2. Es la parte constructiva del metabolismo que 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.
Se realiza mediante reacciones de reducción.
Estas moléculas sintetizadas pueden:
Formar parte de la propia estructura de la célula.
Constituir biocatalizadores.
Ser almacenadas y utilizada como fuente de energía.
Ser exportadas al exterior de la célula.
ANABOLISMO
3. Anabolismo
ENERGÍA DISPONIBLE
PARA LAS FUNCIONES
CELULARES
ENERGÍA DEL SOL
FOTOSÍNTESIS
PRODUCCIÓN DE
OXIGENO Y MOS
NECESIDAD DE
AGUA Y CO2
LIBERACIÓN DE
AGUA Y CO2
RESPIRACIÓN
CELULAR
NECESIDAD DE
OXÍGENO Y MOS
CIRCULACIÓN GENERAL DE LA
ENERGÍA Y MATERIA EN LOS SERES
VIVOS
ENTRADA DE ENERGÍA
SALIDA DE ENERGÍA
PÉRDIDA EN FORMA DE
CALOR
ANABOLISMO AUTÓTROFO
CATABOLISMO
ENERGÍA PARA EL
ANABOLISMO
HTERÓTROFO
EXCRECIÓN
SALIDA DE MATERIA
INDIVIDUO
SALIDA DE MATERIA
ECOSISTEMA
ANAB
HETEROT
4. ANABOLISMO: TIPOS
La mayoría de las rutas anabólicas son comunes a
todas las células, tanto autótrofas como
heterótrofas.
Esas rutas comunes constituyen el anabolismo
heterótrofo y parten de materia orgánica
sencilla.
Hay una parte del anabolismo que es exclusiva de
células autótrofas.
Esas rutas constituyen el anabolismo autótrofo y
parten de materia inorgánica para transformarla
en materia orgánica simple.
5. ANABOLISMO AUTÓTROFO
ANABOLISMO HETERÓTROFO
FOTOSÍNTESIS QUIMIOSÍNTESIS
Transformación de moléculas
orgánicas sencillas en otras de mayor
complejidad.
Lo realizan todas las células
Paso de moléculas
inorgánicas,
a moléculas orgánicas
sencillas.
Sólo lo realizan las
células autótrofas
TIPOS DE ANABOLISMO
6. Fotosíntesis:
Se utiliza la energía luminosa del Sol.
La realizan las plantas, las algas y las
bacterias fotosintéticas.
Quimiosíntesis:
Se utiliza la energía procedente de la
oxidación (reacción exergónica) de algún
compuesto inorgánico.
Sólo la utilizan algunas bacterias llamadas
quimiosintéticas.
ANABOLISMO AUTÓTROFO
11. Consiste en convertir la energía luminosa
proveniente del sol en energía química que
queda almacenada en los enlaces de la
materia orgánica.
Este proceso sólo es posible gracias a los
pigmentos fotosintéticos que, al recibir los
fotones de luz, utilizan su energía para
activar alguno de sus electrones y
transferirlos a otros átomos, iniciando una
serie de reacciones químicas que
constituyen la fotosíntesis
Hay dos tipos de fotosíntesis:
CONCEPTO Y TIPOS
Oxigénica
Anoxigénica
12. TIPOS DE FOTOSÍNTESIS: OXIGÉNICA
En ella, los e- para las reacciones de
reducción se obtienen a partir del agua que
los cede en forma de H2.
Se desprende O2 según la reacción:
H2O 2H+ + 2e- + ½ O2
La realizan las plantas, algas y algunas
bacterias (cianobacterias).
Gracias a ella, nuestra atmósfera primitiva
pasó de ser reductora a ser oxidante y aún
sigue recibiendo O2 por este medio.
13. TIPOS DE FOTOSÍNTESIS:
ANOXIGÉNICA
Los e- para la reducción no se toman del agua,
sino de alguna otra sustancia como H2S,
isopropanol, ácido láctico o H2 directamente.
H2S 2H+ + 2e- + S
No se libera Oxígeno, sino que se forman
precipitados de Azufre, agua o nada, si el
dador ha sido H2.
Es la forma más primitiva de fotosíntesis.
La realizan algunas bacterias (sulfurosas,
purpúreas, etc.)
17. LA LUZ Y SU ESPECTRO
Cuando un rayo de luz atraviesa un prisma, se
descompone en diferentes longitudes de onda,
siendo visibles para el ojo humano las
comprendidas entre 400 y 700 nm.
