ACTIVIDADES TEMARIO
1. ¿Todos los organismos autótrofos son fotosintéticos?
No, pues la energía que necesitan para realizar su propio alimento no solo la pueden obtener de la que la luz solar proporciona sino también de la energía que se libera en reacciones.
2. Indica las semejanzas y las diferencias entre fotosíntesis y quimiosíntesis.
Ambas se realizan en organismos autótrofos y son una vía anabólica, sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas sencillas, inorgánicas. La diferencia es que la fotosíntesis sintetiza ATP gracias a la energía luminosa. La quimiosíntesis sintetiza ATP gracias a la energía desprendida en reacciones de oxidación.
3. ¿Qué diferencia hay entre un pigmento diana y un pigmento antena?
El pigmento diana se encuentra en el centro de reacción del fotosistema y el pigmento antena en el complejo captador de luz.
4. ¿Qué se entiende por fotólisis del agua y cuántas moléculas han de sufrir este proceso, para generar una molécula de O2?
La fotólisis del agua es un proceso en el cual una molécula de agua se separa en oxígeno, dos protones y dos electrones. Los protones se acumulan en el interior del tilacoide generando gradiente electroquímico. Los 2 electrones van a parar a la clorofila P680 reponiendo los electrones perdidos anteriormente.
Para generar una moléculas de O2 se necesitaría dos de agua debido a que por cada molécula se obtiene ½ de oxígeno.
5. Tanto en la respiración mitocondrial como en la fase luminosa acíclica hay enzimas que trabajan con NADH o NADPH, una cadena transportadora de electrones y ATP-sintetasas, pero hay cietas diferencias. Responde a las cuestiones de la siguiente tabla:
La cadena transportadora de electrones está en:
Respiración: Crestas mitocondriales
Fotosíntesis: Membrana tilacoides
El transportador de hidrógeno es (NADH o NADPH):
Respiración: NADH
Fotosíntesis: NADPH
¿Se produce oxidación del NADH o reducción del NADP+?
Respiración: Oxidación NADH
Fotosíntesis: Reducción NADP+
¿Qué enzima interactúa con el NADH o el NADP+?
Respiración: Complejo proteico 1
Fotosíntesis: NADP+ reductasa
¿Actúa dicha enzima al principio o al final del proceso?
Respiración:Inicio
Fotosíntesis: Final fase luminosa
Los protones (H+) son aportados por:
Respiración:NADH, FADH2
Fotosíntesis: H2O
Los protones (H+) son introducidos en:
Respiración: Cadena transportadora de electrones de la matriz del espacio intermembranoso
Fotosíntesis: Fase luminosa, en el estroma del interior de los tilacoides
Los protones (H+) se unen …………….. para producir:
Respiración: NAD+; NADH
Fotosíntesis: NADP+; NADPH
La parte globosa de la ATP-sintetasa está dirigida hacia:
Respiración: Matriz mitocondrial
Fotosíntesis: Cara externa tilacoide
La síntesis de ATP se denomina:
Respiración: Fosforilación oxidativa
Fotosíntesis: Fotofosforilación ADP
6. Indica cuáles son los objetivos de la fase luminosa y de la fase oscura de la fotosíntesis, explicando la relación entre ambas. ¿Sería correcto decir que “la fase luminosa se realiza durante el día, mientras que la fase oscura ocurre durante la noche”? Razona la respuesta.
Los objetivos de la fase luminosa es la obtención de ATP y NADPH, en la cual tenemos dos fases; cíclica y acíclica.
El objetivo de la fase oscura es la síntesis de materia orgánica a partir del ATP y NADPH obtenido en la luminosa y a partir de CO2.
La fase luminosa se suele dar durante el día porque necesita luz solar. La fase oscura, no requiere luz solar pero también se da durante el día.
7. ¿En qué orgánulos de la célula eucariota transcurren los siguientes procesos metabólicos?
a) β-oxidación de los ácidos grasos - Mitotocondrias (matriz)
b) Fotofosforilación - Cloroplastos (membrana tilacoidal)
c) Glucólisis - Citoplasma
d)Fosforilación oxidativa- Mitocondrias (membrana interna mitocondrias)
e) Captación de luz por el complejo antena- Cloroplastos (Membranas tilacoidales)
f) Ciclo de Calvin. Cloroplastos (Estroma)
g) Ciclo de los ácidos tricarboxílicos- Mitocondria (Matriz mitocondrial)
8. ¿Por qué disminuye el rendimiento de la fotosíntesis en las plantas C3, cuando en ellas hay escasez de agua? ¿Por qué no sucede esto en las plantas C4?
Durante la fotosíntesis de las plantas C3 el oxígeno alcanza grandes concentraciones y disminuye la concentración de CO2 . Esto reduce la capacidad fotosintética de la planta, ya que el oxígeno y el dióxido de carbono competirán por el centro activo de la rubisco. En las plantas C4, el CO2 se fija mediante una ruta alternativa, llamada ruta de Hatch-Slack
9. ¿El oxígeno que se desprende durante la fotosíntesis procede del CO2 o del H2O?
El O2 procede de la fotólisis del agua.
10. ¿A qué molécula orgánica se une el CO2, durante la fotosíntesis, para convertirse en carbono orgánico?
A la pentosa 1-5 difosfato.
11. ¿Cuáles son los productos iniciales y finales de la gluconeogénesis y de la glucólisis? ¿Se puede decir que simplemente son vías metabólicas inversas? Razona la respuesta.
En la Gluconeogénesis los productos iniciales son el ácido pirúvico, aminoácidos, ácido láctico o glicerina y el producto final, la glucosa.
