tema 9. endomembranas organulos membranosos

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TEMA 9. ENDOMEMBRANASorganulos membranosos

1. Retículo endoplasmático.1.1. Retículo endoplasmático rugoso.1.2. Retículo endoplasmático liso.

2. Aparato de golgi.► Funciones.

3. Lisosomas.3.1. Lisosomas primarios3.2. Lisosomas secundarios,

► Funciones.a.- Digestión celular

■Vacuolas heterofágicas■Vacuolas autofagicas

b.- Digestón extracelular.4. Vacuolas almacenamiento de sustancias de reserva.

► Funciones.5. Peroxisomas.6. Glioxisomas.7. Mitocondrias.

► Ultraestructura.●Membrana mitocondrial externa:! Espacio Intermembrana:! Membrana mitocondrial interna:! Matriz:

► Funciones.8. Plastos.

●Leucoplastos:●Cromoplastos:●Cloroplastos

8.1. Cloroplastos► Ultraestructura► Funciones de los cloroplastos.

9. Teorías sobre el origen de mitocondrias y cloroplastos.

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1. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO.

Está formado por un conjunto de membranas que limitan cavidades cerradas ocisternas de distintas formas: sáculos aplanados, vesículas globulares o tubos de aspectosinuoso que delimitan un espacio interno, lumen o espacio cisternal contenido en el interiordel retículo endoplásmatico y el espacio citosólico en el exterior del retículo. Estascavidades se comunican a menudoentre ellas y forman una red(retículo = pequeña red)característica de las célulaseucariotas.

Sacos del retículo, por lotanto, dobles membranas, separanel material nuclear del resto delcitoplasma. Esta doble membranaestá atravesada por una serie deporos que permiten el paso degrandes moléculas (ARN,subunidades ribosómicas, etc.).

Podemos distinguir dos tipos de retículo:

1.1. Retículo endoplasmático rugoso, que posee ribosomas adheridos a lacara de la membrana que da al hialoplasma (espacio citosólico). Se encuentra muydesarrollado en aquellas células que participan activamente en la síntesis de proteínas.

Dentro de sus funciones destacan: la síntesis de proteínas por parte de losribosomas que pueden ser almacenadas en el del retículo donde maduran con frecuenciasufren una glucosilación de las proteínas (se unen a un glucido, glucoproteínas) y sontransportadas hacia otros orgánulos (aparato de Golgi, lisosomas), a la membrana celular olas propias membranas del retículo.



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1.2. Retículo endoplasmático liso, constituido por finos túmulos o canalículosinterconectados y cuyas membranas se continuan con las del REr, pero sin llevar adheridosribosomas.

Sus funciones son: la síntesis lípidos demembrana (fosfolípidos, colesterol, etc.). Asimismo,en el retículo tiene lugar la detoxificación deaquellas sustancias perjudiciales para la célulaproducidas por su actividad vital o procedente delexterior (insecticidas, herbicidas, medicamentos,etc.). Las toxinas que proceden del medio externollegan a nuestras células, son transformadas por esteorgánulo en moléculas cuya toxicidad se ha vistoreducida y que son de esta manera más fácilmenteeliminadas.

Gracia a la acción conjunta de ambos retículos queda completa la síntesis de loscomponentes básicos de toda membrana celular: proteínas y lípidos.

2. APARATO DE GOLGI.

El aparato de Golgi es un orgánulo membranoso que forma un sistema de cavidadesaplanadas dispuestas ordenadamente. Cada una de estas cavidades recibe el nombre desáculo. El conjunto de sáculos apilados recibe el nombre de dictiosoma. Además, puedenobservarse toda una serie de vesículas más o menos esféricas a ambos lados y entre lossáculos relacionadas con el transporte de proteínas y lípidos desde y hacia el A. de Golgi.

El conjunto de todos los dictiosomas y vesículas celulares constituye el aparato ocomplejo de Golgi. Se encuentra más desarrollado cuanto mayor es la actividad celular y enlas células secretoras.

El aparato de Golgi tiene dos caras distintas, la cara “cis”, “externa” o de formacióny la cara “trans”, “interna” o de maduración.

