Docente: Mg. Verónica Montero

UNIVERSIDAD MAYOR Escuela de Biotecnología

11. BIOENERGETICA

BIOENERGETICA

METABOLISMO CELULAR

• Suma de procesos físico-químicos mediante los cuales la célula usa la materia y la energía para realizar trabajos, automantenerse y reproducirse.

• Es realizado por numerosas reacciones, controladas por enzimas y regulados.

ANABOLISMO : Formación o síntesis de compuestos químicos (Biosíntesis)

CATABOLISMO : Degradación o descomposición de compuestos

REACCIONES METABÓLICAS:

• Reacciones catabólicas : reacciones de degradación de moléculas oxidativas – deshidrogenación exergónicas Ej : respiración – fermentación • Reacciones anabólicas : reacciones de síntesis de moléculas reductivas – hidrogenación endergónicas Ej : fotosíntesis

Origen •Teoría Endosimbiótica

ANTECEDENTES

• Tienen dos unidades de membrana • Contienen DNA • Contienen ribosomas pequeños (70s) • Contienen proteínas diferentes a las

citoplasmáticas. • Mitocondrias tienen enzimas similares a

bacterias aeróbicas • Cloroplastos tienen enzimas similares a

cianobacterias

MITOCONDRIAS

CARACTERÍSTICAS

• Son organelos autorreplicables

• De tamaño variable (3 µm)

• Forma variada

• Son semiautónomas

• Osmóticamente activas

Mitocondria

GLICÓLISIS O

RUTA EMBDEN-MEYEROHOF

• Proceso de degradación de glucosa que puede realizarse en ausencia oxígeno.

• Da como resultado energía que se guarda en forma de ATP y 2 moleculas de Acido pirúvico.

• Se desarrolla en el protoplasma (procariontes) o citosol (eucariontes)

• La glucosa que inicia este proceso debe estar activa (fosforilada)

GLICOLISIS

Respiración aeróbica y anaeróbica

DESTINO DEL PIRUVATO

GLUCOSA

PIRUVATO

Eucariontes

f.m y bact

anaerób.

Bacterias y levaduras

Ac. Láctico

Etanol

Ac. acético

Mitocondria

Glicolisis

Ferm.

Resp. Aeróbica

F. Láctica F. Alcohólica

FERMENTACIÓN

• Dador como el aceptor final de electrones son compuestos orgánicos.

• Generalmente son metabolitos de un único sustrato.

• Son pocos rentables, se obtiene 2 ATP a partir de la glucosa.

• Fermentación alcohólica

• Fermentación acido-mixta: Bacterias Entericas

• Fermentación Láctica

• Fermentación Butírica: Vegetales (almidón y celulosa), importancia por que contribuye a la descomposición de los restos vegetales que caen al suelo

• Fermentación Pútrida. Sustrato de naturaleza proteica

Fermentación alcohólica

Fermentación Láctica

INGRESO DE AC. PIRUVICO A

MITOCONDRIA

• Reacciones de óxido-reducción

oxidación del piruvato

reducción de cofactores (3 NAD y 1 FAD)

• Decarboxilación (CO2)

• Fosforilación o formación de GTP

2 etapas

CICLO DE KREBS

CADENA RESPIRATORIA

• Conjuntos de proteínas dispuestas en un orden secuencial estricto.

• Dado que contienen Fe++ se oxidan y reducen progresivamente.

• Transportan :

H+ vectorialmente y e- lateralmente

• Producen una gradiente electroquímica

• El último aceptor de H+ y e- el O2

• Los citocromos se bloquean con cianuro

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

• Síntesis de ATP a partir de ADP

• Realizada por la región F1

• Proceso acoplado al transporte de electrones

• El transporte de H+ de vuelta hacia la matriz estimula la ATPsintetasa.

• Esta enzima es bloqueada por 2,4 dinitrofenol (agente desacoplante)

RESUMEN

/www.youtube.com/watch?v=Hx3b

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Características Respiración anaeróbica

Respiración aeróbica

Reactante Glucosa Glucosa + 02

Producto Piruvato CO2 y H2O

Localización Citosol Citosol y Mitoc.

ATP formado 2 ATP 38 ATP

Eficiencia poca mucha

- CLOROPLASTOS: Realizan

fotosíntesis, se relacionan con la

asimilación de nitrógeno, la

síntesis de algunos aminoácidos,

ácidos grasos y lípidos y

hormonas vegetales. Poseen

clorofila y carotenoides.

- ETIOPLASTOS:

Corresponden a un

desarrollo incompleto

de un cloroplasto,

debido a la falta de

luz.

se encuentran en tejidos embrionarios

CARECEN: proteínas de los centros de captación de luz, clorofila,

sistemas de transporte de electrones y vesículas de los tilacoides .

Son de mayor tamaño que las mitocondrias

PROPLASTIDIOS

Origen: El cloroplasto y otros plastidios se diferencian a partir de proplastidios.

Estado Intermedio o

cuando no hay luz

CROMOPLASTOS: contienen pigmentos, especialmente carotenos y xantofilas.

LEUCOPLASTOS: contienen sustancias de reserva

Amiloplastos : almidón

Proteinoplastos : proteínas

Oleoplastos : aceites

• Son organelos autorreplicables • De tamaño variable (10 - 15 µm) • Número variable • Forma ovoide • Son semiautónomas • Osmóticamente resistentes • (ciclosis)

Cloroplasto

Secuencia de diferenciación de un proplastidio

en cloroplasto por efecto de la luz.

ESTRUCTURA (M.E.T.)

• CO2 + H2O C6H1206 + O2

CO2 + H2S C6H1206 + S2

FOTOSÍNTESIS

ETAPAS

FASE CLARA – luminosa u oxigénica Reactantes : agua – ADP - NADP Producto : oxígeno – ATP – NADPH

FASE OSCURA – no luminosa o biosíntetica Reactantes : dióxido de C – ATP – NADPH Productos : glucosa – ADP - NADP

Síntesis de compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos.

Transformación de energía luminosa en energía química.

Formación de oxígeno.

PROCESO

Excitación fotoquímica de la clorofila

Foto-oxidación del agua

Foto-reducción de NADP

Fotofosforilación de ADP

REACCIONES QUÍMICAS :

Reacciones de óxido-reducción : Reducción o fijación de CO2

Oxidación del NADPH Degradación de ATP Síntesis de glucosa

Reacciones químicas :

FACTORES DE REGULACIÓN

COLOR INTENSIDAD

FOTOPERÍODO

CONCENTRACIÓN DE GASES (O2 – CO2)

DISPONIBILIDAD de H2O

TEMPERATURA

LUZ

Parámetro Fotosíntesis Respiración

reactantes CO2 + H2O C6H12O6 + O2

productos C6H12O6 + O2 CO2 + H2O

tipo de reacción anabólica catabólica

localización cloroplastos mitocondrias

energía endergónica exergónica

ATP produce y usa produce

tipo de proceso discontínuo contínuo