El anabolismo. Estas moléculas sintetizadas pueden: ► Formar parte de la propia estructura de la célula. ► Ser almacenadas y utilizada como fuente de.

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1 El anabolismo

2 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. 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. Anabolismo

3 La función de las vías anabólicas es sintetizar, a partir de los nutrientes o de intermediarios de las rutas catabólicas, los componentes propios de la célula que no se captan del exterior. Interconversiones anabólicas

4 Necesidades de los organismos Una fuente de carbono: (para construir el esqueleto de sus biomoléculas) Heterótrofos Moléculas orgánicas Autótrofos CO2 ambiental Una fuente de hidrógeno (para reducir moléculas) Litótrofos H2O, H2S Organotrofos Moléculas orgánicas Un aceptor último de hidrógenos (para la liberación de energía) Aerobios O2 Anaerobios Una fuente primaria de energía (para hacer posibles las reducciones) Fotótrofos Luz Quimiótrofos Energía química Agua y sales minerales (N para construir proteínas)

5 AUTÓTROFOS (CO2) HETERÓTROFOS (Materia orgánica) LITÓTROFOS (H2O, H2S) ORGANÓTROFOS (Moléculas complejas) FOTÓTROFOS (Luz) QUIMIÓTROFOS (Energía química) FOTOLITÓTROFOS (bacterias fotosintéticas del azufre, vegetales con clorofila) FOTOORGANÓTROFOS (bacterias purpúreas no sulfurosas) QUIMIOLITÓTROFOS (bacterias quimiosintéticas) QUIMIOORGANÓTROFOS (otras bacterias, animales y hongos) FUENTE DE CARBONO FUENTE DE HIDRÓGENO FUENTE DE ENERGÍA AEROBIOS (Oxígeno) ANAEROBIOS (Otras sustancias) ÚLTIMO ACEPTOR DE H (e - ) Para fabricar proteínas SUMINISTRO DE NITRÓGENO Clases de organismos según su nutrición

6 NUTRICIÓN AUTÓTROFA FOTOSÍNTESIS QUIMIOSÍNTESIS OXIGÉNICA ANOXIGÉNICA FASE FOTOQUÍMICA O LUMINOSA FASE BIOSINTÉTICA U OSCURA: CICLO DE CALVIN FASE ACÍCLICA FASE CÍCLICA

7 VEGETALES Energía química PRINCIPIOS INMEDIATOS CLOROPLASTOS Nuestra vida en la Tierra depende de un proceso muy especial que tiene lugar en las algas y plantas verdes: FOTOSÍNTESIS

8 Proceso mediante el cual la materia inorgánica se transforma en orgánica y paralelamente se absorbe energía luminosa que se transforma en energía química, la cual queda almacenada en las sustancias orgánicas obtenidas. Existen dos tipos de fotosíntesis: Fotosíntesis oxigénica: el donador de electrones es el H 2 O por lo que en el proceso se desprende O 2, mientras que el aceptor de electrones es el NADP + Fotosíntesis anoxigénica: el donador de electrones es una sustancia distinta del agua, como por ejemplo H 2 S, así no se desprende O 2, y el aceptor de electrones es el NAD +

9 - Fijación del CO 2 atmosférico - Producción de energía (hidratos de carbono) - Liberación de O 2 (oxigénica) En la fotosíntesis: En todas las plantas superiores y algas la fotosíntesis se realiza en los CLOROPLASTOS. Los fotosintetizadores procariotas NO contienen cloroplastos sino estructuras membranosas similares. ¿Dónde se da la fotosíntesis?