Los dictiosomas no son estructuras celulares fijas, sino que se están renovandoconstantemente. Se forman a partir del retículo endoplásmatico. Este emite unasprolongaciones que se separan de él formando vesículas de transición (estas encierran ensu interior el contenido de las cavidades del retículo, fundamentalmente proteínas, que sehan fabricado en los ribosomas del retículo endoplasmático rugoso y cuyo destino es lasecreción). Al unirse posteriormente dichas vesículas entre sí dan lugar a un sáculo (cara



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cis o de formación). Por otra parte, las cavidadesgolgianas opuestas (cara trans o de maduración)se fragmentan para formar vesículas cargadasde productos de secreción.

► Funciones. El aparato de Golgi funcionacomo una planta “empaquetadora” y“distribuidora” de los productos fabricados porel R. E.

●Embalaje y secreción. Las sustanciasfabricadas en el R. E. para ser secretadas seincorporan a la cara “cis” o de formación delaparato de Golgi y se desplazan progresivamentehacia la cara “trans” o de maduración, desdedonde se incorporan a las vesículas de secreción.Las vesículas se adosan a la membrana y por unproceso de exocitosis vierten su contenido almedio extracelular.

● Este proceso genera un reciclajepermanente de la membrana compensado porlos mecanismos de endocitosis. Entre losproductos secretados tienen especial interés losque forman la matriz extracelular que, en losvegetales, origina la pared celular.

● No todos los productos empaquetadospor el aparato de Golgi tienen como destino elexterior de la célula. Por ejemplo, algunasvesículas, que contienen abundantes enzimashidrolíticos, se transforman en lisosomas ypermanecen en el citoplasma celular.

●En los retículos endoplasmáticos se sintetizan los componentes moleculares de lasmembranas (lípidos en el liso y proteínas en el rugoso) y el contenido de sus cavidades. Delretículo se desprenden vesículas que se incorporan a los sacos del aparato de Golgi, dondesus componentes moleculares experimentan modificaciones, glucosilaciones, por la adiciónde oligosacáridos, que se unen a proteínas (glucolisación de proteínas: glucoproteínas demembrana, anticuerpos) y a lípidos (gluosilación de lípidos: glucolípidos de membrana).



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3. LISOSOMAS.

Los lisosomas son orgánulos celulares, globulares que presentan formas muy diversas.Se originan a partir del retículo endoplásmico o del aparato de Golgi, de la misma maneraque se originan las vesículas de secreción.

Constituyen el aparato digestivo de la célula. Contienen enzimas hidrolíticas(fosfatasa ácida, proteasa,...) que catalizan la hidrólisis o digestión de las macromoléculas;la membrana que limita a cada lisosoma impide que la célula sea digerida por estos enzimaslíticos.

Se encuentran en las células eucariotas tantoanimales como vegetales, la estructura deestos orgánulos es muy distinta de un tipocelular a otro e incluso en una misma célula.Este polimorfismo hace que no sea posiblecaracterizar a los lisosomas bajo criteriosestrictamente estructurales y tan sólo lademostración de actividades líticas permiteponer de manifiesto la naturaleza lisosomicade una inclusión celular.

A pesar de esta diversidad anatómica, loslisosomas se clasifican en dos categorías:

3.1. Lisosomas primarios, recién formados a partir del Ap. de Golgi o del R.E., deforma ovalada o redondeada, que no han intervenido en ningún proceso de digestión y sólocontienen enzimas hidrolíticos.

3.2. Lisosomas secundarios, de forma variable (depende de la naturaleza de lossustratos y del estado de digestión en el que se encuentren), están implicados en algúnproceso de digestión. Se forman a partir de la unión de los lisosomas primarios conendosomas que contienen sustratos procedentes del medio externo (vacuolas heterofágicaso digestivas) o interno (vacuolas autofágicas).



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► Funciones.

A.- Digestión celular

■Vacuolas heterofágicas o digestivas (heterofagia) con sustratos procedentes delmedio externo, cuya finalidad es alimenticia y defensiva.

Las partículas procedentes del medio externo penetran en la célula, mediante unproceso de invaginación de la membrana celular, que se separa de ésta, formándose unavacuola alimenticia o vacuola de endocitosis. Los lisosomas primarios se unen a estavacuola, dando lugar a un orgánulo único, la vacuola digestiva o lisosoma secundario, quecontiene no sólo enzimas hidrolíticos, sino también moléculas que va a digerir, por lo que seconsidera a esta vacuola el estómago celular.