Para sintetizar materia orgánica, se usan
únicamente las ondas de luz visible.
18. LOS PIGMENTOS
Los pigmentos fotosintéticos son moléculas que
están unidas a proteínas de la membranas de los
tilacoides.
Los pigmentos más abundantes son:
En plantas y algas, clorofilas (verdes) y
carotenoides (naranja, amarillo o rojo)
En bacterias, bacterioclorofila.
El color verde de la clorofila enmascara el resto
de los pigmentos, aunque se pueden ver en las
hojas durante el otoño, cuando disminuye la
cantidad de clorofila.
19. Los pigmentos fotosintéticos presentan
enlaces covalentes dobles y sencillos
alternados.
Esto hace que existan electrones libres que
precisan muy poca energía para excitarse y
ascender a niveles energéticos superiores.
Les basta con recibir la energía luminosa para
hacerlo.
También tienen mucha facilidad para liberar
dicha energía descendiendo al nivel
energético original.
LOS PIGMENTOS
20. LOS PIGMENTOS
Al estar muy próximos los pigmentos,
la energía captada por uno puede ser
transferida a otro.
El proceso continúa hasta llegar a un
pigmento capaz de transferir los
electrones a otras moléculas,
iniciando así una reacción química
similar a la cadena de transporte de
e- del catabolismo.
21. Los tilacoides,
normalmente, presentan
un aspecto de sacos o
vesículas aplanadas
(grana) unidas por
vesículas alargadas
(lamelas).
LOS PIGMENTOS
Los pigmentos están en el
interior de los
cloroplastos, en unas
membranas especializadas,
los tilacoides.
23. La clorofila está formada por un anillo
porfirínico con un átomo de magnesio en el
centro, asociado a un alcohol de cadena larga
llamado fitol.
Hay varias clases de clorofila, las cuales,
generalmente se designan como a, b, c y d,
siendo las más abundantes la a y la b.
Algunas bacterias poseen una clase de clorofila
(bacterioclorofila) que no está en las plantas ni
en las algas.
LA CLOROFILA
25. Los carotenoides son isoprenoides..
Pueden ser de dos tipos: carotenos que son
rojos y xantofilas que son anaranjados.
CANTHAXANTHINA
ASTAXANTHINA
CAROTENOIDES
27. Un fotosistema es un complejo
formado por proteínas transmembrana
y pigmentos.
Está formado por dos subunidades
funcionales:
Antena: complejo captador de luz
Centro de reacción.
Se encuentran en la membrana de los
tilacoides.
FOTOSISTEMAS
29. FOTOSISTEMAS: CENTRO DE
REACCIÓN
El centro de reacción hay dos moléculas:
clorofila diana: son dos moléculas de clorofila
especial que al recibir la luz se excita y
transfiere electrones a la siguiente sustancia
que es:
un aceptor primario de electrones que será
también dador de electrones de otra
sustancia e inicia la cadena.
Además es necesario un dador primario que
repone el electrón perdido por la clorofila diana.
Está fuera del Fotosistema.
31. Como hemos dicho, existen dos tipos de
fotosistemas:
El fotosistema I (FSI),
Está asociado a moléculas de clorofila a y,
en menor proporción, b.
Estos pigmentos absorben longitudes de
ondas largas (700 nm) y se conoce a todo el
fotosistema como P700.
Se localiza preferentemente en las
membranas de los tilacoides lamelares o
estromáticos (no apilados en grana).
FOTOSISTEMAS
32. FOTOSISTEMAS
El fotosistema II (FSII),
Está asociado a moléculas de
clorofila a y b en igual
proporción.
Estos pigmentos absorben luz de
680 nm. por eso se denomina
P680.
Se localiza en los tilacoides de
los grana.
33. FOTOSISTEMA I
No puede romper la molécula de
agua.
Se asocia con la reducción del
NADP.
Utiliza como dador de e- al PSII .
Es el único que interviene en la
fotosíntesis cíclica.
35. FOTOSISTEMA II
Utiliza el agua como dador de e-
Rompe la molécula de agua (de la que toma
los e-) para reponer los e- cedidos por la
clorofila diana.
Se asocia con el desprendimiento del
oxígeno desprendido de la rotura del agua
No interviene en la fotosíntesis cíclica.
39. Los dos fotosistemas se encuentran
conectados por moléculas transportadoras
de e- de la membrana tilacoide que se mueven
entre ambos.