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11 Generalidades de la fotosíntesis Tiene dos fases Fase luminosa Fase oscura Membrana de los tilacoides NADP+  NADPH Fotofosforilación (ATP) Membrana de los tilacoides NADP+  NADPH Fotofosforilación (ATP) Estroma Fijación del CO 2 Obtención de biomoléculas Gasto de ATP y NADPH Estroma Fijación del CO 2 Obtención de biomoléculas Gasto de ATP y NADPH

12 LA LUZ Y LOS PIGMENTOS La luz es una forma de energía radiante. La energía radiante es energía que se propaga en ondas. Hay varias formas de energía radiante ( ondas de radio, infrarrojas, ultravioletas, rayos X, etc.). Para sintetizar alimento, se usan únicamente las ondas de luz.

13 Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores constituyen el espectro visible.

14 Los electrones de una sustancia se encuentran en orbitales caracterizados por un determinado nivel energético. Lo normal es que ese estado sea lo más bajo posible y recibe el nombre de estado fundamental. Los electrones pueden excitarse, es decir ocupar orbitales de mayor contenido energético. Naturalmente, el paso de un estado fundamental a uno excitado requiere un aporte de energía, que puede provenir de la luz.

15 Como el estado excitado es inestable, cuando un electrón pasa a él, tiende a retornar al estado fundamental devolviendo energía: Puede devolverla como radiación luminosa (fluorescencia). También transfiriendo la excitación a otra molécula; el electrón originalmente excitado vuelve al estado fundamental y es uno de la otra molécula el que queda excitado. Pero aún queda otra posibilidad, ya que un electrón excitado puede cederse con más facilidad a un aceptor. En este caso, el resultado es que la sustancia que inicialmente se excitó queda oxidada y el aceptor reducido.

16 Transicion Energética Discreta Electrón en Estado excitado FOTON E = h  h = Cte. de Planck Estado Electronico Fundamental = 6.626 x 10 -34 J s ABSORCION DE LA ENERGIA LUMINICA (Fotones) Depende de frecuencia de la longitud de onda del FOTON m = Frecuencia  Longitud de onda c = 

17 Centro de reacción Moléculas antena Fotón Atrapan fotones de diferente longitud de onda. Contiene una molécula de clorofila a y los electrones que libera son enviados a la cadena de transporte electrónico. Cuando una molécula se excita transfiere energía a las cercanas por un proceso de resonancia y así hasta el centro de reacción. Fotosistema I (PSI) Fotosistema II (PSII) Localización Absorción maxima del centro de reacción Membranas de tilacoides no apilados Grana 700 nm 680 nm Fotosistemas: Están formados por una antena y un centro de reacción. La antena presenta unas 300 moléculas de pigmentos. El centro de reacción está formado por tres moléculas: 1.- una molécula de clorofila especial denominada clorofila diana. 2.- un aceptor primario de electrones 3.- un dador primario de electrones

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20 P A D En cada fotosistema los pigmentos actúan como antenas o colectores, absorbiendo la energía luminosa y transmitiéndola al llamado centro de reacción que contiene una molécula especial de clorofila a. Cuando la energía luminosa captada por los pigmentos, llega a las moléculas de clorofila a de los centros de reacción, éstas se excitan y ceden electrones a una molécula transportadora de electrones.

21 Hay varias clases de clorofila, las cuales, generalmente se designan como a, b, c y d. Algunas bacterias poseen una clase de clorofila que no está en las plantas ni en las algas. Sin embargo, todas las moléculas de clorofila contienen el elemento magnesio (Mg). Los autótrofos también poseen unos pigmentos llamados carotenoides que pueden ser de color anaranjado, amarillo o rojo. El color verde de la clorofila generalmente enmascara estos pigmentos. Los cuales, sin embargo, se pueden ver en las hojas durante el otoño, cuando disminuye la cantidad de clorofila. Los carotenoides también absorben luz pero son menos importantes que la clorofila en este proceso.

22 Pigmentos fotosintéticos Clorofilas Clorofila a (E. luminosa a E. química) Clorofila b (plantas) Clorofila C (diatomeas y protozoos) CarotenosXantofilasFicobilinas En algas rojas (eucariotas ) y algas verde-azuladas (procariotas) Contienen un cromóforo

23 ESTRUCTURA DE LA CLOROFILA Anillo de porfirina Cola de fitol Su función es absorber la luz Mantiene la clorofila integrada en la membrana fotosintética Los dobles enlaces alternativos permiten la descolocación de los electrones favoreciendo la pérdida de uno hacia un aceptor.