En la Glucólisis el producto final es la glucosa y el producto final el ácido pirúvico.
Generalmente se puede decir que la gluconeogénesis es un proceso inverso a la glucólisis, aunque exactamente inverso, pues hay reacciones que solo se pueden llevar a cabo en un sentido, irreversibles.
12. ¿Por qué el ácido pirúvico entra en la mitocondria para iniciar la gluconeogénesis?
Es en la mitocondria donde se encuentra la enzima piruvato carboxilasa, que transforma el piruvato en oxalacetato.
13. ¿Por qué la gluconeogénesis tiene procesos en los que el ácido oxalacético pasa a málico y de nuevo a oxalacético?
El oxalacetato no puede atravesar la membrana; por lo que se transforma en malato, sale al citosol y vuelve a formar oxalacetato.
14. ¿Qué molécula actúa como cebador (iniciador de la reacción) en la síntesis de ácidos grasos?
Acetil CoA
15. ¿Cuántas moléculas de malonil-CoA (3 carbonos) se necesitan para obtener ácido lignocérico (24 carbonos)?
Para obtener ácido lignocérico se necesitan 11 moléulas de malonil-CoA
16. ¿Cuál sería el balance neto de la síntesis de un ácido graso de 14 C?
Balance ácido graso 14 C : Ac-CoA + 6 (malonil-CoA) + 12 (NADPH + H+) —> ácido mirístico + 6 ( CO2 ) + 12 (NADP+) + 7 (CoA-SH ) + 6 H2O
17. ¿En qué parte de la célula se realiza la biosíntesis de los ácidos grasos?
En las células animales en el citosol y en las células vegetales en los cloroplastos.
18. ¿Qué molécula es la que por transaminación, proporciona –NH2, en gran número de vías sintetizadoras de aminoácidos?
El ácido alfa - cetoglutárico , es la molécula que puede transferir el grupo -NH2 a otros cetoácidos , mediante reacciones de transaminación.
ACTIVIDADES P.A.U.
19. Describa los procesos principales que ocurren durante la fase dependiente de la luz (fase luminosa) de la fotosíntesis. (Opción A-Junio 2004)
La fase luminosa tiene lugar en las membranas de los tilacoides , cuando un fotón es captado por el pigmento diana del centro de reacción , sale del átomo dejándolo ionizado . Los electrones perdidos con la energía del fotón pasan de una molécula a otra, que se oxidan y se reducen sucesivamente . Se forma así la cadena transportadora de electrones . La energía captada se invierte en introducir H+ a través de la membrana , que al pasar por la ATP-sintetasa , da lugar a la formación de ATP .
Dependiendo de cual sea el aceptor final de electrones , se distinguen dos procesos :
FLUJO ACÍCLICO : Llegan dos fotones al fotosistema II, que provocan la excitación del pigmento diana y la clorofila P680 pierde 2 electrones, que irán pasando a través de la cadena transportadora de electrones. La clorofila repone sus electrones perdidos a través de la fotólisis del H2O, que se escinde en O2, 2 H+ y 2 electrones. Los electrones perdidos pasan por la cadena de transporte electrónico, del fotosistema II al citocromo b6-f, el cual bombea protones al estroma y después a la plastocianina. Antes de que estos electrones lleguen al fotosistema I, este recibe 2 fotones de luz, que provocan que la clorofila P700 se excite y pierda 2 electrones, que son captados por la ferredoxina y de ahí los transporta a la NADP+ reductasa, donde se incorporan los H+ procedentes del estroma, que es recogido por un NADP+ que se reduce a NADPH+H+ ( FOTORREDUCCIÓN NADP+ ).L a energía que desprende el movimiento de electrones, se utiliza para bombear protones desde el estroma al interior del tilacoide, creando un gradiente electroquímico que hace que los protones regresen al estroma a través de la ATP-sintetasa , formando ATP (FOTOFOSFORILACIÓN )
FLUJO CÍCLICO: Interviene únicamente el fotosistema I, es un flujo cíclico por que el aceptor final de electrones , es el propio centro de reacción de la clorofila P700. Al no participar el fotosistema II no hay fotólisis de H2O y no hay reducción del NADP+. Al llegar dos fotones al fotosistema I, la clorofila P700 pierde 2 electrones, que son cedidos a la ferredoxina, esta al citocromo b6-f (bombea H+ al interior del tilacoide) , de aquí pasan a la plastoquinona, luego a la plastocianina y de nuevo al fotosistema I. Los protones bombeados, saldrán a través de la ATP-sintetasa provocando la síntesis de ATP.
20.- Defina y diferencie los siguientes pares de conceptos referidos a los microorganismos: autótrofo/heterótrofo; quimiosintético/fotosintético; aerobio/ anaerobio. (Opción B-Junio 2002)
Autótrofo: organismo capaz de producir su propio alimento mediante la fotosíntesis o quimiosíntesis, a través de la luz o energía química. Plantas, algas y algunas bacterias.
Heterótrofo : organismo que no puedo producir su alimento a través de fuentes inorgánicas y por tanto se alimentan de otros organismos de la cadena alimenticia. Seres Humanos y otros animales.
Quimiosintético: organismos que realizan un tipo de anabolismo autótrofo y que se aprovechan de la energía desprendida en la oxidación de ciertas moléculas . Como las bacterias quimiosintéticas.
Fotosintético : organismos que realizan un anabolismo autótrofo también, pero estos se aprovechan de la energía luminosa. Como son las plantas, alga, cianobacterias, y bacterias fotosintéticas.
Aerobio: son aquellos organismos que necesitan oxígeno para vivir o poder desarrollarse.
