ciclo celular y generacion de energia
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CLASE 6.-
Generacin de Energa
y Ciclo celular
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BIOENERGTICA
Sntesis de macromolculas a partir de molculas pequeas (utilizacin de energa)
Degradacin enzimtica de macromolculas a molculas
ms pequeas (produccin de energa)
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Nivel de
energa Ei Ef (Ef Ei) < 0
ENERGA LIBRE DE GIBBS (DG)
DG < 0 Reaccin espontnea
energticamente favorecida
DG > 0
Reaccin no espontnea
energticamente desfavorecida
ENTROPA DS > 0 Aumento del desorden
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Reaccin Exergnica, DG < 0 (espontnea, se libera energa)
Reaccin Endergnica, DG > 0 (no espontnea, se requiere energa)
en
erg
a
cantidad de energa liberada
en una reaccin exergnica se libera energa durante la formacin de productos. Es una reaccin ENERGTICAMENTE FAVORABLE
Se requiere energa para una reaccin endergnica, donde reactantes con bajo contenido de energa son convertidos a productos con alto contenido energtico. Es una reaccin ENERGTICAMENTE DESFAVORABLE.
en
erg
a
en
erg
a
en
erg
a
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Caractersticas de la Mitocondria.
Posee un diametro de 0,5 a 1 um.
Posee una estructura tipo bastn.
Hay entre 1 y 1000 mitocondrias por clula.
Se concentran cerca de los sitios de alto consumo de ATP
La Membrana externa mitocondrial posee canales en la membrana (molculas de menos de 10.000 PM pasan a travs de ella).
La Membrana interna mitocondrial se plieaga en crestas, (involucrada en la sntesis de ATP).
En la Matriz se encuentran las Enzimas involucradas en el metabolismo oxidativo, Ciclo de Krebs, Oxidacin de los Acidos grasos.
La mitocondria posee un propio DNA (mtDNA)
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Cdigo gentico mitocondrial
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METABOLISMO
Anabolismo + Catabolismo
Sntesis + Degradacin
Sntesis proteica Respiracin celular
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Metabolismo en la matriz mitocondrial
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Resumen del Metabolismo Productor de Energa
b-oxidacin de cidos grasos
gliclisis
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Glicolisis (citoplasma)
Resultado Neto cada Glucosa genera:
2 NADH 2 ATP
2 Piruvato Ciclo Krebs
2
2
2
2
2
2
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Oxidacin de Piruvato
Piruvato Deshidrogenasa
2 Piruvato 2 Acetil Coenzimo A (Acetil CoA)
Glucosa
Gliclisis
Resultado Neto Por cada molcula de Glucosa:
2 NADH
2 Acetil Coenzimo A Ciclo Krebs
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Ciclo del cido Ctrico (Ciclo de los cidos tricarboxlicos
o Ciclo de Krebs)
Acetil CoA
Citrato
cis-aconitato
Isocitrato
a-cetoglutarato
Succinil-CoA
Succinato
Fumarato
Malato
Oxalacetato
H2O
CO2
H2O
H2O
CO2
NAD+
NAD+
NAD+
NADH
NADH
NADH
FAD
FADH2
Resultado Neto Por cada molcula
de Glucosa:
6 NADH
2 FADH2
2 GTP 2 ATP
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b-Oxidacin de Acidos Grasos
Resultado Neto Por cada ciclo:
1 FADH2 1 NADH
1 Acetil CoA
cido graso activado
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Las 3 subvas de la respiracin: 1.- la gliclisis ocurre en el citosol, produciendo 2 molculas de ATP 2.- el ciclo de Krebs ocurre en la matriz mitocondrial, produciendo 2 molculas de ATP 3.- la cadena respiratoria ocurre en las crestas mitocondriales (membrana interna de la mitocondria), requiere de O2, produciendo 34 molculas de ATP
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MECANISMO GENERAL DE LA FOSFORILACIN OXIDATIVA
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Fermentacin: produccin de ATP en ausencia de oxgeno
Hidrlisis anaerbica del piruvato: ocurre cuando no hay Oxgeno suficiente
(actividad muscular intensa). El piruvato proveniente de la gliclisis es
transformado en lactato, restableciendo el NAD+ consumido en el paso 6 de la
gliclisis
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CLOROPLASTOS Los cloroplastos son orgnulos mayores que las mitocondrias y se encuentran en las clulas de plantas y algas, pero no en las de animales ni hongos. Su estructura es an ms compleja que la mitocondrial: adems de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila. Los cloroplastos desempean una funcin ms importante que la de las mitocondrias: en ellos ocurre la fotosntesis; esta funcin consiste en utilizar la energa de la luz solar para activar la sntesis de molculas de carbono pequeas y ricas en energa, adems de la liberacin de oxgeno. Los cloroplastos producen tanto las molculas nutritivas como el oxgeno que utilizan las mitocondrias.