Estas moléculas, una vez que son digeridas, pasan al citoplasma celular. Sin embargo,no todas las sustancias son digeridas y por tanto no pueden ser aprovechadas por la célula.A estas partículas no digeridas se las llama productos residuales, siendo expulsados alexterior dela célula después de que la vacuola digestiva se ha transformado en vacuolafecal.

■Vacuolas autofagicas (autofagia) si el sustrato lo constituyen componentes de lapropia célula. Este mecanismo interviene en los procesos de desarrolla y asegura lanutrición en condiciones desfavorables.

Los lisosomas producen la hidrólisis de moléculas u orgánulos de la propia célula, tales el envejecimiento celular, estados de ayuno en los que la digestión de sus constituyentescelulares propician los alimentos que la células necesitan. Cuando esto ocurre, el procesorecibe el nombre de autofagia, que significa comerse a sí mismo.

B.- Digestón extracelular. En algunas ocasiones, los lisosomas vierten sucontenido al exterior de la célula, donde tiene lugar la digestión (digestión extracelular).



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4. VACUOLAS Almacenamiento de sustancias de reserva.

Vesículas de forma globular y de tamaño variable, destinadas a almacenar todotipo de sustancias.

Se forman a partir de muchos tipos de orgánulos membranosos:▪R.E. (vesículas de transición, de autofagia...)▪Aparato de Golgi (Vesículas de secreción)▪Membrana plasmática (por endocitosis, vacuolas heterofágicas)

La estructura de las vacuolas es muy sencilla: consiste solamente en un territoriocelular rodeado de una membrana. Al conjunto de vacuolas de una célula se denominaVacuoma.

Las células vegetales presentan vacuolas de gran tamaño, que a veces desplazan ala periferia todo el citoplasma celular y el nucleo, y son escasas en número. Esta vacuolarecibe el nombre de vacuola central. En cambio, las células animales poseen numerosasvacuolas de pequeño tamaño, habitualmente denominadas vesículas.

► Funciones.

• Almacenar sustancias de reserva:- Lípidos - Ácidos grasos- Sales minerales - Proteínas solubles- Proteínas precipitadas (granos de aleurona)

• Almacenar sustancias especiales: Taninos, pigmentos, enzimas hidróliticos (cuyaactividad, dada su función de reserva, se encuentra inhibida en tanto no seannecesarias),...

• Servir de vehículo de transporte de sustancias entre orgánulos citoplasmáticos(vesículas de transición, de secreción, etc.) y entre el exterior e interior de la célula(vacuolas o vesículas de endocitosis).

• Regulan la presión osmótica de la célula. Las vacuolas pueden llenarse ovaciarse de agua para mantener constante la concentración del citoplasma.

• Vacuolas pulsátiles, es un caso especial son las que eliminan el exceso de aguacitoplasmática en células de organismos dulceacuícolas (que son hipertónicos respecto almedio).



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5. PEROXISOMAS.

Son orgánulos presentes en casi todas las células eucariotas. Al igual que loslisosomas, son compartimentos vesiculares que contienen enzimas, pero éstas, adiferencia de las de los lisisomas, intervienen en reacciones oxidativas en las que seconsume gran cantidad de oxígeno.

RH2 + O2 ▬▬► R + H2 O2

En esta reacción, RH2 representa una molécula orgánica que se oxida. Comoresultado de este tipo de oxidaciones se forma como producto H2 O2, peróxido dehidrógeno (agua oxigenada) , auténtico veneno para la célula; sin embargo, éste no afectaa la célula, ya que los peroxisomas contienen una elevada cantidad de la enzima catalasaque cataliza la reacción: catalasa

2 H2 O2 ▬▬▬▬►2 H2 O + O2

De esta manera desaparece el peróxido de hidrógeno en el mismo orgánulo en elque se ha producido, no afectando al citosol que le rodea. Estos orgánulos se forman porgemación de la membrana del retículo endoplasmatico y suelen localizarse junto a él.

6. GLIOXISOMAS.

Orgánulos exclusivos de las células vegetales. Son parecidos a los peroxisomas, yse encargan, durante la germinación, de transformar los lípidos almacenados en la semillaen glúcidos necesarios para el crecimiento del embrión hasta que la plántula puedarealizar la fotosíntesis.