Anaerobio: son los que no utilizan oxígeno en su metabolismo, más exactamente que el aceptor final de electrones es otra sustancia diferente del oxígeno. Si el aceptor de electrones es una molécula orgánica (piruvato, acetaldehido, etc.) se trata de una ferementación; si el aceptor final es una molécula inorgánica distinta del oxígeno (sulfato, carbonato, etc.) se trata de respiración anaeróbica.
ACTIVIDADES BLOG
1. ¿Cómo y cuándo tiene lugar la descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis? ¿Cuáles son sus consecuencias?
La hidrólisis o descomposición del agua tiene lugar en la membrana interna de los tilacoides al inicio de la fase luminosa acíclica, con la llegada de 2 fotones al fotosistema II. Esto provoca la excitación de la clorofila P680, que pierde 2 electrones. Los electrones perdidos serán repuestos mediante la hidrólisis del agua. Una molécula de agua se descompone en 2 protones (que se acumulan en el interior del tilacoide generando un gradiente, un flujo protón-motriz), 2 electrones (que van a parar a la clorofila P680) y los átomos de oxígeno que pasarán hacia el exterior. Por otro lado, los 2 electrones perdidos por la clorofila pasan al complejo citocromo B-F, para finalmente generar poder reductor, NADPH y ATP sintetizado anteriormente por ATP sintetasa.
2. Cloroplastos y fotosíntesis.
A) Durante el proceso fotosintético, coexisten un flujo cíclico y un flujo no cíclico de electrones. Exponga brevemente el sentido fisiológico de cada uno de ellos y cuáles son sus componentes principales.
El objetivo del flujo acíclico conseguir el máximo rendimiento energético para su posterior uso en la fase oscura. Consta de fotosistemas I y II, el complejo citocromo b-f, una NADP+ reductasa y la ATP-asa. Además se obtiene NADPH y ATP. En el flujo cíclico, se consigue el ATP restante necesario en la fase oscura. Solo consta del fotosistema I y el complejo citocromo b-f y tan solo se produce ATP.
B) Existen algas procarióticas (cianobacterias) que carecen de cloroplastos y sin embargo realizan el proceso fotosintético de forma similar a como lo realizan las plantas superiores. ¿Cómo es posible?
Las cianobacterias a pesar de no tener cloroplastos sí tienen tilacoides en su citoplasma con los pigmentos fotosintéticos que permiten que se pueda realizar esta transformación.
3. Explique brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos:
- Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas que se dan en el interior de los organismos de los seres vivos con la finalidad de producir energía y moléculas celulares.
- Respiración celular:Conjunto de reacciones catabólicas en las que a partir de glucosa se obtiene CO2, H2O y energía.
- Anabolismo: Proceso metabólico que se encarga de la construcción molecular. Transforma moléculas sencillas en otras más complejas.
- Fotosíntesis: Proceso anabólico el cual se encarga de la obtención de energía en organismos como plantas, bacterias, algas y cianobacterias.
- Catabolismo: Proceso metabólico en el que se sintetiza moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En este proceso se libera energía.
4. Defina:
- Fotosíntesis: Proceso anabólico que se da en organismos autótrofos por el cual las plantas aprovechan el CO2 ( una molécula poco energética y de las más oxidadas) que junto con la energía luminosa crean moléculas muy energéticas, como por ejemplo la glucosa.
- Fotofosforilación: Es el proceso por el cual los organismos fotosintéticos utilizan la luz captada del sol para crear energía en forma de ATP. Se da dentro de la célula en los cloroplastos.
- Fosforilación oxidativa: Es un proceso fundamental a la hora de obtener energía de los organismos heterótrofos pues aprovecha todo el poder reductor obtenido en procesos anteriores para oxidarlo y de ahí obtener energía en forma de ATP. Este proceso se da concretamente en las crestas mitocondriales de las células eucariotas y en la membrana plasmática de las procariotas.
- Quimiosíntesis: Proceso anabólico que se da en organismo autótrofos que se produce gracias al aprovechamiento de la energía desprendida en la oxidación de ciertas moléculas. Este proceso solo puede ser llevado a cabo por algunas bacterias, las quimioautótrofas.
5.- Anabolismo y catabolismo. Citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en qué orgánulos celulares se producen
Anabolismo. Fotosíntesis (cloroplastos) y Glucogenogénesis (hígado) Catabolismo. Respiración celular (citosol y mitocondrias) y Hélice de Lynen de los lípidos (mitocondrias)
6.- Un proceso celular en eucariota genera ATP y NADPH (H) con producción de oxígeno por acción de la luz sobre los pigmentos. ¿De qué proceso se trata? ¿Para qué se utiliza el ATP y el NADPH formados? ¿Participan los cloroplastos (indicar brevemente cómo).
El proceso es el flujo acíclico de electrones de la fase luminosa de la fotosíntesis. El NADPH obtenido será empleado en la síntesis de moléculas orgánicas durante la fase oscura, mientras que el ATP queda ahí para el mantenimiento de la célula. Esta fase tiene lugar en las membranas tilacoidales de los cloroplastos donde se encuentran los pigmentos fotosintéticos asociados a un fotosistema que son los encargados de captar esa energía luminosa que nos servirá para realizar el proceso de fotosíntesis.
7.- ¿Qué es el ATP? ¿Qué misión fundamental cumple en los organismos? ¿En qué se parece(químicamente a los ácidos nucleicos? ¿Cómo lo sintetizan las células (indicar dos procesos).
El ATP es un nucleótido complejo que actúa como coenzima en el metabolismo celular. Es una molécula de gran importancia biológica, no sólo como coenzima, sino también por la energía bioquímica que es capaz de almacenar en sus enlaces.
