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Tema 13: ANABOLISMO

      1.- FORMAS DE NUTRICIÓN DE LOS ORGANISMOS


      2.- FOTOSÍNTESIS (I): PIGMENTOS Y FOTOSISTEMAS


      3.- FOTOSÍNTESIS (II): FASE LUMÍNICA


      4.- FOTOSÍNTESIS (III): FASE OSCURA
ANTECEDENTES PAU:
2003 –5.- FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FOTOSÍNTESIS
       Junio : localización intracelular del Ciclo de Calvin;
2004 – Septiembre : fotofosforilación cíclica y no cíclica;
2005 – Junio : ciclo de Calvin, papel biológico, localización intracelular;
      6.- QUIMIOSÍNTESIS fotosíntesis y quimiosíntesis;
               diferencias entre
2007 – Septiembre : fotosíntesis, definición, ecuación básica del proceso y factores que influyen;
2008 – Junio : fase luminosa, compuestos sintetizados, fijación de CO2 y localización intracelular;
      7.- OTRAS RUTAS factores que influyen en su rendimiento;
               fotosíntesis, ANABÓLICAS
2009 – Junio : comparación entre el metabolismo autótrofo y el heterótrofo;
2009 – Septiembre : cloroplastos, esquema y estructuras implicadas en las fases de la fotosíntesis;
                      pigmentos fotosintéticos, función;
                      comparación entre fotosíntesis y quimiosíntesis;
2010 – Junio : Importancia de la fotosíntesis en el mantenimiento de la vida;
Tema 13: ANABOLISMO


1.- FORMAS DE NUTRICIÓN EN LOS ORGANISMOS
Cualquier organismo necesita para vivir:

1. Una fuente de CARBONO (para construir el esqueleto de sus biomoléculas)
        - CO2 ambiental AUTÓTROFOS
        - Moléculas orgánicas  HETERÓTROFOS
2. Una fuente de HIDRÓGENO (e-) (para reducir moléculas)
                 - H2O, H2S  LITÓTROFOS
                - Moléculas más complejas  ORGANÓTROFOS
3. Una fuente de ENERGÍA (para hacer posibles las reducciones)
                - Luz  FOTÓTROFOS
                - Energía química  QUIMIÓTROFOS
4. Un ACEPTOR FINAL DE ELECTRONES (para la liberación de energía)
                - O2  AEROBIOS
                 - OTRA SUSTANCIA  ANAEROBIOS
5. Un suministro de H2O y SALES MINERALES (N para construir proteínas)
Tema 13: ANABOLISMO




                                           FUENTE DE ENERGÍA


                           FOTÓTROFOS                          QUIMIÓTROFOS
                                  (Luz)                         (Energía química)

                         FOTOLITÓTROFOS
  LITÓTROFOS            (bacterias fotosintéticas del       QUIMIOLITÓTROFOS                AUTÓTROFOS
     (H2O, H2S)            azufre, vegetales con            (bacterias quimiosintéticas)         (CO2)
                                  clorofila)
                        FOTOORGANÓTROFO
                                                         QUIMIOORGANÓTROFOS
ORGANÓTROFOS                   S                                                           HETERÓTROFOS
                                                            (otras bacterias, animales y
(Moléculas complejas)    (bacterias purpúreas no                                           (Materia orgánica)
                                                                      hongos)
                               sulfurosas)


   FUENTE DE                                                                                FUENTE DE
   HIDRÓGENO                          ÚLTIMO ACEPTOR DE H (e-)
                                                                                            CARBONO

                             AEROBIOS                           ANAEROBIOS
                               (Oxígeno)                        (Otras sustancias)


                                    SUMINISTRO DE NITRÓGENO


                                            Para fabricar proteínas
Tema 13: ANABOLISMO
  Nuestra vida en la Tierra depende de un
proceso muy especial que tiene lugar en las
          algas y plantas verdes:                     Fuente
            FOTOSÍNTESIS                            primaria de
                                                                             Fuente de
                                                      energía
                                                                             hidrógeno
                                                          ?                       ?



                                                  Aceptor de H              Aceptor de H
                                                    oxidado                   reducido
        VEGETALES
                                                  Último
                                                  aceptor
                                   CLOROPLASTOS
                                                                              Energía
                                                   de H
                                                                              química
             Energía
             química                              Fuente de
                                                   carbono
                                                      ?
                                                                         Síntesis de
            PRINCIPIOS
           INMEDIATOS
                                                                        biomoléculas
Tema 13: ANABOLISMO
2.- PIGMENTOS Y FOTOSISTEMAS

Pigmentos fotosintéticos:

• Son moléculas que absorben luz y se sitúan en la membrana de los tilacoides formando los
                   FOTOSISTEMAS (junto con proteínas específicas)
Tema 13: ANABOLISMO




 Pigmentos fotosintéticos:


• TIPOS DE PIGMENTOS:
     - CLOROFILA a, b y c
     - CAROTENOIDES
• Cada pigmento incluye un cromóforo: grupo químico capaz de absorber una longitud de onda
del espectro visible.
• Cada pigmento capta la luz de determinada longitud de onda permitiendo un amplio rango de
captación energética.
• Cuanta mayor sea la variedad de pigmentos que tiene un cloroplasto, mayor eficiencia en la
absorción de luz mostrará.
• ESTRUCTURA DE LA CLOROFILA:
     • Anillo de porfirina: absorbe la luz, los e- forman una nube a su alrededor
     • Cadena hidrófoba de fitol: mantiene a la clorofila en la membrana fotosintética
• EXCITACIÓN DE PIGMENTOS:              Excitación  10-15 seg.         Liberación 10-12 seg.
     • Fotones  Pigmentos captan energía  excitación (cambio en la distribución de e-)
     • Pigmentos vuelven a su estado inicial  liberación de energía química + Q + fluorescencia
Tema 13: ANABOLISMO




La Radiación Fotosintéticamente Activa
         PAR = 400-700 nm
-La energía de 1 fotón (= cuanto de luz) es
mayor en el extremo VIOLETA que en el
ROJO
- 1 mol de fotones = 1 Einstein = 6.1023
fotones
- La energía de 1Einstein = 170-300 kJ
- En el extremo del INFRARROJO o
MICROONDAS la energía de 1Einstein es
demasiado pequeña
- En el extremo del ULTRAVIOLETA o
RAYOS X 1Einstein tiene tanta energía
que puede dañar proteínas y nucleicos.