De todas ellas la más importante es el
citocromo bf ya que es el que aprovecha la
energía del paso de e- para introducir
protones del estroma al espacio tilacoidal,
creando la diferencia de pH necesaria para
que los protones tiendan a volver al estroma
formar ATP.
FOTOSISTEMAS
41. Fase luminosa. Reacciones que dependen de
la luz
Ocurren en la membrana de los tilacoides.
La incidencia de la luz en los fotosistemas y el
transporte de e- a que da lugar, provoca tres
procesos:
Fotorreducción de NADP a NADPH.
Fotolisis del agua.
Fotofosforilación de ADP a ATP.
FASES DE LA FOTOSÍNTESIS
42. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS
Fase oscura.
Reacciones fotoindependientes, pero
que se realizan en presencia de luz
(imprescindible para activar la enzima
RUBISCO).
Ocurren a nivel del estroma.
Se usa la energía (ATP) y poder
reductor (NADPH) de la fase luminosa
para reducir, añadiendo H2, al dióxido de
carbono y obtener moléculas orgánicas.
45. La fase luminosa o fotoquímica puede
presentarse en dos modalidades:
con transporte acíclico de electrones.
Se necesitan los dos fotosistemas el I y
el II.
Solo se da en fotosíntesis oxigénica.
con transporte cíclico de electrones.
Sólo se necesita el fotosistema I.
Se da tanto en fotosíntesis anoxigénica y,
en condiciones especiales, en la oxigénica.
FASE LUMINOSA
47. Consta de tres procesos
fundamentales:
Fotorreducción. Por transporte de
electrones al NADP que se reduce a
NADPH.
Fotolisis del agua. Con
desprendimiento de Oxígeno.
Fotofosforilación de ADP para dar
ATP.
FASE LUMINOSA ACÍCLICA
49. Los dos fotosistemas (PS) son
excitados a la vez por sendos fotones
por lo que liberan dos electrones cada
uno.
Estos electrones irán pasando de una
sustancia a otra, como veremos.
Cada fotosistema (PS) tiene que
recibir electrones de un dador para
recuperar los cedidos.
TRANSPORTE DE ELECTRONES
(FOTORREDUCCIÓN).
50. Cuando incide un fotón en el PSI (P700) al
recibir la luz, el PS se excita y pasa un electrón
a un órbita más energética y salta hacia una
cadena de sustancias que se lo ceden.
Una es la ferredoxina-NADP-reductasa que
reduce al NADP al cederle los electrones.
El NADP con los electrones y con dos protones
del estroma se reduce a NADPH
Este NADPH constituye el poder reductor que
queda en el estroma y se usará en la fase
oscura.
LOS ELECTRONES DEL PS I
51. ¿Cómo se rellena el hueco dejado por
el electrón en el PSI?
La iluminación del PSII (PS 680)
provoca la excitación y emisión de
electrones que, después de pasar por
una cadena de transporte, serán
cedidos al PSI, reponiendo los que
había perdido.
El PS II es el dador del PSI
LOS ELECTRONES DEL PS I
52. LOS ELECTRONES DEL PS I
Recorrido de
los electrones
del PS I
Fotorreducción
53. LOS ELECTRONES DEL PS II
Al incidir la luz sobre el PS II, éste se excita
y pierde dos electrones hacia el primer
aceptor.
Como ya vimos, los electrones liberados por el
PS II pasan a través de una cadena de
sustancias (situada en la membrana tilacoidal)
que los cederán al PS I para reponer los que
éste liberó a la vez que los del PS II.
En su camino hacia el PS I, los electrones
liberados por PS II pasan por la
plastoquinona y por el citocromo b6/f.
54. LOS ELECTRONES DEL PS II
La plastoquinona solo puede transportar
Hidrógeno (electrones más protones) por lo
que coge H+ del estroma para formar H con
los e-
El citocromo solo puede transportar e- por lo
que suelta los H+ en el lumen del tilacoide (el
interior de los grana y las lamelas).
El citocromo b6/f cede los electrones a una
plastocianina, y ésta al complejo PS I que
repone así los que ha perdido.
55. LOS ELECTRONES DEL PS II
Recorrido de los
electrones del
PS II
Salida de
protones por
citocromo
b6/f
57. Cómo se rellena el hueco de e- del PSII?
A la vez que un fotón incide en el PSII, se
rompen las moléculas de agua por acción de
la luz.
Se liberan protones (H+), electrones (e-) y
oxígeno molecular (O2) que es expulsado al
exterior.
Los electrones pasan a sustituir los
perdidos por el PSII.