Vías de canalización de las proteínassecretadas por la célula del páncreas. Losaminoácidos que penetran principalmente porla región basal de la célula son incorporados enlas proteínas. Las proteínas del jugopancreático son sintetizadas por los ribosomasdel retículo endoplasmático rugoso ytransferidas a las cavidades de este retículo.Estas proteínas transitan en seguida por lossáculos del aparato de Golgi que daránnacimiento a los vesículas de secreción. Porexocitosis, el contenido es vertido al exterior.



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7. MITOCONDRIAS.

Son orgánulos presentes en el citoplasma de todas las células eucarióticas(aeróbicas). Su forma se asemeja a un cilindro alargado, difíciles de observar almicroscopio óptico, al que aparecen como palitos o bastoncitos alargados. Lo másfrecuente es que las mitocondrias estén dispersas en el hialoplasma, y su númerodepende del tamaño de la célula: unas pocas en las levaduras y de 1000 a 2000 en unacélula hepática. Son las encargadas de la obtención de la energía mediante la respiracióncelular, proceso de oxidación en el que intervienen las ATP sintetasas. La energíaobtenida se guarda en forma de ATP.

► Ultraestructura.

La observación al microscopio electrónico pone de manifiesto que cada mitocondriaestá separada del hialoplasma por una membrana continua de 60 Å de espesor, que es lamembrana mitocondrial externa. Esta membrana externa está rodeada interiormentepor una segunda membrana, igualmente continua y de 60 Å de espesor, que es lamembrana mitocondrial interna. La membrana interna forma repliegues orientados haciael interior de la mitocondria y son las llamadas crestas mitocondriales (por lo que susuperficie es 5 veces mayor que la de la membrana externa). Las dos membranasmitocondriales delimitan dos compartimentos diferentes: un primer compartimentosituado entre la membrana mitocondrial externa y la interna que es el espaciointermembrana; un segundo compartimento limitado por la membrana mitocondrialinterna que es la matriz mitocondrial. En la matriz encontramos ADN y ribosomasmitocondriales.

● Membrana mitocondrial externa: Delimita completamente a lamitocondria. Su estructura es la misma que la del resto de las membranas celulares (unadoble capa lipídica y proteínas asociadas), es muy permeable debido a que posee un grannúmero de proteínas que forma “canales” a través de los que pasan gran cantidad demoléculas.



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! Espacio Intermembrana: De composición similar al hialoplasma por lapermeabilidad de la membrana externa. Las enzimas que posee le permiten transferir laenergía del ATP fabricado en la mitocondria a otros nucleótidos, por ejemplo el AMP.

AMP + ATP ▬► 2 ADP

Las moléculas de ADP así formadas pueden atravesar la membrana interna y serfosforiladas en moléculas de ATP.

! Membrana mitocondrial interna: Posee gran superficie (unas 5 veces másque la externa) debido a los repliegues que forman las crestas. Es impermeable a grancantidad de sustancias (iones,...). Contiene un 20% de lípidos y un 80% de proteínas, lascuales se pueden clasificar en tres grupos:

a) Proteínas transportadoras que regulan el paso de metabolitos a través de lamembrana interna (cadena transportadora de electrones).

b) Enzimas de la cadena respiratoria, que catalizan las reacciones deoxidorreducción.

c) Complejo enzimático. La ATP-sintetasa, cataliza la producción de ATP en lamatriz, poseen tres subunidades:

- Esfera F1 o partícula elemental (90 Å de Ø) pegadas a la cara matricial dela membrana interna. Es la parte catalítica del complejo.

- Pedúnculo F0, que une las esferas a la membrana.

- Base hidrófoba integrada en la membrana mitocondrial interna.



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! Matriz: Espacio interno que contiene numerosos iones y moléculas solubles, enparticular una gran variedad de enzimas para llevar a cabo las rutas metabólicas quetienen lugar en su interior. Además, contiene ADN mitocondrial, ribosomas(mitorribosomas), ARNt.

• ADN mitocondrial (ADNmt), es doble y circular, lleva información genética quecodifica para la síntesis de algunas proteínas.

• Ribosomas 70 S (mitorribosomas), libres o asociados a la membranamitocondrial interna.