LAS PLANTAS UTILIZAN LA LUZ VISIBLE
      PARA HACER FOTOSÍNTESIS
Tema 13: ANABOLISMO
 Fotosistemas:

• SON: conjunto de pigmentos fotosintéticos (≈ 300) + proteínas específicas
• Actúan a modo de ANTENA para atrapar fotones de diferente longitud de onda
• ¿Cómo captan los fotones?
    • Un pigmento se excita al captar un fotón
    • La energía “rebota” sobre pigmentos cercanos
        (patata caliente entre las manos)
    • Finalmente llega a mol. especiales de Clorofila a  CENTRO DE REACCIÓN

                                         ¿Por qué son especiales estas moléculas de
                                         Clorofila a del CENTRO DE REACCIÓN?
                                            Cuando absorben la energía, se oxidan



                                      transfieren e- a un Aceptor Primario de Electrones



                                       Inicio de la Cadena de Transporte de Electrones
Fotosistemas:                                               Tema 13: ANABOLISMO




  TIPOS DE FOTOSISTEMAS:
   Fotosistema I (PS I):
      En membranas de tilacoides no apilados en contacto con el estroma
      Centro Reacción: 2 Clorofilas-a P700 (máx. absorción a 700 nm de λ)
   Fotosistema II (PS II):
      En los grana
      Centro Reacción: 2 Clorofilas-a P680 (máx. absorción a 680 nm de λ)
Tema 13: ANABOLISMO

 FOTOSÍNTESIS
     FASE
   LUMÍNICA
 Conjunto de reacciones dependientes de luz
 LUGAR: membranas tilacoidales
 OBJETIVOS:
    • Los e- liberados en los PS se utilizan para NADP+NADPH
    • Cadenas Transportadora de e-  Energía  síntesis ATP (FOTOFOSFORILACIÓN)
    FASE
   OSCURA
 Conjunto de reacciones INdependientes de luz
 LUGAR: estroma
 OBJETIVO:
    • Se aprovecha la ENERGÍA y PODER REDUCTOR para obtener biomoléculas
      (FIJACIÓN DEL CARBONO)
Tema 13: ANABOLISMO
3.- FASE LUMÍNICA

                    H2O (raíz)




                                  Fotólisis del H2O



                                 2H+         2e-             O



                                            Base de la vida AEROBIA
                                                   del planeta
Tema 13: ANABOLISMO


FASES :

• Una vez que los fotones de la luz excitan los dos fotosistemas   y producen la fotólisis del H O:
                                                                                               2


     2e- excitados salen del PS-II y son captados por la FEOFITINA

         (Estos 2e- son reemplazados por otros dos liberados por la fotólisis del H2O)
     Los e- pasan a varias moléculas de PLASTOQUINONA y de ahí al CITOCROMO b6f

     Simultáneamente otros 2e- han salido del PS-I y han sido captados por FITOQUINONA A0

     Los 2e- captados por la feofitina se desplazan hasta el PSI reemplazando los e- perdidos.
     Los 2e- captados por la fitoquinona A0 llegan hasta el NADP+ y se sintetiza NADPH.
     El movimiento de los e- a través de los transportadores permite al CITOCROMO b6f utilizar
    la energía que estos liberan para transportar H+ en contra de un gradiente electroquímico,
    desde el estroma hacia el espacio tilacoidal.
     Este gradiente es aprovechado por la ATP-sintetasa para fosforilar ATP.
Tema 13: ANABOLISMO




             Al absorber energía, algunos e- pasan a niveles energéticos superiores en los
-0,4         aceptores primarios de e-. La vuelta a la posición primitiva desprende energía que
             excita a una molécula contigua y continúa el proceso.
                                           Ao
                                                           A1
-0,2                                                                        Fx
                                                                                       FA
                                          Ao                                                       FB
                                                        A1                                                 Ferredoxina
                                                                           Fx                                            NADPH
                                                                                      FA
                                                                                                  FB
  0                                                                                                        Ferredoxina

                       Feofitina                                                                                         NADP+
+0,2          Feofitina                                                    2e -
                                     QA

            Luz                 QA
                                                QB
+0,4
                         2e -             QB
            H2O                                        Cit b6f
           Fotólisis                             Cit b6f              Pc
+0,6                                 ADP + Pi
              2e -                                                                   P700
                                                                 Pc                  PS I
              P680                                                                                      Fotones
                                                 ATP
              PS II
+0,8                                 Fotones
                                                                           En los tilacoides aislados,
                                                                           máxima absorción a 700
       En los grana, máxima                                                            nm
        absorción a 680 nm
Tema 13: ANABOLISMO
Fotofosforilación (síntesis de ATP) :
• Es prácticamente idéntica a la de la mitocondria
     Los H+ van de la matriz mitocondrial  espacio intermembrana
     Los H+ vuelven espacio intermembrana  matriz mitocondrial (ATP-sintetasa)
• Puede ser CÍCLICA ( PS-II al PS-I) y NO-CÍCLICA ( PS-I)
     Los H+ van del estroma  membrana tilacoidal
     Los H+ vuelven membrana tilacoidal  estroma (ATP-sintetasa)

Fotofosforilación NO cíclica:
      Es el “camino” explicado hasta ahora
          Excitación PS-II  Feofitina  Plastoquinonas  Citocromo b6f  PS-I  Fitoquinona A0 
          Síntesis de NADPH y ATP
      El complejo ATP-sintetasa se localiza en la cara estromática de la membrana tilacoidal
      Los H+ son bombeados hacia el interior del tilacoide a través del Citocromo b6f  se crea
     un gradiente electroquímico  se genera fuerza protomotriz
      Los H+ atraviesan la ATP-sintetasa hacia el estroma, fosforilando ADP + Pi  ATP

                    (4H+  1ATP)
Tema 13: ANABOLISMO
 fotofos forilación no cíclica
 Estroma                                        H+          Luz
     Luz                OH -                                                                               ATP
                                         H+                           NADP+
                                                     OH -                                      ADP + Pi          H+
                                                             H+                  NADPH
               OH -                 OH -

                                                                         Fe

                               QA                       Membrana
                                           Cit b6f       tilacoidal
                       P680                                              P700
                                    QB

                2e-                                               Pc     PS I
                          PS II
  H2O                                                                           H+
                                              H+             H+                          H+

  Espacio               2 H+                                                              H+
 tilacoidal
              1/2 O2
Se produce en las membranas tilacoidales.
La energía captada permite romper la molécula de H2O que produce O2, libera H+ y e-. Los e-
liberados sustituyen a los excitados por la luz que sirven para reducir el NADP+ fabricar NADPH
y, simultáneamente, fabricar ATP. Se utilizan 4H+ para fabricar un ATP.
Intervienen los 2 fotosistemas, y los e- que liberan no regresan a ellos
Tema 13: ANABOLISMO




Fotofosforilación cíclica:

    Puede ocurrir que haya transporte cíclico de e- independiente del PS-II:

                           Fotones estimulan el PS-I




                           Transferencia e- a la FERREDOXINA  no se llega a formar NADPH




                           Transferencia e- al CITOCROMO b6f  H+ al interior tilacoide
                                                             se forma ATP
                                                             no se rompe H2O
Tema 13: ANABOLISMO
 fotofos forilación cíclica