FOTÓLISIS DEL AGUA
61. El interior del tilacoide tiene muchos más H+
que el estroma, pues a los bombeados por el
citocromo se unen los provenientes de la
fotolisis del agua.
Se crea una diferencia de pH entre el interior
del tilacoide y el estroma.
No hay diferencia de potencial en este caso
porque la membrana tilacoide es muy
permeable a iones de Cl- y Mg2+ que lo regulan.
FOTOFOSFORILACIÓN
62. FASE LUMINOSA ACÍCLICA
Para compensar esta diferencia de pH, los
protones salen del tilacoide hacia el
estroma atravesando la ATP-sintetasa,
cuyo centro catalítico está orientado hacia
el estroma.
Con el paso de H+ a su través, la ATP-
sintetasa, fabrica ATP a partir de ADP+Pi
Tanto el NADPH como el ATP serán
utilizados en la fase oscura o ciclo de
Calvin.
65. Sólo interviene el fotosistema I.
No se reduce el NADP
No se rompe el H2O por lo que no se
libera O2
Se crea un flujo de electrones que, en
cada vuelta, da lugar a síntesis de ATP, al
volver a introducir los H+ en el estroma.
Su finalidad es generar todo el ATP
necesario para realizar la fase oscura
posterior.
FASE LUMINOSA CÍCLICA
66. En las bacterias que realizan fotosíntesis
anoxigénica, es la única fase luminosa que
se produce.
En las células que realizan la fotosíntesis
oxigénica se lleva a cabo cuando en los
cloroplastos no hay suficiente NADP.
En ese caso, la fase luminosa acíclica se
detiene ya que requiere NADP para
recibir los electrones del PSI.
FASE LUMINOSA CÍCLICA
67. Al detenerse la fase luminosa acíclica no
se produce todo el ATP necesario para la
fase oscura.
Dicho ATP se produce, entonces mediante
la luminosa cíclica que genera ATP sin
necesidad de NADP.
También se cree que se puede realizar
para fabricar ATP para otras necesidades
celulares diferentes al ciclo de Calvin y
que no requieren NADPH.
FASE LUMINOSA CÍCLICA
68. Al incidir la luz sobre el PS I, la clorofila P 700
libera los dos electrones al aceptor primario.
Se inicia una cadena de transporte de e- que
impulsa protones del estroma al interior del
tilacoide.
Al no haber NADP para recibir los e-, la cadena de
transporte electrónico se los acaba cediendo de
nuevo a la clorofila P700 que los recupera.
Al volver de nuevo los protones del tilacoide al
estroma, lo hacen a través de la ATP-sintetasa
provocando la síntesis de ATP.
FASE LUMINOSA CÍCLICA
74. FASE OSCURA
Consiste en la síntesis de moléculas
orgánicas sencillas por reducción de
moléculas inorgánicas, utilizando el poder
reductor del NADPH y la energía del ATP
obtenidos en la fase luminosa.
Se realiza en el estroma del cloroplasto.
El principal sustrato utilizado es el CO2,
que es reducido a monosacáridos,
precursores del resto de moléculas
orgánicas.
75. Las plantas también reducen otros sustratos, como
nitratos, sulfatos, etc, por lo que la fase oscura no
solo es del C, aunque es la que siempre se estudia.
Los nitratos se reducen a NH2, los utilizarán para
los aminoácidos, las bases nitrogenadas, los
alcoholes y aminados… etc.
Los sulfatos sereducen a H2S, se emplearán para
grupos tiol de Coenzima A, metionina y cisteína
básicamente.
En todo caso, la fase luminosa esidéntica y se
utilizan los NADPH y los ATP para las reducciones
posteriores
FASE OSCURA
76. FASE OSCURA DEL CARBONO
La reducción del CO2 se realiza a través de
una ruta cíclica conocida como Ciclo de
Calvin
Intervienen:
Ribulosa 1,5-difosfato (una cetopentosa).
Ribulosa 1,5-difosfato carboxilasa
oxigenasa (la enzima conocida como
Rubisco, la más abundante de la biosfera).
CO2.
77. CICLO DE CALVIN
Consta de tres fases:
Fijación de CO2.
Reducción: con gasto de ATP y
NADPH de la fase luminosa.
Recuperación de la Ribulosa-1-5-
difosfato como receptor de un
nuevo CO2: con gasto de ATP de la
fase luminosa.
78. La Rubisco capta CO2 y, con él carboxila a la
Ribulosa difosfato y genera una sustancia de
6 carbonos muy inestable.
