Biología 2º Bachillerato - Salesianos Atocha 2015-2016 Luis Heras.

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1 Biología 2º Bachillerato - Salesianos Atocha 2015-2016 Luis Heras

2 1. Anabolismo Conjunto de reacciones que crean moléculas más complejas a partir de moléculas más simples. Se asocia a la reducción. Se precisa: ATP Poder reductor Metabolitos precursores Existe una gran interrelación entre catabolismo y anabolismo: productos del catabolismo pueden ser sustrato de rutas anabólicas y viceversa.

3 1.1 Algunos procesos anabólicos Biosíntesis de ácidos grasos (lipogénesis) Biosíntesis de aminoácidos, proteínas, ADN y ARN Biosíntesis de glucógeno (glucogenosíntesis) Gluconeogénesis Permite obtener glucosa a partir de 2 moléculas de piruvato. Se inicia en la matriz, y la mayor parte del proceso ocurre en el citosol del hígado. La mayoría de las reacciones son las inversas a las de la glucolisis, con algunas excepciones. El balance energético también cambia: 2 Ácido pirúvico + 6 ATP + 2 NADH+H + -> 1 Glucosa

4 2. Anabolismo autótrofo: la fotosíntesis Se lleva a cabo en los cloroplastos de los organismos fotoautótrofos: plantas y algas. Las cianobacterias, a pesar de no presentar cloroplastos, pueden realizarla porque poseen en su citoplasma membranas tilacoidales. Reacción global de la fotosíntesis: 6H2O + 6CO2 + luz solar -> glucosa(C6H12O6) + 6 O2 Consta de dos procesos: 2.1 Fase lumínica o fotoquímica (dependiente de la luz) 2.2 Fase oscura o biosintética (no dependiente de la luz)

5 Pigmentos de la fotosíntesis Clorofila: pigmento más importante, en su compleja estructura contiene un átomo de Mg +2. Hay dos tipos, a y b, que absorben luz de las regiones azul y roja del espectro. Pigmentos accesorios: amplían el espectro de luz que puede captar la planta: carotenoides y ficobilinas.

6 Fotosistemas Complejos de la membrana tilacoidal donde se capta la energía solar y se liberan electrones. Se componen de complejo antena: muchos pigmentos de clorofila y algunos accesorios. Absorben la luz y transfieren la energía entre ellas al centro reactivo centro reactivo: posee 2 moléculas especiales de clorofila, que responden a la luz que reciben liberando electrones de alta energía. un aceptor de electrones que recibe el e- del centro reactivo y un dador de electrones que repone el que ahora falta en el centro reactivo.

7 Fotosistema I (PS I) Está por todo el tilacoide. En el centro de reacción tienen dos clorofilas P700. El aceptor de electrones es una clorofila A 0 y el dador es la plastocianina de la cadena transportadora de e-. Fotosistema II (PS II) Está sólo en los grana. En el centro de reacción tienen dos clorofilas P680. El aceptor primario es la feofitina y el dador es H2O. Aquí se da la fotolisis del agua: se liberan 2 e -, dos H + y se desprende O2.

8 2.1 Fase lumínica o fotoquímica (dependiente de la luz) Ocurre en la membrana tilacoidal. En resumen: los fotones de luz inciden sobre los fotosistemas, liberando electrones que se utilizan para crear poder reductor (NADPH+H + ). La energía de los e- también sirve para crear ATP en la cadena transportadora. El dador de electrones es aquí el H2O, que se rompe y libera O2 al exterior.

9 Fotofosforilación no cíclica (oxigénica) Los dos fotosistemas actúan en serie. Se suele conocer esta representación como esquema en Z. Al llegar un fotón de luz al PS II, se libera un e- del centro reactivo P680 que asciende en niveles de energía hasta el aceptor 1º. El e- que repondrá el hueco de P680 proviene de la fotolisis del agua, donde se libera O2, e- y H +.

10 Fotofosforilación no cíclica (oxigénica) El e- cae por una cadena transportadora de electrones (feofitina, plastoquinona, citocromo b6-f y plastocianina) hasta llegar al PS I. En este paso libera energía almacenada suficiente para producir ATP. El PS I capta un fotón, libera un e- del centro reactivo P700 que asciende en niveles de energía hasta el aceptor 1º (el hueco es reemplazado por el e- que vino del PSII). Caerá por otra cadena transportadora de electrones (clorofila A 0, filoquinona, ferredoxina, NADP reductasa) en la que reduce el NADP+ a NADPH+H +.