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25 Procesos que se llevan a cabo en la fase luminosa 1. Síntesis de ATP o fotofosforilación, que puede ser:  acíclica  cíclica (alternativa, genera ATP cuando abunda NADPH) 2. Síntesis de poder reductor (NADPH). 3. Fotolisis del agua. Implica transporte de electrones debido a la energía de la luz.

26 Ambos fotosistemas cooperan en el transporte de electrones desde el agua hasta el NADP + que capta dos electrones y un protón y se convierte en NADPH 2 H 2 O + 2 NADP +  2 NADPH + 2 H + + O 2 El par H 2 O/O 2 es un sistema de alto potencial redox, mientras que el par NADP + /NADPH es un sistema de bajo potencial redox. Como de forma espontánea los electrones circulan desde los sistemas de bajo potencial a los de alto potencial, este flujo se realiza en sentido inverso gracias a la energía de la luz

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28 Fot.IIP680Fot.IIP680 2e - Potencial Redox 2e - Fot.II * P680 * Fot.II * P680 * Feof. PQ Cit 2 Fotones de luz PC. Fot.IP700Fot.IP700 H+ 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) alFotosistema I

29 Fot.IIP680Fot.IIP680 H2OH2O H2OH2O 2H + 2e - Luz 1/2 O 2 Fotolisis del agua. Se rompen las moléculas de agua por acción de la luz. Se liberan protones (H + ), electrones (e - ) y oxígeno molecular (O 2 ) que es expulsado al exterior. De esta forma la clorofila recupera los electrones perdidos.

30 Potencial Redox Fot.IP700Fot.IP700 2 Fotones de luz NADP reductasa Fdx Fot.I P700* Fot.I P700* NADP+ NADPH 2e - Transporte de electrones. La luz actúa sobre la molécula de P700 (Fotosistema I), produciendo que un electrón sea elevado a un potencial más alto. Este electrón es aceptado por un aceptor primario. El electrón pasa nuevamente a una cadena de transportadores electrónicos y finalmente se combina con NADP +, que toma H del medio, es decir, del estroma y se reduce a NADPH + H +.

31 Sólo interviene el fotosistema I. No se reduce el NADP No se rompe el H 2 O: no se libera O 2. Sí se sintetiza ATP. Se activa cuando hay desequilibrio entre ATP y NADPH. Fotofosforilación cíclica

32 FASE LUMINOSA ACÍCLICA (esquema Z) FASE LUMINOSA CÍCLICA FOTOSISTEMA I FOTOFOSFORILACIÓN DEL ADP ADP + P i → ATP + H 2 O FOTOSISTEMA I Y II FOTÓLISIS DEL AGUA FOTOFOSFORILACIÓN DEL ADP FOTORREDUCCIÓN DEL NADP + ADP + P i → ATP + H 2 O H 2 O → ½ O 2 + 2H + + 2e - NADP + + 2H + + 2e - → NADPH + H +

33 BOMBEO DE PROTONES (H+) HACIA EL INTERIOR DEL TILACOIDE SÍNTESIS DE ATP (ATP sintasa)

34 En el cloroplasto se emplean ambos procesos indistintamente en todo momento. El que se emplee uno más que otro va a depender de las necesidades de la célula o lo que en realidad es lo mismo, de la presencia o ausencia de los substratos y de los productos que se generan. Así, si se consume mucho NADPH+ H + en la síntesis de sustancias orgánicas, habrá mucho NADP +, y será éste el que capte los electrones produciéndose la fotofosforilación acíclica. Si en el tilacoide hay mucho ADP y Pi y no hay NADP +, entonces se dará la fotofosforilación cíclica. Será el consumo por la planta de ATP y de NADPH+ H +, o, lo que es lo mismo, la existencia de los substratos ADP y NADP +, la que determinará uno u otro proceso.