 Se produce en las membranas tilacoidales.
 No se reduce NADP+ a NADPH, ni se rompen moléculas de H2O por lo que no se produce O2.
 Sólo intervienen el fotosistema I (P700) que al excitarse deslocaliza los e- hacia la ferredoxina y,
 desde esta, al Cit b6f que sí transporta H+ hacia el interior de los tilacoides.
 Se utilizan 4H+ para fabricar un ATP pasando por la ATPasa.
                           H+
                                                                                     Luz
      Estroma
                                                                      Fe


                                                                    e-
                             Cit b6f
                                                                      PS I




           Espacio                                  Pc
          tilacoidal
                             H+
Tema 13: ANABOLISMO
 4.- FASE OSCURA (Ciclo de Calvin o C3)

 Conjunto de reacciones cíclicas INdependientes de luz
 LUGAR: estroma
 OBJETIVO:
    • Se aprovecha la ENERGÍA (ATP) y PODER REDUCTOR (NADPH) obtenidos
    en la fase luminosa para sintetizar glúcidos sencillos
      (FIJACIÓN DEL CARBONO)
 FASES:
    • Compuesto inicial: ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP) (compuesto de 5C)

    • RuBP +   CO2  ácido 3-fosfoglicérico (PGA) (compuesto de 3C  vía C ) 3




  Ribulosa 1,5 bisfosfato carboxilasa oxigenasa
                  (RUBISCO)
  • PGA  6 moléculas de gliceraldehído-3-fosfato (GAP)  5 moléculas se reciclan a RuBP
                                                           1 molécula se usa para sintetizar
                                                            glúcidos en el citosol
 NADPH  NADP+
 ATP  ADP + Pi (obtenidos en la fase luminosa)
                                                  GLUCOSA       Gluconeogénesis      FRUCTOSA
Tema 13: ANABOLISMO

fas e os cura (C ic lo de C alvin)
A partir del CO2 se fabrican monosacáridos utilizando el ATP y NADPH fabricados anteriormente.
Se produce en el estroma.
No necesita luz pero es un proceso             3CO2
                                                CO     3C
muy costoso que utiliza la energía
almacenada anteriormente.                               RUBISCO
                                                                                                          
                                                                          3-fosfoglicérico      ATP
                                                                             6 PGA                        6
                                       3Ribulosa
                                         RuBP
                                        bifosfato
                         ADP + Pi
                                                                                                       ADP + Pi
                                                  35
La RUBISCO o Ribulosa                              =                      63      1,3-bifosfoglicérico
bisfosfato carboxilasa es la                                                                 6 BPG            
                                                 15C                     =18C
enzima más abundante del        3                                                                             6
planeta.                                                                                             NADPH
                               ATP     Ribulosa
                                         3 RuP
El CO2 es una molécula muy              fosfato
oxidada y debe reducirse para                                              Gliceraldehído             NADP+
fabricar el GAP (G3P) que después                                              6 GAP
                                                                              -3-fosfato
                                                  Gliceraldehído
podrá servir para fabricar glucosa                    5 GAP
                                                     -3-fosfato
en la gluconeogénesis.
Son necesarios 2 ciclos completos para poder sintetizar 2
                                                                   1 GAP
GAP que se utilizarán para fabricar 1 glucosa:                      1 GAP
                                                                                     GLUCOSA
6 CO2 + 18 ATP + 12 NADPH  1glucosa + 18 ADP + 12 NADP      +
                                                                     3C
Tema 13: ANABOLISMO

  RESUMEN de la FOTOSÍNTESIS :

               Condiciones            ¿Dónde?             ¿Qué ocurre?                       Resultados

Reacciones            Luz             Tilacoides   - La luz que incide sobre el           La energía de la luz
    que                                            Fotosistema II lanza electrones        se convierte en
 capturan                                          cuesta arriba.                         energía química que
                                                   - Estos electrones son
  energía                                          reemplazados por electrones de
                                                                                          se almacena en
                                                   moléculas de H2O que liberan O2        enlaces de ATP y
                                                   - Los electrones pasan a lo largo de   NADPH
                                                   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
Reacciones    No requieren luz        Estroma      CICLO DE CALVIN BELSON:                La energía química
de fijación      (aunque algunas                   -El NADP+ y el ATP de las fases        del ATP y NADPH se
    del       enzimas son reguladas                anteriores se utilizan para reducir    usa para incorporar
                     por ella)                     el CO2.
 Carbono                                                                                  Carbono a
                                                   - Se produce Gliceraldehído fosfato
                                                   a partir del cual pueden formarse
                                                                                          moléculas orgánicas
                                                   glucosa y otros compuestos
                                                   orgánicos
Tema 13: ANABOLISMO
B A LA NC E E NE RG É TIC O
 • La obtención de moléculas de azúcar tiene un elevado consumo energético
      Para sintetizar 1 HEXOSA a partir de 6 CO2, se requieren:
           12 NADPH
         18 ATP
6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + 18 ATP  1 Hexosa + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi

 FOTORRE S PIRA C IÓN
                       Ribulosa 1,5 bisfosfato carboxilasa oxigenasa   invierte su actividad
  • Se da cuando la
                                      (RUBISCO)                        (Fija O2 y desprende CO2)

   • Disminuye la eficiencia fotosintética
   • Puede ocurrir cuando [O2] > [CO2] (p.e. cierre de estomas por altas temperaturas)
Tema 13: ANABOLISMO
FOTORRE S PIRA C IÓN
                     La RUBISCO es una enzima compleja capaz de realizar la reacción
                     en sentido contrario, consumiendo O2. Se reduce la eficiencia de la
                     fotosíntesis.
                                        RuBP + O2  Ácido glicólico


                                  Ribulosa 1,5 bisfosfato carboxilasa oxigenasa
                                                  (RUBISCO)
                      Esto puede ocurrir cuando la [CO2] < [O2]: por ejemplo, si se cierran
                      los estomas porque hace calor o hay poco agua en el suelo, entonces
                      no entra CO2 del exterior y tampoco puede salir el exceso de O2
                      producido por la planta en la fotosíntesis.