Al ser tan inestable se rompe en dos de
ácido 3-P-glicérico (3PG).
CICLO DE CALVIN: FIJACIÓN DE CO2
79. Con el consumo de ATP,
el ácido 3-P-glicérico se
transforma en ácido
1-3-difosfoglicérico.
Este, con NADPH y
pérdida de un Pi (no hay
formación de ATP), se
reduce a aldehído,
concretamente, 3-P-
gliceraldehído.
CICLO DE CALVIN: REDUCCIÓN
Pi
80. CICLO DE CALVIN: RECUPERACIÓN
Parte del gliceraldehído-
3-P es trasportado al
citoplasma para fabricar
hexosas (síntesis de
MOS).
El resto sigue en el ciclo
para regenerar
Ribulosa-1-5-difosfato.
Para ello, han de tener lugar procesos de
fosforilación con ATP procedente de la fase
luminosa en una serie de complicadas reacciones
81. CICLO DE CALVIN: BALANCE
Para una glucosa completa, el ciclo se realiza seis
veces, con seis moléculas de ribulosa por lo que
se obtienen 12 moléculas de gliceraldehido-3-P
10 regeneran 6 moléculas de ribulosa
Los otros 2 salen del ciclo para regenerar una
hexosa (glucosa p. ej.)
Por cada CO2 que se incorpora se necesitan 2
moléculas de NADPH y 3 de ATP.
Por lo tanto para cada glucosa (6 de CO2,
incorporadas a 6 ribulosas) se requieren 12
NADPH y 18 ATP.
84. CICLO DE CALVIN
6 12
2
10
Hacia la síntesis de MOS
Hacia la recuperación de Ribulosa
85. REGENERACIÓN DEL
RECEPTOR DEL CO2
FIJACIÓN DEL CO2
REDUCCIÓN
Fotosistema I
Fotosistema II Fotosistema I
e-
e-
e-
H2O
O2
H
+
H
+
+
Fotón
e-
e-
ADP +Pi ATP
Fotón
e-
Fotón
e-
ADP +Pi
ATP
e-
e-
NADP+
H
+
H
++
+H
+
NADPH
Cadena de
transporte
electrónico
Cadena de
transporte
electrónico
FLUJO DE ELECTRONES NO CÍCLICO
FLUJO DE ELECTRONES CÍCLICO
3 x CO2
P
1 x gliceraldehido 3-fosfato
+H
+
6 x NADPH
3 x ATP
6 X ATP
3 x ADP
6 x ADP
6 x Pi
6 x NADP
GLUCOSA Y
OTROS
COMPUESTOS
ORGÁNICOS
FASE OSCURA - CICLO DE CALVIN
6 x 1,3-bifosfoglicerato
PP
6 x gliceraldehido 3-fosfato
P
6 x 3-fosfoglicerato
P
3 x ribulosa 1,5 bifosfato
P P
5 x gliceraldehido 3-fosfato
P
FASE LUMINICA
86. 1 Transformación de la energía luminosa
en energía química contenida en el ATP2 Descomposición del agua en protones y
electrones (2H) y oxígeno (O).
3) Reducción del dióxido de carbono y
síntesis de glucosa.
Visión de conjunto
88. FIJACIÓN DEL NITRÓGENO, AZUFRE
Y FÓSFORO
Además de Carbono, Oxígeno e Hidrógeno, la
materia orgánica tiene otros elementos de los que
los más importantes son el S, N y P.
El Nitrógeno:
lo toman las plantas en forma de iones
nitrato (NO3
-) disueltos en el agua, y los pasa
a NH3 o NH2.
En el cloroplasto se usan para formar ácido
glutámico, aminoácido del que se sacará el
resto por transaminación.
Esta reducción requiere gasto de ATP y
NADPH.
89. El Azufre:
Lo toman disuelto como iones sulfato
(SO4
2-).
En las células se reduce a H2S que pasa a
formar parte del aminoácido cisteína.
De ahí, se pasa a otras sustancias como el
aminoácido metionina o el Ac-Co-A.
El Fósforo:
Lo toman las plantas disuelto en ión PO4
3-.
De ahí, tal cual, se incorpora al ATP,
nucleótidos y fosfolípidos, principalmente.
FIJACIÓN DEL NITRÓGENO, AZUFRE
Y FÓSFORO
91. HISTORIA DE LA FOTOSÍNTESIS
Hace unos 3.500 millones de años, o quizás
antes, un grupo de células procariotas (las
únicas que había) desarrolló la capacidad de
capturar energía de la luz solar para producir
materia orgánica. Con ello llegó la
"fotosíntesis”.
