEL ADP ADP + Pi → ATP FOTORREDUCCIÓN DEL NADP+ NADP+ + 2H+ + 2e- → NADPH + H+ 2 H2O + 2 NADP+ + 3 ADP + 3 Pi  O2 + 2 NADPH + 2 H+ + 3 ATP

2 H2O + 2 NADP+ + 3 ADP + 3 Pi  O2 + 2 NADPH + 2 H+ + 3 ATP F. luminosa: Fotofosforilación Acíclica y Cíclica ESQUEMA Acíclica: H2O + NADP+ + ADP + Pi  1/2 O2 + NADPH + H+ + ATP Cíclica: ADP + Pi  ATP Acíclica: H2O + NADP+ + ADP + Pi  1/2 O2 + NADPH + H+ + ATP 2 H2O + 2 NADP+ + 3 ADP + 3 Pi  O2 + 2 NADPH + 2 H+ + 3 ATP

Fases oscura: Fijación de CO2 y síntesis materia orgánica ESQUEMA Fijación de CO2 y síntesis materia orgánica Lugar: estroma Pueden producirse: con o sin luz Necesita: Fase luminosa Fase oscura CO2 ATP NADPH+

Fases oscura: Ciclo de Calvin ESQUEMA

Fases oscura: Ciclo de Calvin ESQUEMA SIGUIENTE

Hialoplasma y mitocondrias Cloroplastos (y vacuolas) Fases oscura ESQUEMA Hialoplasma y mitocondrias Consumo propio SIGUIENTE CICLO DE CALVIN 6 CO2 Glucosa 18 ATP 12 NADPH Estroma Cloroplastos (y vacuolas) Almacenamiento

Fotosíntesis: Balance energético ESQUEMA Fase luminosa: 12 H2O + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi ▬▬▬►6 O2 + 12 NADPH + 12 H+ + 18 ATP Fase Oscura: 6 CO2 +12NADPH+12H++18 ATP ▬▬▬▬►C6H12O6+ 12 NADP++18 ADP+18Pi+6 H2O 6 CO2 + 6 H2O ▬▬▬► C6H12O6 + 6 O2

Factores que influyen en la fotosíntesis RECURSOS ESQUEMA SIGUIENTE El rendimiento fotosintético aumenta con la temperatura hasta un punto máximo (Tª óptima de actividad enzimática). Intensidad luminosa Temperatura La fotosíntesis es proporcional a la intensidad de luz hasta un punto en el que su rendimiento se estabiliza.

Factores que influyen en la fotosíntesis ESQUEMA El aumento de CO2 aumenta el rendimiento SIGUIENTE Concentración de CO2 El aumento de O2 disminuye la eficacia de la fotosíntesis. Concentración de O2

Intensidad fotosintética Factores que afectan a la fotosíntesis ESQUEMA Al disminuir la humedad se produce una sensible disminución de la fotosíntesis. Si aumenta la humedad, se abren los estomas Intensidad fotosintética Humedad Humedad Apertura estomas Entrada de CO2 Rendimiento fotosintético

Resumen: Visión general de la fotosíntesis ESQUEMA RECURSOS 6 CO2 + 6 H2O ▬▬▬► C6H12O6 + 6 O2 CO2 H2O Luz NADP+ ADP + Pi Fase oscura Fase luminosa ATP NADPH Cloroplasto O2 CnH2nOn

Resumen: Anabolismo y catabolismo ESQUEMA SIGUIENTE

Resumen: Anabolismo y catabolismo ESQUEMA

FOTOSÍNTESIS RESPIRACIÓN Resumen: Anabolismo y catabolismo ESQUEMA FOTOSÍNTESIS RESPIRACIÓN Proceso constructivo de materia orgánica (Anabolismo) Proceso destructivo de materia orgánica (Catabolismo) Proceso reductor Proceso oxidativo Consume energía Libera energía Libera O2 Consume O2 6CO2+6H2O+energía luminosa→ C6H12O6+6O2 C6H12O6+6O2→ 6CO2+6H2O+energía química