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Los cloroplastos son orgnulos con forma de disco Estn en mayor cantidad en las clulas de las hojas (hacia la luz). Cada cloroplasto est recubierto por una membrana doble. El cloroplasto contiene en su interior una sustancia bsica denominada estroma, la cual est atravesada por una red compleja de discos : tilacoides. Muchas de los tilacoides se encuentran apiladas como si fueran platillos; a estas pilas se les llama grana
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REACCIONES QUMICAS QUE OCURREN EN LOS CLOROPLASTOS
Fotosntesis
Fijacin de Carbono
ATP + NADPH
H2O
CO2
O2
Gliceraldehido 3-F Azucares
Aminocidos Acidos grasos
Citosol Cloroplasto
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Fotosntesis: 1.- Fase luminosa: ocurre en tilacoide (transferencias de e-). 2.- Fase oscura: ocurre en el estroma (fijacin de carbono).
FASE LUMINOSA
1.- Sntesis de ATP o fotofosforilacin. 2.- Sintesis de poder reductor NADPH 3.-Fotolisis del agua
Los pigmentos presentes en los tilacoides se encuentran organizados en fotosistemas (conjuntos funcionales formados por ms de 200 molculas de pigmentos); la luz captada en ellos por pigmentos que hacen de antena, es llevada hasta la molcula de "clorofila diana" que es la molcula que se oxida al liberar un electrn, que es el que ir pasando por una serie de
transportadores, en cuyo recorrido liberar la energa.
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Existen dos tipos de fotosistemas: 1.- El fotosistema I (FSI), est asociado a molculas de clorofila que absorben a longitudes de ondas largas (700 nm) y se conoce como P700. 2.- El fotosistema II (FSII), est asociado a molculas de clorofila que absorben a 680 nm. por eso se denomina P680.
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FASE LUMINOSA
La luz es recibida en el FSII (P680) que se oxida al liberar un electrn que asciende a un nivel superior de energa; ese electrn es recogido por una sustancia aceptora de electrones que se reduce, la Plastoquinona (PQ) y desde sta va pasando a lo largo de una cadena transportadora de electrones, entre los que estn varios citocromos (cyt b/f) y as llega hasta la plastocianina (PC) que se los ceder a molculas de clorofila del FSI.
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En el paso por esta cadena, con oxidacin y reduccin , el electrn va liberando la energa que tena en exceso; energa que se utiliza para bombear protones de hidrgeno desde el estroma hasta el interior de los tilacoides, generando un gradiente electroqumico de protones. Estos protones vuelven al estroma a travs de la ATPasa y se originan molculas de ATP.
estroma
tilacoide
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FOTOFOSFORILACIN NO CCLICA
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FOTOFOSFORILACIN CCLICA
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FASE OSCURA
En esta fase, se va a utilizar la energa qumica obtenida en la fase luminosa, en reducir CO2, Nitratos y Sulfatos y asimilar los bioelementos C, H, y S, con el fin de sintetizar glcidos, aminocidos y otras sustancias. Las plantas obtiene el CO2 del aire a travs de los estomas de sus hojas. El proceso de reduccin del carbono es cclico y se conoce como Ciclo de Calvin., en honor de su descubridor M. Calvin.
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REACCION DE FIJACIN DE CARBONO
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REACCION DE FIJACIN DE CARBONO
La fijacin del CO2 tiene 3 fases: Carboxilativa: El CO2 se fija a la ribulosa 1,5 difosfato, asi se forma un compuesto inestable que se divide en dos molculas de 3-difosfoglicerato Reductiva: El 3-difosfoglicerato se reduce a gliceraldehido 3-F, utilizndose ATP Y NADPH. Regenerativa/Sinttica: Las molculas de gliceraldehido 3-F siguen diversas rutas. De cada seis molculas, cinco se utilizan para regenerar la ribulosa 1,5 difosfato y hacer que el ciclo de calvin pueda seguir y una ser empleada para poder sintetizar molculas de: glucosa, cidos grasos, aa.. etc
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Diferentes rutas para el Gliceraldehido 3-fosfato
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En el ciclo para fijar el CO2, intervienen una serie de enzimas, y la ms conocida es la enzima Rubisco (ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa/oxidasa), que puede actuar como carboxilasa o como oxidasa, segn la concentracin de CO2.
Fotorespiracin (oxidacin de azucares
hasta CO2 y H2O)
Regulada por la concentracion de CO2
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CICLO CELULAR
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Durante la interfase, la
clula crece en forma
contnua. En la fase M, Se
detiene el crecimiento y se
divide, primero el ncleo y
despus la clula. La
replicacin del DNA est
limitada a la parte de la
interfase conocida como la
fase S. La fase G1 es el
intervalo entre la fase M y la
fase S y la fase G2 es el
intervalo entre la fase S y la
fase M.
Las Cuatro Fases del
Ciclo Celular
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La divisin de
una clula en
dos clulas hijas
ocurre en la
fase M, que
consta de la
divisin nuclear,
o Mitosis y de
la divisin
citoplasmtica,
o Citocinesis.
La Mitosis est
dividida en 5
etapas (en esta
figura se ha
ampliado la fase
M para ms
claridad).
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la clula aumenta de tamao, el DNA de los cromosomas se replica y el centrosoma se
duplica.
microtbulos
centrosomas duplicados
envoltura
nuclear
cromosomas
descondensados
en el ncleo membrana plasmtica
citosol
INTERFASE
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En interfase tardia, los cromosomas estan duplicados, pero aun se encuentran ligeramente condensados.