 Las Plantas C 4 han conseguido reducir este problema almacenando el CO2 en ciertos
 tejidos de sus hojas (mesófilo) y la RUBISCO en otra zona diferente de manera que
 mantienen la relación entre las concentraciones de los dos gases en condiciones adecuadas
 para evitar la fotorrespiración. Esto implica cierto gasto de ATP pero resulta beneficiosa en el
 rendimiento final. Este es el caso del maíz y la caña de azúcar
 Las Plantas C A M o Crasuláceas son plantas de hojas suculentas típicas de ambientes
 calurosos y secos que han innovado otro sistema de optimizar el proceso fotosintético y
 reducir la pérdida de agua:
 - Por la noche, abren los estomas y almacenan el CO2 mediante el sistema C4
 - Durante el día, cierran los estomas, liberan el CO2 almacenado y se produce la fotosíntesis
Tema 13: ANABOLISMO


5.- FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FOTOSÍNTESIS

                                                           200                                                                       123 lux
                                                           180
     El aumento de CO2                                     160                                                                       21,9 lux




                                      mm3 de O2/hora
                                                           140
           incrementa el                                   120
       rendimiento de la                                   100
    fotosíntesis. Hay un                                    80                                                                       6,31 lux
        valor máximo de                                     60
                                                            40
  asimilación para cada                                                                                                              1,74 lux
                                                            20
              organismo.                                     0                                                                       0,407 lux
                                                              0     5        10             15              20           25         30
                                                                                    Concentración de CO2 (mol/l)



                                                         100
                                                                                  0,5% O2
     El aumento de O2
                            Asimilación de CO2 (mol/l)




                                                         80
  disminuye la eficacia                                                                                               20% O2
  de la fotosíntesis. Se                                 60

             produce la                                  40
      fotorrespiracíón
                                                         20
(RUBISCO invierte su
actividad durante el día,
                                                          0
fija O2 y desprende CO2)                                       0   10         20                 30              40            50
                                                                        Intensidad de la luz (x10 erg/cm /seg)
                                                                                                 4      2
Tema 13: ANABOLISMO




                                    Intensidad fotosintética
    Al disminuir la humedad se
           produce una sensible
 disminución de la fotosíntesis,
    se cierran los estomas para
reducir la pérdida de agua y se
  reduce la asimilación de CO2.

                                                                                        Humedad




                                                               400
                                                               350
                                   mm3 de O2/hora




                                                               300

   El rendimiento fotosintético                                250
                                                               200
 aumenta con la temperatura
                                                               150
  hasta un punto máximo que
                                                               100
 es la Tª óptima de actividad
                                                               50
                  enzimática.                                   0
                                                                     0   10   20   30     40         10   20     30   40
                                                                                   Temperatura ( C)
                                                                                                 o
Tema 13: ANABOLISMO




                                                            Intensidad fotosintética
    La fotosíntesis es proporcional a
      la intensidad de luz hasta un
                                                                                                                              Planta de sol
     punto en el que su rendimiento
                                                                                                            Planta de
            se estabiliza según cada
                                                                                                             sombra
                            pigmento.

                                                                                                        Intensidad luminosa
                                          Tasa relativa de fotosíntesis


                                                                          120
                                                                          100

  Longitud de onda. El rendimiento                                                     80
óptimo se realiza con luz roja (680 nm)                                                60
 o azul (400 nm). Por encima de 700                                                    40
nm deja de actuar el PSII y disminuye
                                                                                       20
            bruscamente.
                                                                                       0
                                                                                            400   500                   600            700
                                                                                                   Longitud de onda (nm)
Tema 13: ANABOLISMO
   6.- QUIMIOSÍNTESIS

 Nutrición AUTÓTROFA que no depende de luz, sino de energía química que obtiene
de la oxidación de sustancias inorgánicas sencillas  QUIMIOLITÓTROFOS
 Exclusivo de BACTERIAS
 Se clasifica en:

     QUIMIOSÍNTESIS DEL NITRÓGENO


     QUIMIOSÍNTESIS DEL AZUFRE



     QUIMIOSÍNTESIS DEL HIERRO



     QUIMIOSÍNTESIS DEL HIDRÓGENO
Tema 13: ANABOLISMO


 QUIMIOSÍNTESIS DEL NITRÓGENO

                                      +                    --
                                  2 NH4 + 3 O2         2 NO2 + 4 H+ + 2 H2O
                                                                         -                 -
                                                                   2 NO2 + O2          2 NO3

                           Son bacterias distribuidas en suelos y aguas.
                           Oxidan amoniaco (NH3) produciendo nitrito (NO2) y
  N ros ona e ropaa
   it om s u e             nitrato (NO3)

Contribuyen al ciclo del nitrógeno enriqueciendo el suelo con nitratos,                             N robatr w ds yi
                                                                                                     it ce inogra k
nutriente esencial para las plantas que incorporan el N a la cadena trófica.

 QUIMIOSÍNTESIS DEL AZUFRE
                       H2S + 2 O2       SO42- + 2 H+            2 SO + 2 HO2 + 3 O2      2 SO42- + 4 H+

                       HS - + O2 + H+     SO + H2O               S2O32- + H2O + 2 O2     SO42- + 2 H+

                         Utilizan el S y son capaces de vivir en las sulfataras,
                         emanaciones volcánicas ricas en este elemento.
                         Se utilizan para descalcificar suelos (ya que producen
                         H2SO4 que acidifica los suelos)
 Tiomrga ana ibie is
 h a rit m ns
Tema 13: ANABOLISMO


 QUIMIOSÍNTESIS DEL HIERRO
      4 Fe2+ + 4H+ + O2     4 Fe3+ + 2 H2O




                                  Tiobailu fe
                                  h c l s rrooxidans

Aprovechan la energía de oxidación de
        Fe (ferroso)  Fe (férrico)
Abundan en aguas residuales de muchas minas.


                             QUIMIOSÍNTESIS DEL HIDRÓGENO
                                       6 H2 + 2O2 + CO2     (CH2O) + 5 H2O

                                            5 H2 + 2 HNO3    N2 + 6 H 2 O

                          Capaces de utilizar H2 y, algunas de ellas, pueden utilizar CO2 como
                          fuente de carbono por lo que serían autótrofas facultativos.
      Mroc csde rificns
       ic ocu nit a
Tema 13: ANABOLISMO
  7.- OTRAS RUTAS ANABÓLICAS

 G luc oneogénes is
• Síntesis de GLUCOSA en organismos heterótrofos a partir de:
      • Ácido láctico
      • Aminoácidos
      • Metabolitos del ciclo de Krebs
• OBJETIVO: mantener los niveles adecuados de glucosa para satisfacer los requerimientos
metabólicos del organismo.
• Tiene lugar en hígado y parte del riñón.
• Este proceso no sigue siempre el camino inverso de la glucolisis pero sí participan algunas
enzimas.
• BALANCE ENERGÉTICO:
     • Cuesta más producir glucosa a partir del ácido láctico que lo que se obtiene en su
     degradación.
     • Es ventajosa ya que evita la excesiva acumulación de ácido láctico en las células
     musculares cuando hay insuficiente oxigenación.
Gluconeogénes is
      Vs
   Glucólis is
Tema 13: ANABOLISMO

