Bioenergética: Glicólisis y Ciclo de Krebs en procesos metabólicos

Bioenergética y Vías Metabólicas

Bioenergética Glucosa Glucolisis Acido piruvico CH C AcedICeA COOH COOH C-0 H 1 CH COOH HO COOH H-C-OH V COOH CH NADH + H Acido Citrico CH NAD C +COOH I CH COOH Acido milice COOH Ácido COOH CH CH H-C-COOH CH NAD H-C-OH COOH H+ NADH COOH Acido Lemtrico H+ Acido isccitrico ATT ADD NADET NAD' OOOH COOHT CH CH H COOH C-0 Ácido succínico COOH Acido alfa celoplotárico COOH PADH FAD COOHAprendizaje esperado de la Unidad 3: ORGANIZACIÓN INTERNA DE LA CELULA. Relacionar las estructuras celulares con sus características y funciones.

Objetivos de la clase

• Reconocer los componentes de una reacción química.
• Identificar la diferencia entre una reacción endergónica y exergonica.
• Reconocer que son y que función tienen los catalizadores biológicos.
• Definir que son las reacciones acopladas y las moleculas portadoras de energia.
• Identificar las características de las reacciones catabolicas y anabolicas.
• Identificar las características y funcion de la glucolisis, fermentación láctica y respiración celular.

Indicador de logro

. Reconoce los mecanismos celulares de obtención de energía.todo lo que ana tiene Cata quita.

Vías Metabólicas: Anabólica y Catabólica

Vías Metabólicas Anabólica Catabólica ( Creación ) (Destrución) Biosíntesis de moléculas Requiere energía Degradación de moléculas Libera energía Requiere Energia No Requiere EnergiaCatabolismo · Liberación de energía · Ej. Glucólisis Moléculas orgánicas biomoléculas complejas Moléculas inorgánicas ATP Reacción exotérmica Moléculas "alimento" Biomoléculas componentes de la célula Via catabólica Energia Vio anabolica "Ladrillos" para BiosintesisVía catabólica, reacciones exergónicas (a) Burning glucose (sugar): an exergonic reaction high activation energy needed to ignite glucose glucose + O2 energy content of molecules energy released by burning glucose low CO2 + H2O - progress of reaction XAnabolismo · Requieren energía · Biosíntesis de moléculas orgánicas · Síntesis de: ARN, ácidos nucleicos, proteínas, glúcidos y lípidos Moléculas inorgánicas ATP Moléculas orgánicas biomoléculas complejas Reacción endotérmica Moléculas "alimento" Biomoléculas componentes de la célula Via catabólica Via anabólica "Ladrillos" para BiosintesisVía anabólica, reacciones endergónicas (b) Photosynthesis: an endergonic reaction high lucose __ activation energy from light captured by photosynthesis energy content of molecules net energy captured by synthesizing glucose CO2 + H2O low progress of reaction XGlucosa Energia CH2 OH a -D - glucose H 0 H H 0 H = C OH OH H C-OH H OH HO-C-H H-C-OH CH2OH B - D - glucose H-C-OH H 0. OH H CH,OH OH H Lineales OH H H OH - Prácticamente todas las células metabolizan glucosa para obtener energía (ej. neuronas) - El metabolismo de la glucosa es menos complejo - Otras moléculas orgánicas también, son transformadas en glucosa - La energía obtenida de este proceso es almacenada a través moléculas transportadoras: NADH, FADH2, ATP H OH

Moléculas Transportadoras de Energía

ATP (Adenosin Trifosfato)

(ATP) Adenosin Trifosfato · Formación de ácidos nucleicos y portador de energética · Adenina + Ribosa + 3 grupo fosfato (-PO4) · Enlaces débiles, se rompen con hidrólisis y forma ADP (Adenosín difosfato) + P + energía · La ATP sintetasa sintetiza ATP a partir de ADP y Pi · El gradiente de protones es responsable de la síntesis de ATP · Sin transporte de electrones se inhibe la síntesis de ATP · La síntesis de ATP ocurre en el espacio intermembránico y la matriz mitocondrial ATP Nitrogenous base (adenine) NH2 Triphosphate group N. N O=0-8 5 0-P-O-P-O-P-O-CH, N N O. 4 1 3 2 OH CH 5-carbon sugar phosphoanhydride bonds 0- 0- 0- ADENINE -O-P-O-P-O-P-O-CH2 RIBOSE ATP H2O- o- 0- 0- ADENINE -O-P-OH + -O-P-O-P-O-CH2 Ö inorganic phosphate (Pi) KRIBOSE ADP 0=1-8