En un principio, no se produjo oxígeno
(fotosíntesis anoxigénica).
En ese entonces se usó como reductor H2S,
H2, etc. generando como productos finales S
o nada.
92. Después de algún tiempo, evolucionó un nuevo
tipo de fotosíntesis que utilizó el "agua” como
reductor (dador de H2), generando oxígeno
como subproducto.
El oxígeno era venenoso para la vida, pero
algunas bacterias fueron capaces de
tolerarlo y utilizarlo en la oxidación de la
materia orgánica lo que fue muy importante:
“usando el oxigeno para oxidar glúcidos se
produce 18 veces más energía que al hacerlo
sin oxigeno”.
HISTORIA DE LA FOTOSÍNTESIS
93. Tal rendimiento energético permitió la
aparición de seres pluricelulares.
El oxígeno en forma de molécula
triatómica (O3 u ozono) ayuda a proteger
la vida. La capa de ozono tiene la
propiedad de filtrar la mayor parte de los
letales rayos ultravioleta.
Este paraguas protector permitió que
escapara la vida del santuario de los
océanos y llegara a colonizar la tierra seca.
HISTORIA DE LA FOTOSÍNTESIS
94. Al volverse la atmósfera oxidante, se hace
necesaria la readaptación de los seres
anaerobios.
Muchos sucumben ya que el O2 bloquea los
mecanismos anaerobios.
Otros (anaerobios estrictos) se refugian en
los lugares con condiciones de anoxia
(fondos oceánicos, suelos encharcados, el
interior de otros seres vivos mucho más
adelante)
Otros se hacen aerobios, como se vio antes.
HISTORIA DE LA FOTOSÍNTESIS
95. LA FOTOSÍNTESIS EN EUCARIOTAS
Hace unos 1500 millones de años surgen los
primeros eucariontes, provenientes de un
procarionte ancestral depredador.
Este procarionte pierde la Pared celular y, por
medio de procesos de crecimiento (muy
favorable para un depredador) y de
invaginación de la membrana plasmática,
habría formado la envoltura nuclear y un
retículo endoplásmico y habría poseído un
metabolismo anaerobio dando origen a un
eucarionte ancestral (Urcariota)
96. No se sabe si la endosimbiosis fue posterior
o simultánea (en tiempos evolutivos) a la
formación del núcleo.
Dicho proceso consistió en la incorporación al
citoplasma, por parte de la célula Urcariota,
de una bacteria tipo púrpura capaz de
realizar glicolisis aerobia.
Esta célula dio origen a las mitocondrias
(células animales, hongos), haciendo aerobias
a todas las células eucariotas (las anaerobias
desaparecerían por competencia)
LA FOTOSÍNTESIS EN EUCARIOTAS
97. Las células que permanecieron así, aerobias y
heterótrofas, darían lugar a células
animales, de hongos y de protozoos.
Otras, además de las bacterias purpúreas,
incorporaron una cianobacteria, autótrofa,
dando origen a los cloroplastos y haciendo a
las células que los portaban autótrofas.
Estas células aerobias y autótrofas dieron
lugar a las células vegetales y de algas.
LA FOTOSÍNTESIS EN EUCARIOTAS
98. La simbiosis supone beneficio mutuo: ¿qué beneficio
obtienen cada uno de los seres en simbiosis?
El Urcariota proporciona al procariota aerobio
materia orgánica.
Éste la metaboliza con Oxígeno, obteniendo
muchísima energía para ambos.
El procarionte autótrofo, se beneficiaba de la
energía proporcionada por el aerobio y él
proporcionaba materia orgánica a partir de
inorgánica (el urcariota no tenía que ir a cazar)
Ambos procariotas estaban protegidos en el
urcariota.
LA FOTOSÍNTESIS EN EUCARIOTAS
99. PRUEBAS A FAVOR DE LA
ENDOSIMBIOSIS
Las mitocondrias y cloroplastos tienen su
propio ADN, en una sola molécula circular
como las de las procariotas.
Muchas de las enzimas de las membranas de
las crestas de las mitocondrias se encuentran
también en las membranas de las bacterias.
Las mitocondrias solo se forman por fisión
binaria a partir de otras mitocondrias.
Varias especies de Cianobacterias viven
dentro de otros organismos como plantas y
hongos, lo que demuestra que esta asociación
no es difícil de mantener.
