Profesor: N. Tomás Atauje Calderón

Repaso de Biología

Quinto Año 2015

Plastos También llamados plastidios.

Son organelas características de algas y plantas; existen varios tipos y cumplen diversas funciones.

Tipos de plastidios: Leucoplastos: Almacenan moléculas orgánicas(almidón,

aceites, proteínas).

Cromoplastos: Dan color a las plantas.

Cloroplastos: Realizan fotosíntesis.

Todos los plastidios maduros se forman a partir de un plasto inmaduro llamado proplastidio.

Tipos de plastos

Cloroplastos Son organelas presentes en las algas verdes y en las plantas.

Poseen una doble membrana con un estrecho espacio intermembranoso, un fluido interno llamado estroma y sacos membranosos llamados tilacoides, los cuales en su conjunto forman granas. Dentro de los tilacoides se encuentra el pigmento clorofila, que es el que capta la luz durante la fotosíntesis.

Poseen ADN circular, por lo que pueden autoduplicar su material genético y además poseen ribosomas que les permiten elaborar muchas de las enzimas que poseen.

Cloroplastos

Fotosíntesis Proceso metabólico mediante el cual la luz aporta energía

que es utilizada en la elaboración de moléculas orgánicas. La energía luminosa es transformada en energía química.

Es el principal mecanismo por el que se elaboran moléculas orgánicas y se inicia la cadena alimenticia en los ecosistemas.

Si en el proceso se libera oxígeno (plantas y algas) se denomina oxigénica, sino se le denomina anoxigénica (fotobacterias).

La fotosíntesis oxigénica aporta O2 a la atmósfera y favorece la regeneración de la capa de ozono.

Fotosíntesis

Fotosíntesis oxigénica Las plantas la llevan acabo en tallos y principalmente en hojas,

los que se consideran como órganos fotosintéticos típicos. En estos órganos se encuentra el parénquima clorofiliano, que es un tejido vegetal formado por células con abundantes cloroplastos.

Algunas algas presentan plecténquima, que es un tejido

primitivo cuyas células poseen plastos con nombres distintos; rodoplastos en algas rojas y feoplastos en algas pardas.

Ecuación general: Luz

12H2O + 6CO2 ---> C6H12O6 + 6O2 +6H2O Clorofila

Cuantosoma Es la unidad fotosintética; está conformada por los pigmentos

integrados en la membrana y asociados a proteínas, que se encuentran en las membranas de los tilacoides. El pigmento más importante es la clorofila, los otros pigmentos actúan como pigmentos auxiliares.

En el cuantosoma se presenta la llamada partícula F, que también se conoce como ATPasa o ATP sintetasa, que sintetiza ATP.

El cuantosoma presenta dos fotosistemas (I y II) con pigmentos

P700 y P680, con clorofilas excitables a la luz. Además en el fotosistema II existe una proteína encargada de la ruptura del agua, que es llamada proteína Z.

Entre los dos fotosistemas se encuentra una cadena transportadora de electrones formada por varias proteínas (plastoquinonas, citocromos, plastocianina y ferredoxina).

Pigmentos y longitudes de onda

Etapas de la fotosíntesis oxigénica En la fotosíntesis oxigénica se pueden diferenciar dos etapas o

fases:

Fase luminosa: Ocurre en las membranas de los tilacoides, donde están localizados los cuantosomas.

En esta etapa se llevan a cabo la fotoexcitación, la fotólisis del agua, el transporte de electrones , la fotoreducción y la fotofosforilación.

Fase oscura: También llamada como Ciclo de Calvin-Benson; ocurre en el estroma. Es aquella en la cual se utilizan los productos de la fase luminosa (ATP y NADPH+ + H+); y con la incorporación de CO2, se van a sintetizar azúcares.

En esta etapa se llevan a cabo la fijación de CO2, la reducción, la síntesis de glucosa y la reactivación de la ribulosa.

Fase Luminosa Fotoexcitación: La luz es absorbida por los

pigmentos, se desencadena una excitación electrónica molecular y la pérdida de electrones por las clorofilas de los fotosistemas.

Fotólisis del agua: La energía absorbida provoca la ruptura de las moléculas de agua (participación de la proteína Z), como consecuencia, se libera oxígeno molecular (O2), electrones (2e-) y protones (2H+) hacia el interior del tilacoide.

Fase luminosa Transporte de electrones y fotoreducción: Los electrones

liberados del agua son transferidos a través de la cadena transportadora de electrones hacia el NADP+ que se reduce transformándose en NADP-; luego acepta protones (2H+) originando NADPH + H+.

Fotofosforilación: La acumulación de protones en el espacio intratilacoidal y el transporte de electrones genera una gradiente de concentración y carga entre el tilacoide y el estroma; por lo que se sintetiza ATP por acción de la ATP sintetasa.

*Se ha establecido que por cada O2 liberado se generan 3 ATP, dos

elaborados en secuencia lineal mientras que el tercero es sintetizado en un proceso cíclico con flujo de protones y electrones llamado fotofosforilación cíclica; también se forman 2 NADPH + H+.

Reacciones dependientes de la luz

Fase Oscura Fijación de CO2: Moléculas de ribulosa difosfato captan el

CO2 de la atmósfera, con la participación de la enzima Ribulosa carboxilasa. Inicialmente se forman moléculas de sesis carbonos, inestables y que se rompen en unidades de tres carbonos denominadas fosfogliceratos.

Reducción: Las moléculas de fosfoglicerato son transformadas hasta fosfogliceraldehído (también llamado ácido fosfoglicérico). Este proceso incorpora protones y electrones provenientes del NADPH+ + H+, consumiendo energía proporcionada por el ATP.