Los ácidos nucleicos, el ADN y el ARN, están constituidos por la unión de nucleótidos. El ATP es un nucleótido no nucleico, es decir, no forma parte de los ácidos nucleicos. Está compuesto por una base nitrogenada, adenina; una pentosa, la ribosa y tres moléculas de ácido ortofosfórico. Es sintetizable de dos formas: fosforilación a nivel de sustrato y fosforilación en el transporte electrónico.
8.- De los siguientes grupos de organismos, ¿Cuáles llevan a cabo la respiración celular? ¿Cuáles realizan la fotosíntesis oxigénica?: algas eucariotas, angiospermas, cianobacterias (cianofíceas), helechos y hongos.
Respiración celular: Algas eucariotas y Hongos
Fotosíntesis oxigénica: Angiospermas, Cianobacterias, Helechos
9.- Del orden de un 50 % de la fotosíntesis que se produce en el planeta es debida a la actividad de microorganismos. Indique en qué consiste el proceso de la fotosíntesis. ¿Cuáles son los sustratos necesarios y los productos finales resultantes?
La fotosíntesis en un proceso anabólico por el cual se transforma la energía luminosa en energía química. La primera molécula en la que queda almacenada esa energía química es el ATP. Posteriormente, el ATP se utiliza para sintetizar otras moléculas orgánicas más estables. El proceso de fosintesis se inicia con CO2, H2O y energía luminosa (estos serían los sustratos necesarios) y como producto resultante obtendríamos glucosa, oxígeno y lamitad de agua de las que habíamos invertido al principio.
10.- Describe la fase luminosa de la fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosintético global.
Esta fase tiene lugar en las membranas tilacoidales de los cloroplastos donde se encuentran los pigmentos fotosintéticos como las clorofilas a y b y carotenoides. Estos pigmentos están asociados a proteínas formando un fotosistema. Este consta de dos partes: El complejo antena en el que los pigmentos solo pueden captar energía luminosa y transmitirla a los pigmentos del centro de reacción. En el centro de reacción se encuentra el pigmento diana al que va a parar toda le energía captada por los pigmentos antena. La energía captada se invierte en introducir protones a través de la membrana , que luego, al salir a traves de ATP-asa, da lugar a la síntesis de ATP. Mientras tanto, la pigmento al ser bombardeados con energía se desestabilizan y para poder volver a quedarse en estado de reposo expulsan electrones al medio que pasaran a la cadena trasnportadora de electrones. Esta fase consta de dos fases, la cíclica y la acíclica. Finalmente tras estas dos fases obtenemos 1,33 moleculas de ATP por cada molécula de agua, 4 fotones y 1 NADPH.
11.- ¿Qué es un organismo autótrofo quimiosintético?
Es un organismo que genera su propio alimento gracias a la energía que se libera en ciertas reacciones de oxidación.
12.- Define en no más de cinco líneas el concepto de "Metabolismo", indicando su función biológica.
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas, físicas y biológicas que se dan en el interior de los seres vivos, en sus sustancias propias o incorporadas (proteínas, grasas…)para satisfacer sus necesidades de materia y energía.
13.- Indique qué frases son ciertas y cuáles son falsas. Justifique la respuesta:
a) Una célula eucariótica fotoautótrofa tiene cloroplastos pero no tiene mitocondrias. Falso, es una célula vegetal por lo que tiene tantas mitocondrias como cloroplastos
b) Una célula eucariótica quimioheterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos. Verdadero. Las células heterótrofas no tienen cloroplastos, pues no los necesitan ya que no realizan ellas mismas su alimento.
c) Una célula procariótica quimioautótrofa no posee mitocondrias ni cloroplastos. Verdadero. Las células procariotas poseen otro tipo de orgánulos
d) Las células de las raíces de los vegetales son quimioautótrofas.
Verdadero. Pues son capaces de convertir moléculas inorgánicas en orgánicas a través de la quimiosíntesis.
14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo antena y centro de reacción. Función y localización
Ambos se encuentran formando parte de los fotosistemas, estos están asociados a los pigmentos fotosintéticos que se encuentran en las membranas tilacoidales de los cloroplastos. En el complejo antena predominan los pigmentos sobre las proteínas. Los pigmentos antena sólo pueden captar energía luminosa y transmitirla los centros de reacción. En el centro de reacción predominan las proteínas. Aquí se encuentra el pigmento diana al que va a parar toda la energía captada por los pigmentos antena.
15.- Compara:
a) quimiosíntesis y fotosíntesis: Procesos anabólicos de organismos autótrofos, sintetizan moléculas orgánicas. En la fotosíntesis se obtiene el producto gracias a la energía luminosa mientras que en la quimiosíntesis es gracias a la energía desprendida en reacciones de oxidación.
b) fosforilación oxidativa y fotofosforilación: En ambas se sintetiza ATP, y este se obtiene por bombeo de protones que generan un gradiente electroquímico que los impulsa a atravesar la ATPasa liberando energía necesaria para la unión de ADP Y Pi. Por lo tanto el proceso es similar con la diferencia de que la fosforilación oxidativa se da en las mitocondrias y la fotofosforilación en los tilacoides de los cloroplastos.
16.- La vaca utiliza los aminoácidos de la hierba para sintetizar otras cosas, por ejemplo la albúmina de la leche (lactoalbúmina). Indica si este proceso será anabólico o catabólico. Razona la respuesta.