100. PRUEBAS EN CONTRA DE LA
ENDOSIMBIOSIS
Ni las mitocondrias ni los plastos pueden
sobrevivir fuera de la célula.
Sin embargo, este hecho se puede
justificar por el gran número de años que
han transcurrido: los genes y los sistemas
que ya no eran necesarios fueron
suprimidos; parte del ADN de los orgánulos
fue transferido al genoma del anfitrión,
permitiendo además que la célula
hospedadora regule la actividad
mitocondrial.
101. PRUEBAS EN CONTRA DE LA
ENDOSIMBIOSIS
La célula tampoco puede sobrevivir sin
sus orgánulos:
Esto también se justifica: se debe a que
a lo largo de la evolución, gracias a la
mayor energía y carbono orgánico
disponible, las células han desarrollado
metabolismos que no podrían
sustentarse solamente con las formas
anteriores de síntesis y asimilación.
103. QUIMIOSÍNTESIS
Al igual que la fotosíntesis, es un proceso
anabólico autótrofo en el que a partir de
materia inorgánica, se produce materia
orgánica.
Las reacciones siguen siendo de reducción y
necesitan energía y poder reductor:
La energía procede de reacciones
exotérmicas de oxidación de compuestos
inorgánicos.
El poder reductor (NADH) se forma con
los e- procedentes de dicha oxidación.
104. QUIMIOSÍNTESIS
Quimiosíntesis
Fuente de carbono CO2 ambiental
Nutrición autótrofa no fotosintética
La energía procede de reacciones de
oxidación de sustancias inorgánicas
Exclusiva de bacterias
Tipos
Bacterias del nitrógeno
Bacterias del azufre
Bacterias del hierro
Bacterias del hidrógeno
105. QUIMIOSÍNTESIS
Los organismos quimiosintéticos:
Son procariotas autótrofos: Solamente algunas
bacterias.
Viven de compuestos inorgánicos de cuya
oxidación obtienen energía.
Estos compuestos proceden del medio o son
producidos por la actividad de otros organismos
(descomposición, excreción).
Son aerobios ya que utilizan el oxígeno como
último aceptor de electrones.
Sintetizan materia orgánica por medio del ciclo
de Calvin.
106. QUIMIOSÍNTESIS: PAPEL EN LOS
ECOSISTEMAS
Tienen un papel crucial en el reciclado del N,
C, y S en todo el planeta.
En los ecosistemas marinos, en las zonas
afóticas, el nivel de productores lo
constituyen bacterias quimiosintéticas.
En todos los ecosistemas forman parte del
nivel de los descomponedores al descomponer
restos de seres vivos (mineralizadores)
Esta descomposición se hace por oxidación y
es de esa oxidación de donde extraen la
energía para la quimiosíntesis.
108. FASES DE LA QUIMIOSÍNTESIS
La quimiosíntesis, al igual que la fotosíntesis
consta de dos fases:
Oxidación del sustrato reducido y
obtención de la energía:
Se obtienen los coenzimas reducidos
(NADH) y el ATP
Fijación del CO2:
Se produce la síntesis de materia
orgánica por medio del ciclo de Calvin.
109. FASES DE LA QUIMIOSÍNTESIS
Compuesto
reducido
Compuesto
oxidado
Reacciones
exergónicas
NADH+H
+ ATP
CO2 y H2O
Materia
orgánica
Ciclo
de
Calvin
Fase I
Fase II
110. Presentes en suelos y aguas.
2NH4
+ + 3O2 2NO2
- + 4H+ + 2H2O
2NO2
- + O2 2NO3
-
Oxidan amoniaco o amonio a nitritos y/o nitratos.
Nitrosomonas
Nitrobacter
Ambos tipos de bacterias se complementan y cierran el
ciclo del nitrógeno.
Como productores, fabrican materia orgánica con el
ATP y el NADH
Como descomponedores, oxidan y mineralizan los restos
de seres vivos (NH3 Y NH4
+) hasta NO2
- y NO3
-
ATP y NADH
BACTERIAS DEL N
111. BACTERIAS DEL S
H2S + 2 O2 SO4
2- + 2 H+
S2O3
2- + H2O SO4
2- + 2 H+
ATP y NADH
Bacterias y tiobacterias sulfurosas.
Oxidan compuestos de azufre (S, H2S,
S2O3
=) hasta ácido sulfúrico, aumentando
la acidez del suelo.
112. Bacterias que oxidan compuestos de
hierro ferroso a férrico.
Abundantes en las aguas de
minas.