   G luc ogenogénes is

• OBJETIVO: almacenar el exceso de GLUCOSA de la dieta en forma de GLUCÓGENO en las
células hepáticas.
• El proceso está mediado por la hormona INSULINA
         (hormona producida en el páncreas y que disminuye la [glucosa] en sangre)
• Si hay un exceso de glucosa también puede seguir otras rutas tras degradarse a Acetil-CoA
en la glucólisis:
   - ser convertido en ácidos grasos
   - oxidarse en el ciclo de Krebs
   - participar en la síntesis de aminoácidos


   G lucogenólis is
• OBJETIVO: degradación del GLUCÓGENO de células hepáticas para liberar GLUCOSA
• El proceso está mediado por la hormona GLUCAGÓN
          (hormona producida en el páncreas y que promueve la degradación de glucógeno
          en glucosa, que pasa a la sangre)
Tema 13: ANABOLISMO




GLUCOGENÓLISIS   GLUCOGENOGÉNESIS
Tema 13: ANABOLISMO
Tema 13: ANABOLISMO


 S íntes is de aminoácidos
  • Generalmente tomamos los aminoácidos en la dieta ingiriendo proteínas de otros animales,
  de las plantas o los hongos  no todos los podemos obtener de la dieta
  • Los aminoácidos que una especie animal no puede sintetizar son llamados esenciales y el
  organismo decimos que es auxótrofo.
  • Los humanos somos auxótrofos para 9 aminoácidos esenciales
  • PARA SER SINTETIZADOS ES NECESARIO:
      - Una fuente de nitrógeno
       (captado de la atmósfera y transformado a NO3 por bacterias del N)

      - El esqueleto carbonatado procede de múltiples intermediarios de la glucólisis y el ciclo
      de Krebs.
Tema 13: ANABOLISMO




 Y como llevamos 2 temas sin dejar de hablar de la GLUCOSA…

¡¡VAMOS A HACER UNA ACTIVIDAD DE FINAL DE BLOQUE!!

        ¡¡¡¡Cantar la CANCIÓN DE LA GLUCOSA!!!!