Fase Oscura Síntesis de glucosa: Doce fosfogliceraldehídos darán

origen a la fructosa, que por isomeración, se transforma en glucosa. Los carbonos restantes son transformados hasta ribulosa fosfato.

Reactivación de la ribulosa: Las moléculas de ribulosa

reaccionan con ATP para generar ribulosa difosfato, la que actúa como fijador del CO2.

*Las moléculas de glucosa elaboradas pueden ser utilizadas como

fuente de energía o para síntesis de moléculas estructurales; además pueden ser almacenadas en el mismo lugar de la síntesis como almidón o pueden ser transportadas a otros órganos vegetales para su uso o almacén.

Ciclo de Calvin-Benson

Mitocondrias Organelas presentes en todas las células eucariontes.

Están formadas por doble membrana, siendo la interior más grande y con proyecciones hacia el interior. Estas proyecciones se denominan crestas y poseen proteínas que transportan electrones, así como partículas F para la síntesis de ATP.

La membrana interna rodea una estructura coloidal conocida como matriz mitocondrial, la cual es muy rica en enzimas (que realizarán el ciclo de Krebs), presenta un ADN circular y algunos ribosomas (55S).

Mitocondrias

Respiración celular Proceso intracelular de tipo catabólico y en cadena, donde las

biomoléculas orgánicas energéticas (glúcidos, lípidos y aminoácidos) se transforman en biomoléculas inorgánicas más simples (H2O y CO2).

Cuando los enlaces de estas biomoléculas se rompen, se libera energía donde un 60% se pierde en forma de calor y el 40% se almacena temporalmente como ATP. El ATP es la molécula energética utilizada por la célula en el transporte activo, división celular y movimiento entre otras funciones.

En las células procariotas se realiza a nivel de citoplasma y mesosomas; mientras que en las eucariotas se realiza en el citoplasma y mitocondrias.

Ecuación general:

C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38P ---> 6CO2 + 6H2O + 38ATP

Etapa citosólica Se realiza en la parte soluble del citoplasma (citosol), donde la

glucosa es degradada en dos piruvatos. A este proceso se le conoce como glucólisis o glicólisis.

La glucosa se activa utilizando 2 ATP, luego el proceso generará 4 ATP mediante lo que se conoce como fosforilación a nivel de sustrato. Simultáneamente a la glucólisis se liberan hidrógenos citoplasmáticos mediante el proceso conocido como deshidrogenación, los cuales son retenidos por la coenzima NAD+ que tras recibir 2 H, reduce a NADH + H+.

El ácido pirúvico o piruvato que se forma, puede continuar participando en reacciones a través de dos vías: anaeróbica o aeróbica.

Etapa citosólica Vía anaeróbica: Se da cuando hay escasez o ausencia de O2

citoplasmático.

También se le conoce como vía fermentativa, de ella se conocen dos formas: Fermentación láctica: Se realiza en el tejido muscular tras ejercicio

intenso donde el piruvato se reduce a ácido láctico.

Fermentación alcohólica: Ocurre en las levaduras fermentadoras (vino, pan, cerveza), en las cuales el piruvato produce CO2 y etanol (C2H5OH).

Vía aeróbica: Se da cuando hay consumo de oxígeno. Los piruvatos generados ingresan a las mitocondrias atravesando las dos membranas para llegar a la matriz mitocondrial.

Tipos de fermentación Fermentación láctica: Fermentación alcohólica:

etanol

Etapa mitocondrial Dentro de las reacciones que se dan en la matriz

mitocondrial se pueden diferenciar tres fases: Descarboxilación y deshidrogenación del piruvato: El ácido pirúvico pierde carbono en forma de CO2; luego

pierde 2 H que son recibidos por el NAD+, que se reduce a NADH + H+.

El piruvato (C3) se convierte en acetilo (C2) e inmediatamente despúes se le acopla la coenzima A (Co-A), formándose el acetil-coenzima A.

Etapa mitocondrial Descarboxilaciones y deshidrogenaciones del acetilo en el

Ciclo de Krebs: El acetilo es transportado por la coenzima A hacia el Ciclo de

Krebs, donde va ser fijado por el oxalacetato y juntos formarán el citrato. El Ciclo de Krebs también se conoce como Ciclo del Ácido cítrico o Ciclo de los ácidos tricarboxílicos.

El citrato es transformado por las enzimas del ciclo, que le van retirando de manera secuencial dos carbonos en forma de CO2 y 4 pares de H que serán retenidos por 3NAD+ y 1 FAD+, formando 3 NADH2 y 1 FADH2. Adicionalmente se forma una molécula de GTP que dará origen a 1 ATP.

Luego de todo este proceso, el citrato se ha vuelto a convertir en oxalacetato y el ciclo se reinicia.

*Los 3 NADH2 y el FADH2 son atraídos a la superficie de la membrana

mitocondrial interna.

Ciclo de Krebs

Etapa mitocondrial Actividades en la membrana interna: Cuando el NADH2 o FADH2 se acerca a la membrana, sufrirá la

pérdida de hidrógenos, que se descomponen en H+ y e-. Los H+ quedan en la cámara externa, mientras que los e- saltan hacia la superficie de la membrana interna, donde son recibidos por complejos proteicos integrales que forman una cadena transportadora de electrones; los componentes más importantes de esta cadena son los citocromos.

El flujo de electrones genera un potencial electrónico que sirve para introducir H+ de la cámara interna a la externa. Cuando los e- lleguen al último transportador se unirán al O2.

Los H+ que pasaron a la cámara externa se han acumulado y generaron un potencial químico. Los protones pasarán hacia la cámara interna a través del canal protónico de la partícula F liberando energía. Sobre la superficie de esta partícula se captura energía en forma de ATP (gracias a la ATP sintetasa), lo que se conoce como Fosforilación oxidativa.