El centrosoma ha sido duplicado y comienza a organizar los microtubulos en el aster
Copyright 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 12.5a
Rojo: citoesqueleto.
Verde-amarillo:microtubulos
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En la PROFASE, los cromosomas replicados, cada uno de ellos constitudo por dos cromtidas hermanas estrechamente asociadas entre s, se condensan. Fuera del ncleo, se forma el HUSO MITTICO entre los dos centrosomas que se han replicado y separado
PROFASE
envoltura
nuclear
intacta
centrosoma
formacin del
HUSO MITTICO
cromosomas
condensados
con dos cromtidas
hermanas unidas
cinetocoro
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Cromosomas visibles
Nucleolo desaparece
Se forma el huso mitotico
Los centrosomas se mueven
PROFASE
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PROMETAFASE
polo del huso mittico
fragmentos
de la
envoltura
nuclear
cromosoma
desplazndose
activamente microtbulos
del cinetocoro
la PROMETAFASE comienza sbitamente con la rotura de la envoltura nuclear. Los cromosomas se unen a los microtbulos del huso mediante sus cinetocoros y experimentan un desplazamiento activo.
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polo del huso
polo
del huso
cinetocoros de todos los
cromosomas alineados en un
plano medio entre los dos
polos del huso
microtbulos
METAFASE
En la METAFASE los cromosomas se alinean en el ecuador del huso, en la parte media entre
los dos polos del huso. Los microtbulos cinetocricos emparejados de cada cromosoma se
unen a los polos opuestos del huso.
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Centrosomas en polos opuestos
Centromeros se alinean
Cinetocoros de cromatidas hermanas unidos a microtubulos (huso mitotico)
METAFASE
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ANAFASE
cromosomas hijos
polo del huso
desplazndose hacia
el exterior
microtbulos
cinetocricos que se
estn acortando
En la ANAFASE el par de cromtidas se separan sincrnicamente, formando dos cromosomas hijos y cada uno de ellos es arrastrado lentamente hacia los polos opuestos del huso. Los microtbulos del cinetocoro se hacen ms cortos y, adems, los polos del huso se separan, contribuyendo ambos procesos a la separacin de los cromosomas.
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Centromeros apareados se separan; las cromatidas hermanas son liberadas
Cromosomas se mueven a los polos
Cada polo tiene ahora un set completo de cromosomas
ANAFASE
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TELOFASE
conjunto de cromosomas hijos
en el polo del huso
anillo contrctil
iniciando su
formacin
polo del huso
envoltura nuclear reformndose
alrededor de los cromosomas
separados
microtbulos polares
del huso
En la TELOFASE los dos conjuntos de cromosomas hijos llegan a los polos del huso. Se reconstruye una nueva envoltura nuclear alrededor de cada conjunto, completando la formacin de dos ncleos y marcando el final de la mitosis. La divisin del citoplasma empieza con la formacin del anillo contrctil.
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Se forman los nucleos hijos
La envoltura nuclear se forma de nuevo
La Cromatina se descondensa
TELOFASE
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CITOCINESIS
envoltura nuclear completa rodeando los
cromosomas descondensados
reorganizacin del conjunto de
microtbulos interfsicos, nucleados por
el centrosoma
anillo contrctil
produciendo el surco de
la divisin
En la CITOCINESIS, el citoplasma se divide en dos mediante un anillo contrctil de actina y miosina, el que estrangula a la clula formando dos clulas hijas, cada una con un ncleo.
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Dos Estructuras Citoesquelticas que
Intervienen en la Fase M
Primero se forma el huso mittico, que separa las cromtidas hermanas. Despus se forma el anillo contrctil, que divide a la clula en dos.
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El anillo contrctil se
forma en la anafase
temprana y consiste de
fibras de actina y
miosina dispuestas en
forma circular por el
interior de la membrana
plasmtica. La
contraccin del anillo
contrctil se produce
por el deslizamiento de
los filamentos de actina
y miosina entre s.
Formacin del
Anillo Contrctil
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PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR
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La quinasa dependiente de ciclina (Cdk) es una enzima que cataliza la fosforilacin
de protenas y la ciclina es una protena reguladora que la Cdk requiere para ser
activa. El complejo activo fosforila protenas clave de la clula que son necesarias
para iniciar una etapa concreta del ciclo celular.
Reguladores de la Progresin del Ciclo Celular:
Complejos de Cdk-Ciclina
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Dos Complejos Cdk-Ciclina que Actan en Etapas
Distintas del Ciclo Celular
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Ciclinas y Cdk de un Ciclo Normal de Vertebrados
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Regulacin de las
Cdk Mediante la
Degradacin de
Ciclinas
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Cmo p53 Detiene el
Ciclo Celular en G1
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Activacin de la Protena de Retinoblastoma (Rb)
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Cmo Estimulan la Proliferacin Celular los
Factores de Crecimiento
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GRACIAS POR SU ATENCION
ALGUNAS PREGUNTAS?