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36 Fase oscura de la fotosíntesis: ciclo de Calvin La fijación del CO 2 se produce en tres fases: 1.Carboxilativa: se fija el CO 2 a una molécula de 5C. Fijación 2.Reductiva: PGA se reduce a PGAL utilizándose ATP y NADPH. Reducción 3.Sintética: de cada seis moléculas PGAL formadas 5 se utilizan para regenerar la Ribulosa 1,5BP y una será empleada para poder sintetizar moléculas de glucosa, etc… Regeneración

37 Ciclo de Calvin 6 GAP 5 GAP 3 RuP 3 RuBP 3 CO 2 6 PGA 6 BPG 6 GAP Ribulosa fosfato NADPH NADP + ATP ADP + P i ADP + P i ATP CO 2 1 GAP Ribulosa bifosfato Gliceraldehído - 3-fosfato 1,3-bifosfoglicérico 3-fosfoglicérico RUBISCO

38 12 Ácido 3-fosfoglicérico + 6 H 2 O 6 CO 2 6 RuDP 12 Ácido 1,3-difosfoglicérico 12 ATP 12 NADPH 12 Pi 12 Gliceraldehido-3-fosfato GLUCOSA Ruta de las Pentosas fosfato 6 ATP 6 Ribulosa 6-fosfato REGENERACIÓN 12 ADP FIJACIÓN REDUCCIÓN CARBOXILACIÓN 12 NADP + 6 ADP

39 Para formar una molécula de glucosa (6C) se necesitan fijar 6 CO 2 y gastar 18 ATP y 12 NADPH (formados previamente en la fase luminosa) Balance energético

40 Condiciones¿Dónde ? ¿Qué ocurre?Resultados Reacciones que capturan energía LuzTilacoides - La luz que incide sobre el Fotosistema II lanza electrones cuesta arriba. - Estos electrones son reemplazados por electrones de moléculas de H 2 O que liberan O 2 - Los electrones pasan a lo largo de la cadena de transporte de electrones, al Fotosistema I y, de este al NADP + que se reduce formando NADPH - Como resultado de este proceso se forma un gradiente de potencial electroquímico a partir del cual se produce ATP La energía de la luz se convierte en energía química que se almacena en enlaces de ATP y NADPH Reacciones de fijación del Carbono No requieren luz (aunque algunas enzimas son reguladas por ella) Estroma CICLO DE CALVIN BELSON: -El NADP + y el ATP de las fases anteriores se utilizan para reducir el CO 2. - Se produce Gliceraldehído fosfato a partir del cual pueden formarse glucosa y otros compuestos orgánicos La energía química del ATP y NADPH se usa para incorporar Carbono a moléculas orgánicas RESUMEN de la FOTOSÍNTESIS :

41 RUBISCO RuBisCO es la forma abreviada con que se designa a la ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa oxigenasa. Cataliza dos procesos opuestos: 1.La fijación del CO 2 (carboxilasa). 2.La fotorrespiración, en la que actúa como oxigenasa del mismo sustrato. Es un enzima compuesto de 8 subunidades. Sólo fija 3 moléculas de CO 2 por segundo (muy lenta comparada con otras enzimas). Por esto es tan abundante en los cloroplastos y puede alcanzar el 15% de sus proteínas, y de hecho, es la proteína más abundante en la biosfera.

42 RUBISCO: 1. Función CARBOXILASA: fijar el carbono del CO 2. 2. Función OXIGENASA: oxidación de la ribulosa 1,5 bifosfato a fosfoglicolato. Se produce CO 2.