Este es un proceso anabólico pues se está creando/sintetizando una molécula compleja como es la lactoalbúmina a partir de una molécula sencilla (aminoácidos)
17.- Explica brevemente si la proposición que sigue es verdadera o falsa. El ATP es una molécula dadora de energía y de grupos fosfatos.
Falso. El ATP también almacena energía y puede dar y recibir grupos fosfato.
18.- ¿En qué lugar de la célula y de qué manera se puede generar ATP?
La síntesis de ATP puede realizarse a través de dos vías:
a) Fosforilación a nivel de sustrato. Se genera gracias a la energía que se libera de una biomolécula al hidrolizarse alguno de sus enlaces con mucha energía. Todo este proceso se da en el interior de la mitocondria.
b) Fosforilación oxidativa. Se sintetiza a partir de la energía liberada por los electrones que pasan a través de la cadena respiratoria de las crestas mitocondriales. El transporte de electrones genera un bombeo de protones que atravesaran el ATP-asa.
19.- Papel del acetil-CoA en el metabolismo. Posibles orígenes del acetil-CoA celular y posibles destinos metabólicos (anabolismo y catabolismo). Principales rutas metabólicas que conecta.
El acetil CoA se puede obtener durante el catabolismo, durante la descarboxilación del ácido pirúvico. El ácido pirúvico procedente de la glucolisis penetra en la matriz mitocondrial a través de permeasas de las membranas mitocondriales. Una vez allí, sufre una descarboxilación oxidativa llevada a cabo por el complejo piruvato deshidrogenasa, dando lugar a CO2 y acetil-CoA. El acetil-CoA obtenido es oxidado en la misma matriz mitocondrial iniciando así el ciclo de Krebs.
-Otra ruta en en la cual se genera acetil-CoA es en la B-oxidación de los ácidos grasos que también forma parte de la ruta catabólica. En este caso se dan cuatro reacciones, dos de las cuales son oxidaciones que afectan al carbono de la posición B del ácido graso. La consecuencia última de estas oxidaciones es la rotura del enlace que une los carbono a y B del ácido graso, lo que conlleva a la liberación de dos átomos de carbono que darán lugar a un acetil-CoA. Al igual que en la descarboxilación oxidativa el acetil CoA obtenido es degradado mediante el Ciclo de Krebs.
-En la ruta anabólica de la obtención de ácidos grasos también se libera acetil-CoA, esta molécula que proviene de las dos fases anteriores explicadas sale al citoplasma, allí se encuentra el complejo enzimático ácido graso-sintetasa. Que lleva a cabo la síntesis de ácidos grasos. Para atravesar la membrana mitocondrial el acetil-CoA se une a oxalaceto para dar citrato, el cual sale al citosol y libera al acetil-CoA. Al unirse esta molécula con el glicerol 3- fosfato se formarán los triaciglicéridos.
20.- Esquematiza la glucólisis: a) Indica al menos, sus productos iniciales y finales. b) Destino de los productos finales en condiciones aerobias y anaerobias. c) Localización del proceso en la célula.
21.- Una célula absorbe n moléculas de glucosa y las metaboliza generando 6n moléculas de CO2 y consumiendo O2 .¿ Está la célula respirando ? ¿Para qué? ¿participa la matriz mitocondrial? ¿Y las crestas mitocondriales?.
La célula está realizando la respiración ya que a partir de moléculas complejas obtiene moléculas sencillas y energía. La función de la respiración es la obtención de energía. En esta reacción participa la matriz mitocondrial, ciclo de krebs, y las crestas mitocondriales, cadena transportadora de electrones.
22.- ¿Qué ruta catabólica se inicia con la condensación del acetil-CoA y el ácido oxalacético, y qué se origina en dicha condensación? ¿De dónde provienen fundamentalmente cada uno de los elementos? ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?
La ruta catabólica que se inicia con la condensación del acetil-CoA con una molécula de ácido oxalacético es el Ciclo de Krebs. Se da un ácido tricarboxílic de 6 átomos de carbono, el ácido cítrico también se libera el coenzima A. El acetil-CoA se obtiene en la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico y el ácido oxalacético ya se encuentra en el interior. En células eucariotas se realiza en la mitocondria. En las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en el citosol
23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la fotosíntesis? ¿Qué enzima cataliza esta reacción? ¿A qué moléculas da lugar?
Se une a la pentosa ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la enzima RUBISCO (ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa oxidasa) y da lugar a un compuesto inestable de seis carbonos que se rompe en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico.
24.- Indique cuál es el papel biológico del NAD, NADH + H. en el metabolismo celular. Escriba tres reacciones en las cuáles participe.
Son coenzimas que permiten obtener energía para realizar el metabolismo. Aparecen en procesos como el ciclo de Krebs, la glucólisis, el transporte de electrones o en la hélice de Lynen.
25.- Explique brevemente el esquema siguiente:
Se muestra el ciclo de Calvin, fase oscura de la fotosíntesis. El CO2 se fija a la ribulosa-1,5-difosfato gracias a la enzima rubisco. Seguidamente tras algunas reacciones da lugar 2 moléculas ácido-3-fosfoglicérico consumiendo 2 moléculas de ATP y trasnformandose así en 1,3-difosfoclicérico. Posteriormente gracias a las 2 moléculas de NADPH se reduce a gliceraldehido-3-fosfato.El cual puede seguir tres vías: regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato, síntesis de almidón, de ácidos grasos y de aminoácidos o síntesis de glucosa y fructosa.
26.- Bioenergética:
a) Defina los conceptos de: fosforilación a nivel del sustrato, fotofosforilación y fosforilación oxidativa. b) ¿En qué niveles celulares se produce cada uno de dichos mecanismos y por qué?