NAD+ y FAD

NAD+ - FAD NAD+: Nicotinamida adenina dinucleótido, coenzima que interviene como dador o aceptor de electrones y protones (poder reductor) en reacciones metabólicas redox; su estado oxidado (NAD+) se reduce a NADH - La reducción del NAD ocurre en la matriz mitocondrial NH2 O O=P-O. N O C OH OH NH2 N N o=P-O N N O OH OH FAD: Flavin adenín dinucleótido, coenzima que interviene como dador o aceptor de electrones y protones (poder reductor) en reacciones metabólicas redox; su estado oxidado (FAD) se reduce a FADH2 al aceptar dos átomos de hidrógeno N NH N N o MOH OH HO O O=P O HO O=P O :N HỒ O N NH2 HO N N OH

Fotosíntesis y Metabolismo de la Glucosa

Proceso de Fotosíntesis

Fotosíntesis - Metabolismo Glucosa ANabolismo Fotosíntesis 6 CO2 + 6 H2O + ENERGÍA LUMÍNICA C6H1206 + 6 02 ¿ Qué hacen las plantas con la luz del sol? La luz solar es la energia que proviene del sol El azúcar, la glucosa y otros carbohidratos se empiezan a fabricar en la hoja Câyplanta desprende El dióxido de carbono se introduce en la planta CO2 El agua viaja hasta la hoja, donde será usada para lebricollo; carbohidratos El azúcar se fabrica en la hoja El agua es absorbida por las raíces H20 OGUG Metabolismo de la glucosa C6H1206 + 6 02 6 CO2 + 6 H2O + energía química/calórica

Organismos Autótrofos

AUTÓTROFOS Plantas Algas 2 8,0 Cianobacterias het Hustoc sp. PCC 5203 ( - Llamados productores - Sintetizan sustancias esenciales para su metabolismo a partir de sustancias inorgánicas - Del griego "que se alimenta por sí mismo" - Su fuente de energía es luz o sustancias químicas - Fotoautótrofos (utilizan la luz para realizar la fotosíntesis)(cloroplasto) fotosíntesis H2O 2 CO2 ATP glucosa O2 respiración celular (mitocondria) X

Estructura de la Hoja y Cloroplasto

Tejidos de la Hoja

Tejidos Cutícula Epidermis superior Mesófilo en empalizada Xilema Floema Haz vascular Mesófilo esponjoso CO2 14 02 Epidermis inferior 1 Estoma Células de guarda X

Estomas

Estomas Cloro planto Vocala HO H-O H:0 HO HO H:O Cellos ochsivas Cellules acompaltantes microfibrillas de celulosa orientadas radialmente K+ CI- H2O H2O células oclusivas Estoma cerrado Estoma abierto Estoma cerrado

Cloroplasto

Cloroplasto Membrana externa Membrana de los tilacoides Ribosomas Espacio intratilacoide Espacio intermembrana Grana Estroma ADN Cloroplastico Tilacoides de grana Membrana interna Tilacoides del estroma

Pigmentos Fotosintéticos y Reacciones de la Luz

Clorofila y Absorción de Luz

REFLECTED LIGHT PHOTON PHOTON REACTION CENTER PIGMENT MOLECULES 2 Fases en Clorofila Fotosintesio Clara Oscura -> daigual que Parte del dia CH=CH2 CH3 H3C. N N- Mg Z N H3C CH2 H O CH2 1 OCH3 .C. C20H390 0 CH2CH3 CH3 H3C 0 -N N CO2CH3 Mg N N H H2C=CH CH2CH2CO2CH2CH=C(CH2CH2CH2 CH)3CH3 CH3 H CH3 CH3 CH3 H-C- 0 N CO2CH3 Mg Clorofila "b" N N H H2C=CH- CH2CH,CO2CH2CH=C(CH2CH2CH, CH)3CH CH3 H CH3 CH3 CH3 H Clorofila "a" HAbsorción de pigmentos fotosintéticos 100 clorofila b absorción de luz (porcentaje) 80- 60- carotenoides 40 clorofila a 20 0 Longitud de onda (nanómetros) 400 450 500 550 600 650 700 750 luz visible Rayos gamma Rayos X UV [Infrarrojo micro- ondas ondas de radio energía más alta (demasiada) energía más baja (insuficiente) Longitudes de onda Absorbe: captan Refleja: rebota Transmite: pasa