43 Ruta del Glicolato

44 Las condiciones que conducen a la fotorrespiración son bastante comunes. El CO 2 no siempre se encuentra disponible para las células fotosintéticas de la planta. Entra en la hoja por los estomas, que se abren y se cierran, dependiendo, entre otros factores de la cantidad de agua. Cuando la planta está sometida a unas condiciones calurosas y secas, debe cerrar sus estomas para evitar la pérdida de agua. Esto provoca también una disminución del CO 2 y permite que el oxígeno producido en la fotosíntesis se acumule. También, cuando las plantas crecen muy juntas y el aire está muy calmado, el intercambio de gases entre el aire que rodea la hoja y la atmósfera global puede ser muy reducido. En estas condiciones, el aire cercano a las hojas de la planta activa tendrá concentraciones de CO 2 demasiado pequeñas para sus actividades fotosintéticas. Incluso si los estomas están abiertos, el gradiente de concentración entre el exterior de la hoja y el interior será tan poco importante, que muy poco CO 2 se podrá difundir hacia la hoja. La combinación de concentraciones bajas de CO 2 y altas concentraciones de oxígeno conduce a la fotorrespiración.

45 Las plantas C 4 presentan una anatomía foliar peculiar, conocida como anatomía de tipo Kranz o en corona. En el corte transversal de estas hojas se observan dos tipos de células fotosintéticas: unas grandes, que rodean a los haces conductores (a modo de “corona”) formando una vaina Otras que ocupan el mesófilo, menores y dispuestas por lo general más o menos radialmente alrededor de la vaina. Las plantas C 4

46 Vía C4 1.Es un proceso de fijación del CO 2 atmosférico, captado en las células del mesófilo, pero en vez de ir al ciclo de Calvin, el CO 2 reacciona con el PEP (Fosfoenolpiruvato). 2.El producto final entre el PEP y el CO 2 es el ácido oxalacético, que luego se convierte en malato. 3.El malato es llevado a las células de la vaina, en donde es descarboxilado, produciendo el CO 2 necesario para el ciclo de Calvin, además de ácido pirúvico. 4.Este último es enviado nuevamente al mesófilo en donde es transformado por medio de ATP en fosfoenolpiruvato (PEP), para quedar nuevamente disponible para el ciclo.

47 Las ventajas radican en el hecho de que al tener la Rubisco situada en las células de la vaina, se le impide reaccionar con O2 en situaciones en las cuales la concentración de CO 2 sea muy baja, por lo cual el CO 2 perdido a través de la fotorrespiración se reduce considerablemente. Incluso las moléculas de CO 2 expulsadas por la fotorrespiración son reutilizadas a través del PEP, que las captura en el mesófilo para ingresar en el ciclo de Calvin. Las plantas que usan esta vía para la fijación del carbono son denominadas C4, entre las cuales se distinguen el maíz, la caña de azúcar, la invasora Cynodon dactylon (Bermuda grass), el sorgo y el amaranto. La fijación de CO 2 por este sistema tiene un mayor coste energético que en las plantas de vía C3, pero se compensa por la casí nula fotorrespiración que presentan. Son especialmente eficientes en condiciones de altas temperaturas y baja humedad relativa (climas tropicales y sutropicales) Ventajas de las Plantas C4

48 El Metabolismo Ácido de las Crassulaceae (CAM) es un tipo de metabolismo que se da en plantas y que se descubrió en la familia de las Crassulaceae. El nombre de metabolismo ácido hace referencia a la acumulación de ácidos orgánicos durante la noche por las plantas que poseen este mecanismo de fijación de carbono. Esta vía metabólica es semejante a la vía C4, sin embargo en la vía CAM la separación de las dos carboxilaciones no es espacial, como ocurre en las plantas C4, sino temporal. Plantas CAM

49 Las plantas CAM tienen dos carboxilaciones separadas temporalmente: La primera se da en la noche cuando tienen los estomas abiertos. El CO 2 atmosférico se incorpora al fosfoenolpiruvato (PEP) que se transforma en oxalacetato y este en malato, que se almacena durante la noche. NOCHE Con la luz, los estomas se cierran (pérdida de agua) impidiendo la adquisición de CO 2. El ácido málico sale de la vacuola y se descarboxila liberando el CO 2, que va al ciclo de Calvin y ácido pirúvico el cual es devuelto al ciclo produciendo nuevamente PEP. DIA