Fosforilación a nivel de sustrato: síntesis de ATP a partir de la energía liberada de una biomolécula al romper sus enlaces. Se produce en las mitocondrias porque e
Fosforilación oxidativa: Síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato, llevada a cabo por la ATP sintetasa en la cadena transportadora de electrones en las crestas mitocondriales o en la membrana de los tilacoides durante la respiración celular.
Fotofosforilación: proceso de síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato llevado a cabo por las ATP-sintasas de la membrana del tilacoide, en los cloroplastos de las células vegetales. Se produce en las mitocondrias porque forma parte del transporte de electrones en la cadena respiratoria que tiene lugar en las mitocondrias como consecuencia de la respiración de glúcidos.
27.- Describa el proceso de transporte electrónico mitocondrial y el proceso acoplado de fosforilación oxidativa. Resuma en una reacción general los resultados de ambos procesos acoplados. A la luz de lo anterior, ¿Cuál es la función metabólica de la cadena respiratoria? ¿Por qué existe la cadena respiratoria? ¿Dónde se localiza?.
El transporte de electrones es un proceso que consta de seis componentes, cuatro complejos proteicos, una molécula lipídica, la ubiquinona y una proteína, la citocromo c. La función es aceptar electrones de la molécula anterior y luego transferirlos a la siguiente. La fosforilación oxidativa es la síntesis de ATP a través de las ATPsintetasas, provocando la unión de un ADP con un grupo fosfato, para generar ATP. Su función es la obtención de energía de las coenzimas reducidas. La cadena respiratoria es necesaria para poder obtener energía de los productos reductores ( NADH, FADH2). Se localiza en las crestas mitocondriales.
28.- ¿Qué tipos y cuántas moléculas se consumen y se liberan en cada una de las vueltas de la espiral de Lynen en la B-oxidación de los ácidos grasos?.
En cada una de las vueltas de la hélice de Lynen se produce un FADH2 y un NADH que van a lacadena transportadora de electrones y un Acetil-coA que pasa al ciclo de Krebs. Además se consume 2 ATP y un FAD.
29.- ¿Cómo se origina el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial interna?
A partir de la energía liberada por los electrones que pasan a través de los complejos proteicos de las crestas mitocondriales que generan un bombeo continuo de protones hasta el espacio intermembranoso.
30.- ¿Cuál es la primera molécula común en las rutas catabólicas de los glúcidos y los lípidos? ¿Cuál es el destino final de dicha molécula en el metabolismo?
La primera molécula común es la dihidroxiacetona-3-fosfato. El destino final es conseguir ATP en el ciclo de Krebs.
31.- Ciclo de Calvin: concepto, fases y rendimiento neto.
Proceso cíclico, una serie de procesos bioquímicos en el estroma de los cloroplastos. Comienza con la ribulosa-1,5-difosfato que gracias a la enzima rubisco capta CO2 para formar una serie de compuestos inestables de 6 átomos de carbono. Este ciclo sigue hasta llegar al gliceraldehído-3-fosfato el cual puede tomar tres caminos, el ciclo de las pentosas fosfato, la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o la síntesis de glucosa y fructosa.
32.- Existe una clase de moléculas biológicas denominadas ATP, NAD, NADP:
a) ¿Qué tipo de moléculas son ? (Cita el grupo de moléculas al que pertenecen) ¿Forman parte de la estructura del ADN o del ARN?.
Son coenzimas. No forman parte ni de la estructura del ADN ni del ARN, son parte de la fracción no polipeptídica de las holoenzimas.
b) ¿Qué relación mantienen con el metabolismo celular? (Explícalo brevemente).
En el metabolismo celular las coenzimas NAD Y NADP, son coenzimas de oxidación y reducción, ya que se encargan de transportar electrones y protones. Y el ATP es una coenzima de transferencia, estas se encargan de transportar radicales, el ATP transporta grupos fosfato.
34.- Balance energético de la degradación completa de una molécula de glucosa.
En la glucólisis se obtienen 2 ATP y 2 NADH que equivalen a 6 ATP en la cadena respiratoria. En la descarboxilación oxidativa se obtienen 2 NADH multiplicada por 3 en la cadena respiratoria obteniendo así 6 moléculas de ATP. En el ciclo de Krebs en el que se obtiene 2 GTP multiplicado por uno en la cadena respiratoria obteniendo 2 ATP, 6 NADH multiplicada por 3 en la cadena respiratoria obteniendo así 18 moléculas ATP, 2 FADH multiplicado por 2 obtenemos 4 ATP.
En total 38 ATP.
35.- La siguiente molécula representa el acetil CoA: H3 C-CO-S-CoA.
a) ¿En qué rutas metabólicas se origina y en cuáles se utiliza esta molécula?.
Se origina en la descarboxilación oxidativa y en la beta-oxidación de los ácidos grasos. Utilizada en los procesos del ciclo de krebs y en la síntesis de ácidos grasos.
b) De los siguientes procesos metabólicos: Glucogénesis, fosforilación oxidativa y Boxidación, indica: - Los productos finales e iniciales. - Su ubicación intracelular.
Gluconeogénesis: El producto inicial es el ácido pirúvico y el final la glucosa. Se localiza en las mitocondrias y la matriz.
Fosforilación oxidativa: Los productos iniciales son ADP + Pi y los finales ATP. Se produce en las crestas mitocondriales.
B-oxidación: Los productos iniciales son ácidos grasos, NAD+, FAD y los finales el Acetil-Co-A, NADH + H+ y FADH2. Se ubica en la matriz mitocondrial.