Reacciones Dependientes e Independientes de la Luz

Reacciones dependientes e independientes de la luz (Cloroplasto) ATP: Adenosin trifosfato NADPH: Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato O2 CO2 Luz ATP NADPH Fase lumínica (tilacoides) Fase oscura C3 (estroma) ADP H. O NADP GLUCOSA Cloroplasto - Fotosistema I. Molécula reactiva de clorofila llamada P700 - Fotosistema II. Molécula reactiva de clorofila llamada P680

Etapa Dependiente de la Luz: Reacción de Hill

Etapa dependiente de la luz "Fase clara": reacción de Hill - Ocurre en los tilacoides - Usa radiación solar (espectro visible) CAROTENOIDES CLOROFILA b CLOROFILA a COMPLEJO ANTENA - Fotosistema. Agrupación de pigmentos - Complejo antena. Absorbe energía luminosa y la transfiere al centro de reacción - Centro de reacción. Los fotones son transferidos al este lugar FOTOSISTEMA 1-2 CENTRO DE REACCION

Fotosistemas I y II

Fotosistemas I (FS I) y II (FS II) · Ambos se activan con luz y funcionan en forma simultanea · Cada fotosistema contiene aproximadamente entre 250 y 400 moléculas de clorofila y carotenoides · La luz pasa al centro de reacción. En clorofila ubicado junto a la cadena transportadora de electrones · Cadena transportadora de electrones, sintetiza ATP (Quimiósmosis) y NADPH luz solar cadena transportadora de electrones 1 6 2e- NADPH 2e- 3 6 NADP+ + H+ 2e- 2 4 2e- energía para impulsar la síntesis de ATP fotosistema I Impulsa 1 centro de reacción 2e H2O 9 fotosistema II 2-02 Fotólisis del agua. 2H O 4H+ + 4é + O2 2H+ Descomposición cadena transportadora de electronestilacoides cloroplasto

Fotofosforilación

Fotofosforilación - Síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato mediado por ATP-sintasa - Ocurre en la membrana del tilacoide H+ ETC estroma FSII FSI La energía de los electrones energéticos impulsa la síntesis de NADPH. ETC NADP+ Las moléculas portadoras de energía impulsan el ciclo C3. CO2 2e- 2e 2e- NADPH Impulsa H+ 2e H2O 2H+ H+ H+ H+ 202 Descomposición H+) (H+ H+ espacio tilacoideo Alta concentración de H+ generada por una transportación activa. H+ (H+ El canal H+ acoplado a la enzima sintetizadora de ATP. ciclo C3 2e- ADP + p H+ (H+ La energía de electrones energético impulsa la transportación activa de H+ por ETC. ATP El flujo de H+ hacia abajo del gradiente de concentración impulsa la síntesis de ATP.

Ciclo de Calvin-Benson y Fotorrespiración

Ciclo C3 (Calvin-Benson)

Ciclo de Calvin-Benson ó Ciclo C3 Estroma 6 CO, 1 La fijación de carbono combina el CO, con RuBP. C Fijación RuBP= Ribulosa 1,5 bifosfato 12C CC PGA= 3-fosfoglicérico 2 La síntesis de G3P emplea energía. 3 La sintesis de RuBP utiliza energía y 10 G3P. Regeneración Reducción 12 ATP +12 ADP 12 NADPH 6 ADP 12 CCC 6 ATP G3p= gliceraldehido-3-fosfato +12 (NADP 4 Dos G3P disponibles para la síntesis de glucosa. CCCCCc glucosa (u otras moléculas) - Formación de compuestos orgánicos a partir de reducción de CO2, utilizando ATP y poder reductor del NADPH - Rubisco. Enzima que cataliza la fijación de CO2 a la Ribulosa 1,5 difosfato Ciclo C3 (ciclo de Calvin-Benson)

Fotorrespiración

Fotorrespiración - Cuando las temperaturas son altas las plantas cierran los estomas, para evitar perder agua, disminuyendo CO2 que entra y aumenta el oxígeno proveniente de la fotosíntesis -En presencia de CO2, la Rubisco introduce el carbono al ciclo de Calvin - Cuando hay más O2 que CO2 la Rubisco lo capta en vez de CO2 - Plantas C3 - La energía se pierde no se produce ATP o NADH Cloroplasto Ribulosa 1,5 difosfato 0 RuBP carboxilasa Ácido glicólico Ácido glicólico Peroxisoma HO Glicina Peróxido de hidrógeno 1/20) HO 2 glicina Serina + CO + NH Mitocondria