50 La concentración elevada en el interior de CO 2 evita la fotorrespiración. Las plantas CAM suelen ser crasas y relegadas a ambientes secos. Su rendimiento total fotosintético es bajo (ya que la absorción de dióxido de carbono está limitado a la cantidad de ácido málico que se puede almacenar en la vacuola) por lo que son malas competidoras con las plantas C3 o C4. El mecanismo CAM le permite a la planta maximizar la eficiencia en el uso de agua, por lo tanto, las CAM tienen una ventaja competitiva en ambientes con poco agua. Ventajas de las Plantas CAM

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52 Factores que influyen en la fotosíntesis Concentración de CO 2. Intensidad lumínica (excepto fotooxidación). La cantidad de agua. Concentración de O 2. El color de la luz La temperatura. Cada especie muestra su intervalo óptimo con suficiente luz y CO 2. favorables: desfavorables: otros:

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56 Fotosíntesis anoxigénica 1.Proceso exclusivo de bacterias. 2.No se genera oxígeno 3.Las bacterias no poseen cloroplastos, realizan la fotosíntesis en los mesosomas 4.Solo tienen un fotosistema. 5.El transporte de electrones es cíclico. 6.Los pigmentos fotosintéticos son bacterioclorofila y carotenoides. 7.Solo se produce ATP. 8.El poder reductor cuando es necesario se obtiene por un transporte inverso de electrones (consumo de energía) y es en forma de NADH, no de NADPH 9.El dador de electrones no es H 2 O sino otros compuestos inorgánicos reducidos, por lo que no liberan O 2

57 Membranas lamelares de bacterias púrpura halófilas Bacterias verdes del azufre. Utilizan SH 2 O H 2. Desprenden S. Bacterias púrpuras del azufre. Utilizan SH 2. Acumulan el S en su interior. Bacterias púrpuras no del azufre. Utilizan moléculas orgánicas sencillas (pirúvico, láctico, etc.).

58 La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la Biosfera por varios motivos: 1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis. Posteriormente irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser finalmente transformada en materia propia por los diferentes seres vivos. 2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos 3. En la fotosíntesis se libera oxígeno que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante. 4. La fotosíntesis causó el cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora. 5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural. 6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis. LA FOTOSÍNTESIS MANTIENE LA VIDA EN LA TIERRA. Importancia biológica de la fotosíntesis

59 Quimiosíntesis Fuente de carbono  CO2 ambientalNutrición autótrofa no fotosintética La energía procede de reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas Exclusiva de bacterias Ciclos biogeoquímicos del Nitrógeno, del Azufre... Tipos Bacterias del nitrógeno Bacterias del azufre Bacterias del hierro Bacterias del hidrógeno

60 Las bacterias quimiolitotrófas tienen un papel crucial en el reciclado del N, C, y S en todo el planeta, puesto que convierten gases y sales sin utilidad para plantas y animales en compuestos orgánicos a su disposición: la conservación de la biosfera depende de su virtuosismo metabólico. Este tipo de nutrición autótrofa se da en grupos de bacterias que les permite independizarse del Sol como fuente universal de E. En los ecosistemas marinos, en las zonas afóticas el nivel de productores lo constituyen bacterias quimiosintéticas.