Resumen: Anabolismo y catabolismo ESQUEMA

Quimiosíntesis ESQUEMA Los organismos quimiosintéticos son bacterias que utilizan el CO2 como fuente de carbono y obtienen la energía necesaria mediante reacciones químicas de oxidación de diversos compuestos inorgánicos (amoníaco, nitritos, azufre, Fe2+, etc.). Comparación del anabolismo fotosintético y quimiosintético

Quimiosíntesis Quimiosíntesis Bacterias del nitrógeno ESQUEMA Bacterias del nitrógeno Quimiosíntesis Fuente de carbono CO2 ambiental Nutrición autótrofa no fotosintética La energía procede de reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas Exclusiva de bacterias Bacterias del azufre Tipos Bacterias del hierro Bacterias del hidrógeno Características de los organismos quimiosínteticos : Son procariotas autótrofas. Viven de una fuente inorgánica: agua, sales, O2, CO2 , … Obtienen la energía de una reacción química específica. Son aerobios. Utilizan el oxígeno como último aceptor de electrones. Sintetizan materia orgánica por medio del ciclo de Calvin.

Bacterias del nitrógeno Quimiosíntesis del nitrógeno Bacterias del nitrógeno ESQUEMA Oxidan amoniaco a nitritos y otras especies, los nitritos a nitratos Nitrosomonas 2 NH4+ + 3 O2  2 NO2- + 4H+ + 2 H2O Nitrobacter 2 NO2- + O2  2 NO3- Presentes en suelos y aguas. Ambos tipos de bacterias se complementan y contribuyen a cerrar el ciclo del nitrógeno

Quimiosíntesis del azufre Bacterias del azufre ESQUEMA Bacterias y tiobacterias sulfurosas. Oxidan compuestos de azufre (S, H2S, S2O32-) hasta ácido sulfúrico, aumentando la acidez del suelo. H2S + 2 O2 SO42- + 2 H+ HS - + O2 + H+ SO + H2O 2 SO + 2 HO2 + 3 O2 2 SO42- + 4 H S2O32- + H2O + 2 O2 SO42- + 2 H+

Quimiosíntesis del Hierro Bacterias del Hierro ESQUEMA Bacterias que oxidan compuestos de hierro ferroso a férrico Abundantes en las aguas de minas. 4 Fe 2+ 4 H+ + O2  4 Fe 3+ + 2 H2O

Bacterias del Hidrógeno Quimiosíntesis del Hidrógeno Bacterias del Hidrógeno ESQUEMA 6 H2 + 2O2 + CO2 (CH2O) + 5 H2O Oxidan hidrógeno. Pueden utilizar materia orgánica como fuente de carbono además del CO2 (autótrofos facultativos) 5 H2 + 2 HNO3 N2 + 6 H2O Formación de ATP y poder reductor en bacterias del H2

Quimiosíntesis. Metabolismo célula eucariota ESQUEMA RECURSOS

Síntesis de ácidos grasos Quimiosíntesis Gluconeogénesis Síntesis de ácidos grasos ESQUEMA Glucólisis Gluconeogénesis

Quimiosíntesis. Síntesis de glicerina y triacilglicéridos ESQUEMA GLICERINA TRIACILGLICÉRIDOS Glicerol - 3-fosfato Acil-CoA Triacilglicérido CoA

Corte transversal de la hoja Pigmentos y estructuras fotosintéticas RECURSOS ESQUEMA Clorofila A β-caroteno Corte transversal de la hoja Tilacoide en grana Cloroplasto Tilacoide en lamela

CATABOLISMO/ANABOLISMO METABOLISMO CATABOLISMO/ANABOLISMO ESQUEMA IES Bañaderos Cipriano Acosta 20 16 17 curso Biología 2º Bachillerato FSANPERG