BACTERIAS DEL FE
4 Fe 2+ 4 H+ + O2 4 Fe 3+ + 2 H2O
ATP y NADH
114. ANABOLISMO HETERÓTROFO
Es el proceso de formación de moléculas
orgánicas complejas a partir de otras más
sencillas, llamadas precursoras.
Se realiza en todas las células, autótrofas y
heterótrofas.
Se distinguen dos fases:
Biosíntesis de monómeros a partir de
precursores (síntesis de glucosa a partir de
gliceraldehído, por ejemplo)
Biosíntesis de polímeros a partir de
monómeros (almidón a partir de glucosa)
115. Las rutas anabólicas y catabólicas para la
misma sustancia siguen los siguientes
principios:
No son iguales, aunque tengan etapas
reversibles.
Son independientes, dándose una u otra en
función de las necesidades.
El control de ambas es independiente.
Ambas se conectan por el ATP que lleva la
energía y los transportadores de e-
ANABOLISMO HETERÓTROFO
117. KREBS ANFIBÓLICO
El ciclo de Krebs es una ruta anfibólica.
Eso quiere decir que es una ruta catabólica y
anabólica a la vez.
Muchos de los productos intermedios que se
van produciendo en el ciclo son precursores
de otras sustancias: aminoácidos.
Si el catabolismo son rutas convergentes y el
anabolismo, divergentes, es en el ciclo de
Krebs donde se cruzan.
120. OBTENCIÓN DE MONÓMEROS:
GLUCOSA
Obtención de glucosa o Gluconeogénesis.
Formación de glucosa a partir de pequeñas
moléculas precursoras (ácido pirúvico, ácido
láctico, aminoácidos) obtenidas:
a partir de la fase oscura de la fotosíntesis
(células autótrofas)
a partir del alimento por digestión (células
heterótrofas)
en el ciclo de Krebs y otras rutas de
degradación catabólica (cualquier célula)
121. Los precursores
acaban en
piruvato que por
una vía casi
inversa a la
glucólisis, acaba
en glucosa.
OBTENCIÓN DE MONÓMEROS:
GLUCOSA
Glucolisis
Gluconeogénesis
122. Una vez fabricada la Glucosa va a ir:
Formación de polisacáridos (a continuación)
Conversión en grasa. Como la cantidad de
glucosa que puede almacenarse en forma de
glucógeno en animales es limitada, el exceso se
convierte en grasa lo que supone la
degradación previa hasta piruvato.
Conversión en aminoácidos. Aminoácidos no
esenciales que obtienen sus cadenas
carbonadas de la glucosa.
Fuente de energía. Catabolismo.
OBTENCIÓN DE MONÓMEROS:
GLUCOSA
123. Obtención de polímeros de glucosa o de
otras hexosas.
Síntesis de almidón en las vegetales:
Amilogénesis.
Síntesis de glucógeno en las células
animales, principalmente hígado y
músculo. : Glucogenogénesis
OBTENCIÓN DE POLÍMEROS
125. ANABOLISMO DE GRASAS
Obtención de glicerina, en realidad, glicerol
3 fosfato, que es lo que se puede unir a los
ácidos grasos.
Se puede obtener:
a partir de la dieta por hidrólisis de lípidos.
síntesis de nuevo, por ejemplo, a partir de
Glucosa
126. Obtención de ácidos grasos
a partir de la dieta por hidrólisis de lípidos.
síntesis de nuevo:
Se realiza en una serie de reacciones
“inversas” a la hélice de Lynen.
Se van añadiendo moléculas de Ac-CoA,
creciendo el ácido graso dos carbonos en
cada vuelta.
El Ac-CoA procede del catabolismo de la
glucosa, de ácidos grasos, o aminoácidos.
ANABOLISMO DE GRASAS
127. Reacción de esterificación:
El ácido graso activado a acil-CoA se
esterifica con el glicerol-3-P.
Se desprende el P del glicerol y las tres
CoA.
ANABOLISMO DE GRASAS
TRIACILGLICÉRIDOS
Triacilglicérido CoAAcil-CoAGlicerol - 3-fosfato
129. SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS
Los aminoácidos, como sabemos, se forman
al añadir un grupo amina a un a-cetoácido.
Por el contrario, si a un aminoácido le
quitamos el grupo amina obtenemos un a-
cetoácido.
Se suele emplear el a-cetoglutárico del
ciclo de Krebs al que se añade el grupo
amina para obtener el aa ácido glutámico
que se usa de precursor para otros
aminoácidos.