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  • 1. Tema 13: ANABOLISMO 1.- FORMAS DE NUTRICIÓN DE LOS ORGANISMOS 2.- FOTOSÍNTESIS (I): PIGMENTOS Y FOTOSISTEMAS 3.- FOTOSÍNTESIS (II): FASE LUMÍNICA 4.- FOTOSÍNTESIS (III): FASE OSCURA ANTECEDENTES PAU: 2003 –5.- FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FOTOSÍNTESIS Junio : localización intracelular del Ciclo de Calvin; 2004 – Septiembre : fotofosforilación cíclica y no cíclica; 2005 – Junio : ciclo de Calvin, papel biológico, localización intracelular; 6.- QUIMIOSÍNTESIS fotosíntesis y quimiosíntesis; diferencias entre 2007 – Septiembre : fotosíntesis, definición, ecuación básica del proceso y factores que influyen; 2008 – Junio : fase luminosa, compuestos sintetizados, fijación de CO2 y localización intracelular; 7.- OTRAS RUTAS factores que influyen en su rendimiento; fotosíntesis, ANABÓLICAS 2009 – Junio : comparación entre el metabolismo autótrofo y el heterótrofo; 2009 – Septiembre : cloroplastos, esquema y estructuras implicadas en las fases de la fotosíntesis; pigmentos fotosintéticos, función; comparación entre fotosíntesis y quimiosíntesis; 2010 – Junio : Importancia de la fotosíntesis en el mantenimiento de la vida;
  • 2. Tema 13: ANABOLISMO 1.- FORMAS DE NUTRICIÓN EN LOS ORGANISMOS Cualquier organismo necesita para vivir: 1. Una fuente de CARBONO (para construir el esqueleto de sus biomoléculas) - CO2 ambiental AUTÓTROFOS - Moléculas orgánicas  HETERÓTROFOS 2. Una fuente de HIDRÓGENO (e-) (para reducir moléculas) - H2O, H2S  LITÓTROFOS - Moléculas más complejas  ORGANÓTROFOS 3. Una fuente de ENERGÍA (para hacer posibles las reducciones) - Luz  FOTÓTROFOS - Energía química  QUIMIÓTROFOS 4. Un ACEPTOR FINAL DE ELECTRONES (para la liberación de energía) - O2  AEROBIOS - OTRA SUSTANCIA  ANAEROBIOS 5. Un suministro de H2O y SALES MINERALES (N para construir proteínas)
  • 3. Tema 13: ANABOLISMO FUENTE DE ENERGÍA FOTÓTROFOS QUIMIÓTROFOS (Luz) (Energía química) FOTOLITÓTROFOS LITÓTROFOS (bacterias fotosintéticas del QUIMIOLITÓTROFOS AUTÓTROFOS (H2O, H2S) azufre, vegetales con (bacterias quimiosintéticas) (CO2) clorofila) FOTOORGANÓTROFO QUIMIOORGANÓTROFOS ORGANÓTROFOS S HETERÓTROFOS (otras bacterias, animales y (Moléculas complejas) (bacterias purpúreas no (Materia orgánica) hongos) sulfurosas) FUENTE DE FUENTE DE HIDRÓGENO ÚLTIMO ACEPTOR DE H (e-) CARBONO AEROBIOS ANAEROBIOS (Oxígeno) (Otras sustancias) SUMINISTRO DE NITRÓGENO Para fabricar proteínas
  • 4. Tema 13: ANABOLISMO Nuestra vida en la Tierra depende de un proceso muy especial que tiene lugar en las algas y plantas verdes: Fuente FOTOSÍNTESIS primaria de Fuente de energía hidrógeno ? ? Aceptor de H Aceptor de H oxidado reducido VEGETALES Último aceptor CLOROPLASTOS Energía de H química Energía química Fuente de carbono ? Síntesis de PRINCIPIOS INMEDIATOS biomoléculas
  • 5. Tema 13: ANABOLISMO 2.- PIGMENTOS Y FOTOSISTEMAS Pigmentos fotosintéticos: • Son moléculas que absorben luz y se sitúan en la membrana de los tilacoides formando los FOTOSISTEMAS (junto con proteínas específicas)
  • 6. Tema 13: ANABOLISMO Pigmentos fotosintéticos: • TIPOS DE PIGMENTOS: - CLOROFILA a, b y c - CAROTENOIDES • Cada pigmento incluye un cromóforo: grupo químico capaz de absorber una longitud de onda del espectro visible. • Cada pigmento capta la luz de determinada longitud de onda permitiendo un amplio rango de captación energética. • Cuanta mayor sea la variedad de pigmentos que tiene un cloroplasto, mayor eficiencia en la absorción de luz mostrará. • ESTRUCTURA DE LA CLOROFILA: • Anillo de porfirina: absorbe la luz, los e- forman una nube a su alrededor • Cadena hidrófoba de fitol: mantiene a la clorofila en la membrana fotosintética • EXCITACIÓN DE PIGMENTOS: Excitación  10-15 seg. Liberación 10-12 seg. • Fotones  Pigmentos captan energía  excitación (cambio en la distribución de e-) • Pigmentos vuelven a su estado inicial  liberación de energía química + Q + fluorescencia
  • 7. Tema 13: ANABOLISMO La Radiación Fotosintéticamente Activa PAR = 400-700 nm -La energía de 1 fotón (= cuanto de luz) es mayor en el extremo VIOLETA que en el ROJO - 1 mol de fotones = 1 Einstein = 6.1023 fotones - La energía de 1Einstein = 170-300 kJ - En el extremo del INFRARROJO o MICROONDAS la energía de 1Einstein es demasiado pequeña - En el extremo del ULTRAVIOLETA o RAYOS X 1Einstein tiene tanta energía que puede dañar proteínas y nucleicos. LAS PLANTAS UTILIZAN LA LUZ VISIBLE PARA HACER FOTOSÍNTESIS
  • 8. Tema 13: ANABOLISMO Fotosistemas: • SON: conjunto de pigmentos fotosintéticos (≈ 300) + proteínas específicas • Actúan a modo de ANTENA para atrapar fotones de diferente longitud de onda • ¿Cómo captan los fotones? • Un pigmento se excita al captar un fotón • La energía “rebota” sobre pigmentos cercanos (patata caliente entre las manos) • Finalmente llega a mol. especiales de Clorofila a  CENTRO DE REACCIÓN ¿Por qué son especiales estas moléculas de Clorofila a del CENTRO DE REACCIÓN? Cuando absorben la energía, se oxidan transfieren e- a un Aceptor Primario de Electrones Inicio de la Cadena de Transporte de Electrones
  • 9. Fotosistemas: Tema 13: ANABOLISMO TIPOS DE FOTOSISTEMAS:  Fotosistema I (PS I):  En membranas de tilacoides no apilados en contacto con el estroma  Centro Reacción: 2 Clorofilas-a P700 (máx. absorción a 700 nm de λ)  Fotosistema II (PS II):  En los grana  Centro Reacción: 2 Clorofilas-a P680 (máx. absorción a 680 nm de λ)
  • 10. Tema 13: ANABOLISMO FOTOSÍNTESIS FASE LUMÍNICA  Conjunto de reacciones dependientes de luz  LUGAR: membranas tilacoidales  OBJETIVOS: • Los e- liberados en los PS se utilizan para NADP+NADPH • Cadenas Transportadora de e-  Energía  síntesis ATP (FOTOFOSFORILACIÓN) FASE OSCURA  Conjunto de reacciones INdependientes de luz  LUGAR: estroma  OBJETIVO: • Se aprovecha la ENERGÍA y PODER REDUCTOR para obtener biomoléculas (FIJACIÓN DEL CARBONO)
  • 11. Tema 13: ANABOLISMO 3.- FASE LUMÍNICA H2O (raíz) Fotólisis del H2O 2H+ 2e- O Base de la vida AEROBIA del planeta
  • 12. Tema 13: ANABOLISMO FASES : • Una vez que los fotones de la luz excitan los dos fotosistemas y producen la fotólisis del H O: 2  2e- excitados salen del PS-II y son captados por la FEOFITINA (Estos 2e- son reemplazados por otros dos liberados por la fotólisis del H2O)  Los e- pasan a varias moléculas de PLASTOQUINONA y de ahí al CITOCROMO b6f  Simultáneamente otros 2e- han salido del PS-I y han sido captados por FITOQUINONA A0  Los 2e- captados por la feofitina se desplazan hasta el PSI reemplazando los e- perdidos.  Los 2e- captados por la fitoquinona A0 llegan hasta el NADP+ y se sintetiza NADPH.  El movimiento de los e- a través de los transportadores permite al CITOCROMO b6f utilizar la energía que estos liberan para transportar H+ en contra de un gradiente electroquímico, desde el estroma hacia el espacio tilacoidal.  Este gradiente es aprovechado por la ATP-sintetasa para fosforilar ATP.