36.- En el siguiente diagrama se esquematiza el interior celular y algunas transformaciones de moléculas que se producen en diferentes rutas metabólicas:
a) ¿Qué es el metabolismo? Conjunto de reacciones químicas que se dan en el interior de los organismos de los seres vivos con la finalidad de producir energía y moléculas celulares. ¿Qué entiendes por anabolismo y catabolismo? Anabolismo: Proceso metabólico que se encarga de la construcción molecular. Transforma moléculas sencillas en otras más complejas.
Catabolismo: Proceso metabólico en el que se sintetiza moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En este proceso se libera energía.
¿Cómo se relacionan el anabolismo y el catabolismo en el funcionamiento de las células? El anabolismo y el catabolismo están relacionados ya que los productos de una reacción anabólica o catabólica pueden ser los reactivos de la otra.
¿Qué rutas distingues? (Cita sus nombres e indica, si existen, cuáles son los productos inicial y final de cada una de ellas).
Se distingue la Glucólisis ya que a partir de la glucosa se obtiene Ácido Pirúvico. La descarboxilación oxidativa ya que del piruvato obtenemos Acetil-_CoA. Fermentaciones ya que a partir del piruvato se obtiene lactato. El ciclo de Krebs ya que aparece el ácido oxalacético y el Acetil–CoA. Finalmente la cadena respiratoria.
b) ¿Qué compartimentos celulares intervienen en el conjunto de las reacciones? (Indica el nombre de los compartimentos y la reacción que se produce en cada uno de ellos).
Intervienen mayoritariamente la mitocondria, el citosol y los cloroplastos. En el citosol se realiza la glucólisis, en la mitocondria el ciclo de Krebs y el ciclo de Calvin en el estroma de los cloroplastos, en las crestas mitocondriales la cadena transportadora de electrones y en los tilacoides de los cloroplastos la fotosíntesis.
37.- Indique el rendimiento energético de la oxidación completa de la glucosa y compárelo con el obtenido en su fermentación anaerobia. Explique las razones de esta diferencia.
El rendimiento energético de una molécula de glucosa es de 36/38 ATP, en cambio en la fermentación solo obtenemos 2 ATP. Esto se debe a que en la fermentación tan solo se hace la glucólisis, produciéndose los 2 ATP, y a que el NADH no pasa a la cadena respiratoria como es en el caso de la glucosa, de ahí la diferencia del aporte energético.
38.- ¿En qué orgánulos celulares tiene lugar la cadena de transporte de electrones , uno de cuyos componentes son los citocromos? ¿Cuál es el papel del oxígeno en dicha cadena? ¿Qué seres vivos y para qué la realizan?.
Se encuentra en las mitocondrias concretamente en las crestas mitocondriales. Cada cadena respiratoria está constituida por seis componentes: cuatro complejos proteicos I,II,III,IV, la ubiquinona y el último el citocromo que comunica el complejo III con el IV. Estas cadenas conducen los electrones hasta el oxígeno, el aceptor último de electrones, que se reduce para formar H20. La respiración celular la realizan todos los seres vivos que poseen células eucariotas, para obtener energía y así poder realizar las funciones vitales.
39.- En el ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos:
-¿Qué tipos principales de reacciones ocurren?
Principalmente se dan reacciones de oxidación. El acetil-CoA (2C) se une a una molécula de ácido oxalacético (4C) dando lugar al ácido cítrico (6C). Por otra parte las distintas oxidaciones que tienen lugar a lo largo del ciclo liberan electrones que son captados por NAD o FAD, los cuales se reducen a NADH y FADH2. También se producen dos descarboxilaciones oxidativas que liberan dos moléculas de CO2. Además, tiene lugar una fosforilación a nivel de sustrato, consecuencia de la anterior oxidación, que da lugar a una molécula de GTP, posteriormente transformable en ATP. - ¿Qué rutas siguen los productos liberados?. Los electrones de los coenzimas reducidos NADH y FADH2 son cedidos a las cadenas transportadoras de electrones. El ATP al encontrase en poco cantidad espera a la producción de más para poder realizar su función. En total se liberan 6 moléculas de CO2 que se corresponden con los seis átomos de carbono de la glucosa.
40. Metabolismo celular: -Define los conceptos de metabolismo, anabolismo y catabolismo.
Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células y que conducen a la transformación de unas biomoléculas y otras con el fin de obtener materia y energía para llevar a cabo las funciones vitales.
Catabolismo: procesos de transformación de moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas liberando energía, en forma de ATP.
Anabolismo: proceso de transformación de moléculas inorgánicas sencillas a moléculas orgánicas complejas utilizando energía, en forma de ATP.
-¿Son reversibles los procesos anabólicos y catabólicos? Razone la respuesta.
Los procesos anabólicos y catabólicos, si que son reversibles, ya que las moléculas orgánicas pueden ser formadas o destruidas. Sin embargo, hay pasos que son irreversibles pero se toma otro camino con el fin de llegar al mismo compuesto.
-El ciclo de Krebs es una encrucijada metabólica entre las rutas catabólicas y las rutas anabólicas? ¿Por qué?
Puede ser llevado a cabo tanto en procesos catabólicos como en anabólicos con el fin de conseguir diversos productos. Se puede llegar a él por diferentes camino y una vez acabado sus productos pueden escoger diferentes rutas.
41. Quimiosíntesis: Concepto e importancia biológica.
Síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas. Los organismos que realizan estos procesos se denominan quimioautotrófos.
42. Importancia de los microorganismos en la industria. Fermentaciones en la preparación de alimentos y bebidas. Fermentaciones en la preparación de medicamentos.