• Iones calcio y fosfato (Ca++, H2PO4-,...), ADP, ATP, Coenzima A,...

• Enzimas que intervienen en:a) Duplicación, transcripción y traducción del ADN mitocondrial.b) Respiración celular.

► Funciones.

1º. Oxidaciones respiratorias: Cuya finalidad es obtener energía para la célula apartir de materia orgánica. Consisten en la degradación completa de moléculasorgánicas a CO2 para liberar energía y formar ATP. Tienen lugar en dos series deprocesos, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones, que suceden,respectivamente, en la matriz y en la membrana mitocondrial interna.

2º. Producción de metabolitos precursoras para la biosíntesis demacromoléculas, se sintetizan en el hialoplasma.

3º. Síntesis de proteínas mitocondriales, ya que, como hemos visto, poseen lamaquinaria y la información necesaria para ello.



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8. PLASTOS.

Los Cloroplastos están englobados en los Plastos o Plastidios, conjunto deorgánulos exclusivos de células vegetales que tienen un origen común. Poseen, al igual quelas mitocondrias, información genética propia, ribosomas y una doble membrana. Haytres tipos de plastos, aunque su estructura es muy semejante:

● Leucoplastos: (leuco = blanco). En partes no verdes del vegetal - lassubterráneas, por ejemplo- entre ellos destacan los amiloplastos que acumulanalmidón en los tejidos de reservas.

●Cromoplastos: (cromo = color). Dan color rojo, anaranjado o amarillo a muchosfrutos, flores y otros órganos. Acumulan pigmentos fotosintéticos secundarios(xantofilas y carotenos) y reservas nutritivas.

●Cloroplastos: (cloro = verde). Son de color verde debido a la Clorofila quecontienen. Se encargan de realizar la Fotosíntesis, captando energía luminosa.

8.1. CLOROPLASTOS

Los cloroplastos se localizan en células vegetales fotosintéticas y, en los vegetalessuperiores, tienen forma lenticular (de lenteja). Su número suele ser de unos 40 porcélula. Son de color verde debido a su elevado contenido en clorofila.

► Ultraestructura

La observación al microscopio electrónico de un cloroplasto de una célula devegetal superior nos revela que cada cloroplasto está rodeado de una doble membrana(externa e interna), la membrana externa separa el cloroplasto del hialoplasma, y lamembrana interna, que delimita un estroma. Entre ambas existe un espacio, el espaciointermembrana. La Membrana Interna Cloroplástica (M.I.C.), a diferencia de lo queocurre en las mitocondrias, carece de crestas y encierra un gran espacio central, elestroma (que contiene ribosomas, enzimas, ADN y ARNt , gránulos de almidón y gotas delípidos), en el que se bañan un tercer tipo de membrana, la membrana tilacoidal, queconstituyen las paredes de unas pequeñas vesículas discoidales aplanadas (a modo delargos sacos cerrados), los tilacoides. En las membranas de los tilacoides se encuentranlos pigmentos fotosintéticos, fundamentalmente clorofila y carotenoides. Los tilacoidesestán comunicados entre sí y encierran un tercer compartimento el espacio tilacoidal (ointratilacoidal). Existen unos tilacoides más alargados que a veces comunican con laM.I.C. y que son llamados lamelas o "tilacoides del estroma".



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Los tilacoides no se distribuyen de manera uniforme por el estroma y en ocasionesforman pequeños grupos apilados (a modo de pilas de monedas) llamados grana (plural degrano en latín) debido al aspecto que presentan al observarlos con el microscopio.Normalmente los tilacoides se disponen paralelamente al eje mayor del cloroplasto.

En el estroma se encuentran también ribosomas (plastorribosomas) y moléculas deADN, dobles y circulares, que poseen información para sintetizar algunas proteínas delcloroplasto.

► Funciones de los cloroplastos.

Una de ellas es la síntesis de proteínas cloroplásticas, ya que, como hemos visto,poseen la maquinaria y la información necesaria para ello.

Pero la su principal función es llevar a cabo la Fotosíntesis, que consiste en laformación de materia orgánica a partir de compuestos inorgánicos (H2O, CO2, NO3

=,SO4

=, PO43-...), que reducen gracias a la energía captada por los pigmentos fotosintéticos.