61 1.Oxidación del sustrato reducido y obtención de la energía: Se obtienen los coenzimas reducidos (NADH+ H + ) y el ATP gracias a la energía desprendida en la reacción de oxidación. 2.Fijación del CO 2 : Se produce la síntesis de materia orgánica por medio del ciclo de Calvin Fases de la quimiosíntesis Compuesto reducido Compuesto oxidado Reacciones exergónicas NADH+H + ATP CO 2 y H 2 O Materia orgánica Ciclo de Calvin Fase I Fase II

62 2 NH 4 + 3 O 2 2 NO 2 + 4 H + + 2 H 2 O + - Quimiosíntesis QUIMIOSÍNTESIS DEL NITRÓGENO QUIMIOSÍNTESIS DEL AZUFRE QUIMIOSÍNTESIS DEL HIERRO QUIMIOSÍNTESIS DEL HIDRÓGENO 2 NO 2 - 2 NO 2 + O 2 2 NO 3 - - H 2 S + 2 O 2 SO 4 2- + 2 H + HS - + O 2 + H + SO + H 2 O2 SO + 2 HO 2 + 3 O 2 2 SO 4 2- + 4 H + S 2 O 3 2- + H 2 O + 2 O 2 SO 4 2- + 2 H + 4 Fe 2+ + 4H + + O 2 4 Fe 3+ + 2 H 2 O6 H 2 + 2O 2 + CO 2 (CH 2 O) + 5 H 2 O5 H 2 + 2 HNO 3 N 2 + 6 H 2 O

63 ANABOLISMO DE GLÚCIDOS 1. Obtención de glucosa. Puede hacerse mediante dos procesos: –Gluconeogénesis. Formación de glucosa a partir de pequeñas moléculas precursoras, obtenidas a partir del alimento o por la degradación catabólica de las propias reservas. Se da en todas las células. –A partir del ciclo de Calvin. Se obtiene gliceraldehído 3-fosfato, que puede transformarse en glucosa siguiendo los mismos pasos del final de la gluconeogénesis. Sólo se da en las células autótrofas.

64 Gluconeogénesis En lo organismos es imprescindible asegurar los niveles adecuados de glucosa. Es fundamental la Gluconeogénesis porque sintetiza glucosa a partir de: ácido láctico, aminoácidos o algún metabolito del ciclo de Krebs. Ocurre en el hígado y en parte en el riñón No es exactamente inversa a la glucólisis. Algunas enzimas son glucolíticas y gluconeogénicas pero la Gluconeogénesis posee enzimas específicas.

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66 Gluconeogénesis ocurre principalmente en el hígado para fabricar glucosa para la sangre Almacén en hígado y músculos glucogenogénesis sangre

67 Balance de energía 2 Ácido pirúvico + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 2H + + 6 H 2 O → Glucosa + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD + La síntesis de glucosa es costosa para la célula en un sentido energético. Piruvirato Si la glucólisis pudiera actuar en sentido inverso, el gasto de energía sería mucho menor: Se consumen seis grupos fosfato de energía elevada (4 ATP y 2 GTP). 2 NADH 2 ATP

68 pirúvico gliceraldehido P fructosa di P glucosa 6 P glucosa 1 P ADP-glucosa Almidón (n glucosas) Almidón (n+1 glucosas) Ciclo de Calvin 6GAP 2. Obtención de polímeros de glucosa o de otras hexosas. Síntesis de almidón en las vegetales: Amilogénesis. Síntesis de glucógeno en las células animales: Glucogenogénesis

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70 Anabolismo de Lípidos Obtención de glicerina (glicerol 3 fosfato) –a partir de la dieta –síntesis de nuevo

71 La vía de síntesis de los ácidos grasos ocurre en el citoplasma, mientras que su oxidación sucede en la mitocondria. La síntesis de las grasas involucra la oxidación de NADPH. La acetil-CoA en la síntesis de la grasa esta temporalmente unida al complejo enzimático como malonil-CoA. La enzima que cataliza esta reacción, la acetil.Coa carboxilasa (ACC), es el sitio más importante de la regulación de la síntesis de ácidos grasos. Como otras enzimas que transfieren CO 2 a sustratos, la ACC requiere como co-factor a la biotina.

72 Obtención de ácidos grasos a partir de la dieta síntesis de nuevo

73 Síntesis de Triglicéridos

74 Síntesis de novo de aminoácidos

75 Metabolismo en una célula eucariota