  • 13. Tema 13: ANABOLISMO Al absorber energía, algunos e- pasan a niveles energéticos superiores en los -0,4 aceptores primarios de e-. La vuelta a la posición primitiva desprende energía que excita a una molécula contigua y continúa el proceso. Ao A1 -0,2 Fx FA Ao FB A1 Ferredoxina Fx NADPH FA FB 0 Ferredoxina Feofitina NADP+ +0,2 Feofitina 2e - QA Luz QA QB +0,4 2e - QB H2O Cit b6f Fotólisis Cit b6f Pc +0,6 ADP + Pi 2e - P700 Pc PS I P680 Fotones ATP PS II +0,8 Fotones En los tilacoides aislados, máxima absorción a 700 En los grana, máxima nm absorción a 680 nm
  • 14. Tema 13: ANABOLISMO Fotofosforilación (síntesis de ATP) : • Es prácticamente idéntica a la de la mitocondria  Los H+ van de la matriz mitocondrial  espacio intermembrana  Los H+ vuelven espacio intermembrana  matriz mitocondrial (ATP-sintetasa) • Puede ser CÍCLICA ( PS-II al PS-I) y NO-CÍCLICA ( PS-I)  Los H+ van del estroma  membrana tilacoidal  Los H+ vuelven membrana tilacoidal  estroma (ATP-sintetasa) Fotofosforilación NO cíclica:  Es el “camino” explicado hasta ahora Excitación PS-II  Feofitina  Plastoquinonas  Citocromo b6f  PS-I  Fitoquinona A0  Síntesis de NADPH y ATP  El complejo ATP-sintetasa se localiza en la cara estromática de la membrana tilacoidal  Los H+ son bombeados hacia el interior del tilacoide a través del Citocromo b6f  se crea un gradiente electroquímico  se genera fuerza protomotriz  Los H+ atraviesan la ATP-sintetasa hacia el estroma, fosforilando ADP + Pi  ATP (4H+  1ATP)
  • 15. Tema 13: ANABOLISMO  fotofos forilación no cíclica Estroma H+ Luz Luz OH - ATP H+ NADP+ OH - ADP + Pi H+ H+ NADPH OH - OH - Fe QA Membrana Cit b6f tilacoidal P680 P700 QB 2e- Pc PS I PS II H2O H+ H+ H+ H+ Espacio 2 H+ H+ tilacoidal 1/2 O2 Se produce en las membranas tilacoidales. La energía captada permite romper la molécula de H2O que produce O2, libera H+ y e-. Los e- liberados sustituyen a los excitados por la luz que sirven para reducir el NADP+ fabricar NADPH y, simultáneamente, fabricar ATP. Se utilizan 4H+ para fabricar un ATP. Intervienen los 2 fotosistemas, y los e- que liberan no regresan a ellos
  • 16. Tema 13: ANABOLISMO Fotofosforilación cíclica:  Puede ocurrir que haya transporte cíclico de e- independiente del PS-II: Fotones estimulan el PS-I Transferencia e- a la FERREDOXINA  no se llega a formar NADPH Transferencia e- al CITOCROMO b6f  H+ al interior tilacoide  se forma ATP  no se rompe H2O
  • 17. Tema 13: ANABOLISMO  fotofos forilación cíclica Se produce en las membranas tilacoidales. No se reduce NADP+ a NADPH, ni se rompen moléculas de H2O por lo que no se produce O2. Sólo intervienen el fotosistema I (P700) que al excitarse deslocaliza los e- hacia la ferredoxina y, desde esta, al Cit b6f que sí transporta H+ hacia el interior de los tilacoides. Se utilizan 4H+ para fabricar un ATP pasando por la ATPasa. H+ Luz Estroma Fe e- Cit b6f PS I Espacio Pc tilacoidal H+
  • 18. Tema 13: ANABOLISMO 4.- FASE OSCURA (Ciclo de Calvin o C3)  Conjunto de reacciones cíclicas INdependientes de luz  LUGAR: estroma  OBJETIVO: • Se aprovecha la ENERGÍA (ATP) y PODER REDUCTOR (NADPH) obtenidos en la fase luminosa para sintetizar glúcidos sencillos (FIJACIÓN DEL CARBONO)  FASES: • Compuesto inicial: ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP) (compuesto de 5C) • RuBP + CO2  ácido 3-fosfoglicérico (PGA) (compuesto de 3C  vía C ) 3 Ribulosa 1,5 bisfosfato carboxilasa oxigenasa (RUBISCO) • PGA  6 moléculas de gliceraldehído-3-fosfato (GAP)  5 moléculas se reciclan a RuBP  1 molécula se usa para sintetizar glúcidos en el citosol NADPH  NADP+ ATP  ADP + Pi (obtenidos en la fase luminosa) GLUCOSA Gluconeogénesis FRUCTOSA
  • 19. Tema 13: ANABOLISMO fas e os cura (C ic lo de C alvin) A partir del CO2 se fabrican monosacáridos utilizando el ATP y NADPH fabricados anteriormente. Se produce en el estroma. No necesita luz pero es un proceso 3CO2 CO 3C muy costoso que utiliza la energía almacenada anteriormente. RUBISCO  3-fosfoglicérico ATP 6 PGA 6 3Ribulosa RuBP bifosfato ADP + Pi ADP + Pi 35 La RUBISCO o Ribulosa = 63 1,3-bifosfoglicérico bisfosfato carboxilasa es la 6 BPG   15C =18C enzima más abundante del 3 6 planeta. NADPH ATP Ribulosa 3 RuP El CO2 es una molécula muy fosfato oxidada y debe reducirse para Gliceraldehído NADP+ fabricar el GAP (G3P) que después 6 GAP -3-fosfato Gliceraldehído podrá servir para fabricar glucosa 5 GAP -3-fosfato en la gluconeogénesis. Son necesarios 2 ciclos completos para poder sintetizar 2 1 GAP GAP que se utilizarán para fabricar 1 glucosa: 1 GAP GLUCOSA 6 CO2 + 18 ATP + 12 NADPH  1glucosa + 18 ADP + 12 NADP + 3C
  • 20. Tema 13: ANABOLISMO  RESUMEN de la FOTOSÍNTESIS : Condiciones ¿Dónde? ¿Qué ocurre? Resultados Reacciones Luz Tilacoides - La luz que incide sobre el La energía de la luz que Fotosistema II lanza electrones se convierte en capturan cuesta arriba. energía química que - Estos electrones son energía reemplazados por electrones de se almacena en moléculas de H2O que liberan O2 enlaces de ATP y - Los electrones pasan a lo largo de NADPH 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 Reacciones No requieren luz Estroma CICLO DE CALVIN BELSON: La energía química de fijación (aunque algunas -El NADP+ y el ATP de las fases del ATP y NADPH se del enzimas son reguladas anteriores se utilizan para reducir usa para incorporar por ella) el CO2. Carbono Carbono a - Se produce Gliceraldehído fosfato a partir del cual pueden formarse moléculas orgánicas glucosa y otros compuestos orgánicos
  • 21. Tema 13: ANABOLISMO B A LA NC E E NE RG É TIC O • La obtención de moléculas de azúcar tiene un elevado consumo energético  Para sintetizar 1 HEXOSA a partir de 6 CO2, se requieren:  12 NADPH  18 ATP 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + 18 ATP  1 Hexosa + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi  FOTORRE S PIRA C IÓN Ribulosa 1,5 bisfosfato carboxilasa oxigenasa invierte su actividad • Se da cuando la (RUBISCO) (Fija O2 y desprende CO2) • Disminuye la eficiencia fotosintética • Puede ocurrir cuando [O2] > [CO2] (p.e. cierre de estomas por altas temperaturas)