En los tilacoides se encuentran los pigmentos captadores de luz, y la cadenatransportadora de electrones (o cadena fotosintética), donde el ADP sé fosforila y pasaa ATP. Al ser la luz, digamos, el motor de este proceso, se le da el nombre defotofosforilación. En los tilacoides se produce también la reducción del NADP+, que pasaa NADPH + H+. Ambos procesos constituyen lo que se conoce como fase lumínica de lafotosíntesis.



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La energía acumulada, tanto en el ATP como en el NADPH + H+, será utilizada en lafase oscura para la fijación del CO2 a moléculas orgánicas. Esta fase oscura de lafotosíntesis tiene lugar en el estroma del cloroplasto.

Como ocurre en la mitocondria, en los cloroplastos se encuentran también esferasde ATP-sintetasa (o ATPasa), situadas en la membrana interna del cloroplasto que mirahacia el estroma y en la membrana de los tilacoides. La ATPasa cataliza la reacción deformación de ATP.

SEMEJANZAS Y DIFERENCIAS ENTRE MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS

DiferenciasSemejanzasmitocondria/cloroplasto

Mitocondria Cloroplasto

Estructura Poseen una doble membrana,espacio interior (matriz/estoma),ribosomas 70 S, ADN circular ydoble

La membrana mitocondrialinterna presenta unosrepliegues hacia la matrizdenominadas crestas.

El cloroplasto posee untercer tipo de membrana ensu interior (las membranastilacoidales) que delimitanun espacio llamadointratilacoidal.

Función En ambos orgánulos tiene lugarun transporte de electrones enla membrana interna y,asimismo, formación de ATPpor flujo de protones a través delos complejos enzimáticos ATP-sintetasa, de la membranainterna

La principal función de lamitocondria es la respiracióncelular. Es un procesocatabólico. En él se obtieneenergía química útil para lacélula (ATP) mediante laoxidación completa de lamateria orgánica. Loselectrones procedentes de estasoxidaciones son, en últimotérmino, transportados hasta eloxígeno molecular que sereduce a agua.

La principal función delcloroplasto es lafotosíntesis: Es un procesoanabólico (nutriciónautótrofa). Su objetivo espues sintetizar materiaorgánica a partir de materiainorgánica. La energía parael proceso la obtienen de laluz solar y los electrones delagua, cuya rotura (fotolisis)libera O2

9. TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE MITOCONDRIAS YCLOROPLASTOS.

Recordemos que los organismos vivos más antiguos sobre la Tierra eran célulasprocarióticas (3.500 millones de años), habiendo aparecido mucho más tarde las célulaseucarióticas (700 m.a. tienen los restos más antiguos encontrados de estos organismos).Por tanto, lo único que se puede afirmar es que probablemente, las células eucariotasevolucionaron a partir de procariotas entre los 3.500 y los 700 m.a.

Actualmente existen dos teorías que tratan de explicar el posible origen de lacélula eucariota.



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La Teoría endógena propone que la célula eucariótica es el resultado del aumentode tamaño de la procariótica, junto a una progresiva diferenciación interna, cuyoresultado ha sido el alto grado de complejidad que posee.

La Teoría endosimbiótica, propuesta por la bióloga Lynn Margulis, considera que elalto grado de complejidad se debe a asociaciones entre células que en principio eranindependientes entre sí. Este tipo de asociación debió consistir en una simbiosis, relaciónen la que ambas especies asociadas resultan beneficiadas.

En esta asociación las premitocondrias, que serían bacterias aerobias,conseguirían la oxidación de los alimentos, y las células hospedadoras obtendrían unaganancia en energía. A su vez, los precloroplastos, antiguas cianobacterias,suministrarían alimentos a las células hospedadoras mediante fotosíntesis, y obtendríande ellas moléculas simples necesarias para realizar dicha función. La asociación deprocariotas del tipo de espiroquetas daría lugar, por otro lado, a centríolos, cilios yflagelos.

Después de millones de años de dependencia mutua con las células hospedadoras,estos procariotas simbiontes perderían su independencia, conservando únicamentealgunos vestigios de su forma de vida anterior.