Los microorganismos son importantes en las industrias ya que llevan a cabo diversas fermentaciones necesarias para realizar ciertos productos comerciales como son los yogures o el queso. Los microosganismos que realizan esta fermentación son las bacterias Lactobacillus casei o Streptococcus lactis. También algunos medicamentos son producto de fermentaciones, como por ejemplo algunos antibióticos.
43. Fermentaciones y respiración celular. Significado biológico y diferencias.
44.
A) En la figura se indican esquemáticamente las actividades más importantes de un cloroplasto. Indique los elementos de la figura representados por los números 1 a 8.
1.CO2 2.Ribulosa 1,5-difosfato 3. ADP+ P 4. ATP 5. NADPH 6. NADP+ 7. H20 8. 02
B) Indique mediante un esquema, qué nombre reciben las distintas estructuras del cloroplasto. ¿En cuál de esas estructuras tiene lugar el proceso por el que se forman los elementos 4 y 6 de la figura? ¿Dónde se produce el ciclo de Calvin?
El ciclo de Calvin se da en el estroma de los cloroplastos de los organismos fotosintéticos. Los elementos 4 y 6 se forman en el estroma y son los productos de la fase luminosa de la fotosíntesis.
C) Explique brevemente (no es necesario que utilice formulas) en qué consiste el ciclo de Calvin.
El ciclo de Calvin consta de dos procesos principales. Primero comienza con la fijación del CO2, este entra en el estroma del cloroplasto y allí se une a la ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la enzima Rubisco, y da lugar a dos moléculas de ácido 3- fosfoglicérico. Luego comienza la reducción del CO2 fijado, mediante el consumo de ATP y NADPH obtenidos en la fase luminosa. El ácido 3-fosfoglicérico queda reducido a gliceraldehído 3-fosfato. Finalmente con esta reducción del gliceraldehído 3-fosfato se pueden seguir a su vez tres vías: el ciclo de las pentosas fosfato, la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o la síntesis de glucosa y fructosa.
45.
A) la figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria. Identifique las sustancias representadas por los números 1 a 6.
1. Ácido pirúvico
2. Acetil CoA
3. ADP
4. ATP
5. NADH
6. O2
B) La utilización de la energía liberada por la hidrólisis de determinados enlaces del compuesto 4 hace posible que se lleven a cabo reacciones energéticamente desfavorables. Indique tres procesos celulares que necesiten el compuesto 4 para su realización
La glucólisis, la entrada de ácido pirúvico en la matriz mitocondrial y la fotosíntesis.
C) En el esquema, el compuesto 2 se forma a partir del compuesto 1 , que a su vez, proviene de la glucosa. ¿Sabría indicar otra sustancia a partir de la cual se pueda originar el compuesto 2?
En el catabolismo de los lípidos también se obtiene Acetil-CoA
46.
a) El Esquema representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7?
1. Espacio intermembranoso 2. Membrana interna 3.Membrana externa 4. Tilacoides estroma 5. ADN cloroplástico 6. Estroma 7. Tilacoides grana
b) En los cloroplastos, gracias a la luz, se producen ATP y NADPH. Indique esquemáticamente, como se desarrolla este proceso
El ATP y el NADPH se obtienen en la fase luminosa , más concretamente se producen 16 ATP en la fase luminosa acíclica y 2 ATP en la fase luminosa cíclica. Se obtienen también 12 moléculas de NADPH solo en la fase acíclica.
c) Las moléculas de ADN de los cloroplastos y las mitocondrias son mucho más pequeñas que las bacterias. ¿Contradice este hecho la hipótesis de la endosimbiosis sobre el origen de las células eucarióticas?
No, ya que el tamaño no influye en esta teoría a teoría endosimbiótica dice que los cloroplastos y las mitocondrias se formaron por la simbiosis de una bacteria con una célula, y por tanto, no se corresponde al tamaño de la célula, ya que se ha producido una fusión
47. El Esquema (misma figura de la página anterior) representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7?
ESPACIO INTERMEMBRANOSO.
MEMBRANA INTERNA.
MEMBRANA EXTERNA.
TILACOIDE DE ESTROMA.
ADN CIRCULAR.
RIBOSOMA.
TILACOIDE DE GRANA.
a) En el interior de este cloroplasto hay almidón. Explique, mediante un esquema, como se forma la glucosa que lo constituye.
b) Indique tres similitudes entre cloroplastos y mitocondrias.
Son orgánulos transductores de energía.
Poseen una doble membrana.
Tienen ADN circular en su interior.
48. a) El esquema representa un a mitocondria con diferentes detalles de su estructura. Identifique las estructuras numeradas 1 a 8.
1. MATRIZ MITOCONDRIAL.
2. CRESTA MITOCONDRIAL.
3. RIBOSOMA (MITORRIBOSOMA).
4. MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA.
5 MEMBRANA MITOCONDRIAL EXTERNA.
6. ESPACIO INTERMEMBRANOSO.
7. ATP-asas.
8. COMPLEJOS PROTEICOS.
b) Indique dos procesos de las células eucariotas que tengan lugar exclusivamente en las mitocondrias y para cada uno de ellos establezca una relación con una de las estructuras indicadas en el esquema.
Los procesos de las células eucariotas que tienen lugar exclusivamente en las mitocondrias son, el ciclo de Krebs que tiene lugar en la matriz mitocondrial y la cadena transportadora de electrones que tiene lugar en la membrana mitocondrial interna , concretamente en las crestas mitocondriales.
c) Las mitocondrias contienen ADN. Indique dos tipos de productos codificados por dicho ADN.
Dos tipos de productos codificados por el ADN son las proteínas mitocondriales y ARNm.