11 Hipótesis quimiosmótica de la fotofosforilación de Mitchell El flujo de H+ desde el espacio intratilacoidal o lumen hasta el estroma a favor de gradiente electroquímico activa la síntesis de ATP a partir de ADP + P en la ATP sintasa. Recuerda a la mitocondria. La fotofosforilación genera un bombeo de H+ hacia el espacio tilacoidal, ejercido por la plastoquinona. La concentración de H+ aumenta y solo pueden salir por la F0 de la ATP sintasa, creando ATP. Además, se crea NADPH+H+ a partir del NADP+ y los e- y los H+ que ahora están en el estroma.

12 Fotofosforilación cíclica (anoxigénica) El fotosistema I puede funcionar de forma independiente, generando un transporte cíclico de electrones. Los electrones de la clorofila P700 pasan por el fotosistema y por la cadena transportadora de electrones que genera ATP, y vuelven a la clorofila 700. Da lugar a la síntesis de ATP (sin obtener NADPH+H + ni O2). Actúa dando un extra de ATP.

13 2.2 Fase oscura o biosintética (no depende de la luz) Serie de reacciones que se llevan a cabo en el estroma y que pueden producirse con o sin luz. Se usa el ATP y el NADPH+ H + de la fase anterior para reducir moléculas sencillas (CO2, NO3 - y SO4 2- ), lo cual permitirá generar secuencialmente moléculas más complejas. (La reducción del NO3 - y SO4 2- da respectivamente –NH2 y -SH2)

14 Ciclo de Calvin Ruta cíclica de fijación y reducción del CO2. Se realiza en el estroma del cloroplasto. Se inicia con la fijación del CO2 del aire a una pentosa, la ribulosa‐ 1,5‐ bisfosfato (RuBP.) Esta reacción está catalizada por la rubisco*, la enzima más abundante del planeta. Después hay otras dos etapas: reducción, regeneración de laRuBP Se necesitan dar 6 vueltas al ciclo de Calvin (aportar 6 CO2) para que se produzca una molécula de glucosa, con gasto de 18 ATP y 12 NADPH +H + que provienen de la etapa dependiente de la luz. *Ribulosa 1,5 bifosfato Carboxilasa-Oxigenasa

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16 2.3 Fotorrespiración Proceso que depende de la luz, consume O2 y desprende CO2, consume ATP y NADPH de la fase lumínica. Baja la eficacia de la fotosíntesis y limita el desarrollo de las plantas. Funciona cuando el CO2 del ambiente es bajo y el O2 es alto, se produciría una competición de ambos sustratos en la enzima rubisco, que ahora opta por tomar el O2. Se desarrolla en varias fases en la mitocondria, peroxisoma y cloroplasto. No se sabe muy bien su función, pero se cree que protege a la membrana tilacoidal del desgaste. Las plantas C4 logran reducir el efecto de la fotorrespiración al almacenar mucho CO2 en el interior de la célula y saturar con él a la rubisco.

17 2.4 Factores que regulan la fotosíntesis Concentración de CO2: a medida que aumenta el CO2, ↑ fotosíntesis hasta un valor máximo. Concentración de O2: incrementa la fotorrespiración y la fotosíntesis ↓ Humedad: si el clima es muy seco, los estomas de las hojas se cierran para evitar la pérdida de agua. El CO2 no entra fácilmente y la fotosíntesis ↑. Intensidad lumínica: si es alta, ↑ fotosíntesis hasta un valor máximo. Otros: duración día-noche,  de la luz

18 3. Quimiosíntesis Creación de ATP a partir de la energía que obtienen oxidando moléculas inorgánicas reducidas (como el SH2, Fe +2, NH3, H2…). Los organismos quimioautotrófos son todos bacterias. Incorporan los e- que arrancan de las moléculas reducidas a una cadena transportadora de electrones para obtener ATP. Utilizan el CO2 como fuente de C, de una forma similar al ciclo de Calvin.