  • 22. Tema 13: ANABOLISMO FOTORRE S PIRA C IÓN La RUBISCO es una enzima compleja capaz de realizar la reacción en sentido contrario, consumiendo O2. Se reduce la eficiencia de la fotosíntesis. RuBP + O2  Ácido glicólico Ribulosa 1,5 bisfosfato carboxilasa oxigenasa (RUBISCO) Esto puede ocurrir cuando la [CO2] < [O2]: por ejemplo, si se cierran los estomas porque hace calor o hay poco agua en el suelo, entonces no entra CO2 del exterior y tampoco puede salir el exceso de O2 producido por la planta en la fotosíntesis. Las Plantas C 4 han conseguido reducir este problema almacenando el CO2 en ciertos tejidos de sus hojas (mesófilo) y la RUBISCO en otra zona diferente de manera que mantienen la relación entre las concentraciones de los dos gases en condiciones adecuadas para evitar la fotorrespiración. Esto implica cierto gasto de ATP pero resulta beneficiosa en el rendimiento final. Este es el caso del maíz y la caña de azúcar Las Plantas C A M o Crasuláceas son plantas de hojas suculentas típicas de ambientes calurosos y secos que han innovado otro sistema de optimizar el proceso fotosintético y reducir la pérdida de agua: - Por la noche, abren los estomas y almacenan el CO2 mediante el sistema C4 - Durante el día, cierran los estomas, liberan el CO2 almacenado y se produce la fotosíntesis
  • 23. Tema 13: ANABOLISMO 5.- FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FOTOSÍNTESIS 200 123 lux 180 El aumento de CO2 160 21,9 lux mm3 de O2/hora 140 incrementa el 120 rendimiento de la 100 fotosíntesis. Hay un 80 6,31 lux valor máximo de 60 40 asimilación para cada 1,74 lux 20 organismo. 0 0,407 lux 0 5 10 15 20 25 30 Concentración de CO2 (mol/l) 100 0,5% O2 El aumento de O2 Asimilación de CO2 (mol/l) 80 disminuye la eficacia 20% O2 de la fotosíntesis. Se 60 produce la 40 fotorrespiracíón 20 (RUBISCO invierte su actividad durante el día, 0 fija O2 y desprende CO2) 0 10 20 30 40 50 Intensidad de la luz (x10 erg/cm /seg) 4 2
  • 24. Tema 13: ANABOLISMO Intensidad fotosintética Al disminuir la humedad se produce una sensible disminución de la fotosíntesis, se cierran los estomas para reducir la pérdida de agua y se reduce la asimilación de CO2. Humedad 400 350 mm3 de O2/hora 300 El rendimiento fotosintético 250 200 aumenta con la temperatura 150 hasta un punto máximo que 100 es la Tª óptima de actividad 50 enzimática. 0 0 10 20 30 40 10 20 30 40 Temperatura ( C) o
  • 25. Tema 13: ANABOLISMO Intensidad fotosintética La fotosíntesis es proporcional a la intensidad de luz hasta un Planta de sol punto en el que su rendimiento Planta de se estabiliza según cada sombra pigmento. Intensidad luminosa Tasa relativa de fotosíntesis 120 100 Longitud de onda. El rendimiento 80 óptimo se realiza con luz roja (680 nm) 60 o azul (400 nm). Por encima de 700 40 nm deja de actuar el PSII y disminuye 20 bruscamente. 0 400 500 600 700 Longitud de onda (nm)
  • 26. Tema 13: ANABOLISMO 6.- QUIMIOSÍNTESIS  Nutrición AUTÓTROFA que no depende de luz, sino de energía química que obtiene de la oxidación de sustancias inorgánicas sencillas  QUIMIOLITÓTROFOS  Exclusivo de BACTERIAS  Se clasifica en:  QUIMIOSÍNTESIS DEL NITRÓGENO  QUIMIOSÍNTESIS DEL AZUFRE  QUIMIOSÍNTESIS DEL HIERRO  QUIMIOSÍNTESIS DEL HIDRÓGENO
  • 27. Tema 13: ANABOLISMO  QUIMIOSÍNTESIS DEL NITRÓGENO + -- 2 NH4 + 3 O2 2 NO2 + 4 H+ + 2 H2O - - 2 NO2 + O2 2 NO3 Son bacterias distribuidas en suelos y aguas. Oxidan amoniaco (NH3) produciendo nitrito (NO2) y N ros ona e ropaa it om s u e nitrato (NO3) Contribuyen al ciclo del nitrógeno enriqueciendo el suelo con nitratos, N robatr w ds yi it ce inogra k nutriente esencial para las plantas que incorporan el N a la cadena trófica.  QUIMIOSÍNTESIS DEL AZUFRE H2S + 2 O2 SO42- + 2 H+ 2 SO + 2 HO2 + 3 O2 2 SO42- + 4 H+ HS - + O2 + H+ SO + H2O S2O32- + H2O + 2 O2 SO42- + 2 H+ Utilizan el S y son capaces de vivir en las sulfataras, emanaciones volcánicas ricas en este elemento. Se utilizan para descalcificar suelos (ya que producen H2SO4 que acidifica los suelos) Tiomrga ana ibie is h a rit m ns
  • 28.
  • 29. Tema 13: ANABOLISMO  QUIMIOSÍNTESIS DEL HIERRO 4 Fe2+ + 4H+ + O2 4 Fe3+ + 2 H2O Tiobailu fe h c l s rrooxidans Aprovechan la energía de oxidación de Fe (ferroso)  Fe (férrico) Abundan en aguas residuales de muchas minas.  QUIMIOSÍNTESIS DEL HIDRÓGENO 6 H2 + 2O2 + CO2 (CH2O) + 5 H2O 5 H2 + 2 HNO3 N2 + 6 H 2 O Capaces de utilizar H2 y, algunas de ellas, pueden utilizar CO2 como fuente de carbono por lo que serían autótrofas facultativos. Mroc csde rificns ic ocu nit a
  • 30. Tema 13: ANABOLISMO 7.- OTRAS RUTAS ANABÓLICAS  G luc oneogénes is • Síntesis de GLUCOSA en organismos heterótrofos a partir de: • Ácido láctico • Aminoácidos • Metabolitos del ciclo de Krebs • OBJETIVO: mantener los niveles adecuados de glucosa para satisfacer los requerimientos metabólicos del organismo. • Tiene lugar en hígado y parte del riñón. • Este proceso no sigue siempre el camino inverso de la glucolisis pero sí participan algunas enzimas. • BALANCE ENERGÉTICO: • Cuesta más producir glucosa a partir del ácido láctico que lo que se obtiene en su degradación. • Es ventajosa ya que evita la excesiva acumulación de ácido láctico en las células musculares cuando hay insuficiente oxigenación.
  • 31. Gluconeogénes is Vs Glucólis is
  • 32. Tema 13: ANABOLISMO  G luc ogenogénes is • OBJETIVO: almacenar el exceso de GLUCOSA de la dieta en forma de GLUCÓGENO en las células hepáticas. • El proceso está mediado por la hormona INSULINA (hormona producida en el páncreas y que disminuye la [glucosa] en sangre) • Si hay un exceso de glucosa también puede seguir otras rutas tras degradarse a Acetil-CoA en la glucólisis: - ser convertido en ácidos grasos - oxidarse en el ciclo de Krebs - participar en la síntesis de aminoácidos  G lucogenólis is • OBJETIVO: degradación del GLUCÓGENO de células hepáticas para liberar GLUCOSA • El proceso está mediado por la hormona GLUCAGÓN (hormona producida en el páncreas y que promueve la degradación de glucógeno en glucosa, que pasa a la sangre)
  • 35. Tema 13: ANABOLISMO  S íntes is de aminoácidos • Generalmente tomamos los aminoácidos en la dieta ingiriendo proteínas de otros animales, de las plantas o los hongos  no todos los podemos obtener de la dieta • Los aminoácidos que una especie animal no puede sintetizar son llamados esenciales y el organismo decimos que es auxótrofo. • Los humanos somos auxótrofos para 9 aminoácidos esenciales • PARA SER SINTETIZADOS ES NECESARIO: - Una fuente de nitrógeno (captado de la atmósfera y transformado a NO3 por bacterias del N) - El esqueleto carbonatado procede de múltiples intermediarios de la glucólisis y el ciclo de Krebs.
  • 36. Tema 13: ANABOLISMO Y como llevamos 2 temas sin dejar de hablar de la GLUCOSA… ¡¡VAMOS A HACER UNA ACTIVIDAD DE FINAL DE BLOQUE!! ¡¡¡¡Cantar la CANCIÓN DE LA GLUCOSA!!!!