De acuerdo con esta hipótesis, las antiguas bacterias habrían entrado al interiorde la célula hospedadora por endocitosis, encerradas en unas vesículas endocíticas; estacircunstancia explicaría la doble membrana que poseen tanto mitocondrias comocloroplastos.

Esta teoría endosimbiótica se ve avalada por los siguientes hechos:

1. Tanto mitocondrias como cloroplastos contienen ADN del tipo de célulasprocariotas, no asociado a proteínas histónicas.2. Los dos orgánulos poseen ribosomas con los que sintetizan sus propias proteínas,

también de tipo procariótico (70 S).3. Ambos orgánulos se reproducen en el interior celular por simple división, como las

bacterias4. Poseen doble membrana, siendo la externa aquella con la que la célula hospedadora

rodeó a la célula simbionte que entró.5. La membrana interna de las mitocondrias posee un tipo de fosfolípido exclusivo de

las membranas de los organismos procariotas.



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Sep 04 4.- En el interior celular se puedeencontrar los orgánulos que se relacionanen la tabla.a.- Indica la principal función de losorgánulos celulares.b.- ¿Los cloroplastos contienen ADN?c.- ¿Las mitocondrias están presentes encélulas vegetales?d.- ¿Las células procariotas contienen mitocondrias y cloroplastos?

Sep 04 4.- El dibujo corresponde a la estructurade un orgánulo presente en todas las célulasaerobias.

a.- ¿Cómo se llama el orgánulo celular?.b.- Nombra sus componentes indicados por

números.c.- ¿Qué proceso metabólico se realiza en

los puntos marcados como 3 y 4?.

Sep 04 6.- El dibujo corresponde a un orgánulocelular donde se realiza un proceso metabólico muyimportante para la vida en la tierra.

a.- ¿Cómo se llama el orgánulo?.b.- ¿Qué proceso metabólico se realiza en su

interior?.c.- Indica las dos fases en las que se divide el

proceso.d.- Completa el esquema sustituyendo los números por el nombre que corresponda.

Junio 04 3.- El dibujo corresponde a dosmodalidades conectadas físicamente del sistemamembranoso intracelular.

a.- Identifica las dos modalidades indicadas.b.- En su observación al microscopio electrónico,¿qué característica morfológica permite distinguir unamodalidad de otra?

c.- ¿Se caracterizan por presentar doble o simplemembrana?

d.- Asigna a cada modalidad lo que correspondacon sus funciones básicas de: 1.- Síntesis y almacenamiento de proteínas; 2.- Síntesisde lípidos; 3.- Control de la concentración de calcio en el citoplasma; 4.- Glucosilaciónde proteínas.

FunciónNúcleo

MitocondriaAparato Golgi

CloroplastoLisosomas

Vacuola

1

5

3

2

H2O

ATP +

CO2

4 + NADP+

6

11

55

33

22

H2O

ATP +

CO2CO2

44 + NADP+

66

3

2

1

4

5

33

22

11

44

55

12

1 12

1



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Junio 04 4.- La figura corresponde a unorgánulo celular.

a.- ¿De qué orgánulo se trata?b.- Identifica cada una de sus partes

enumeradasc.- ¿Dónde se encuentran situadas

las ATP-sintetasas (ATPasa)?

Sept 03. En una célula vegetal podemosencontrar los dos orgánulos de la izquierda. a)Identifica quién es cada uno. b) Haz una tabladonde debes seleccionar correctamente de lainformación adjunta lo correspondiente a cadaorgánulo.

Sept 03. Los lisosomas están especializados en la digestión intracelular. a) Describe laestructura y composición de los lisosomas primarios. b) ¿Cuál es la diferencia entre lisosomaprimario y secundario?

1. Mediante el seguimiento de la síntesis proteica en ciertas célulaseucariotas se puede comprobar que las proteínas van pasando por uncomplejo sistema de membranas y vesículas para, finalmente, formar partede la membrana plasmática o ser liberadas en el espacio extracelular.a. ¿Qué componentes celulares están implicados en este sistema? (Describebrevemente su estructura y función).b. Ayudándote de un esquema, explica la relación existente entre lamembrana plasmática, retículo endoplásmico, membranas del aparato deGolgi y las vesículas en el proceso de secreción celular.

OrgánuloA

OrgánuloB

Fotosíntesis / RespiraciónTilacoides / Crestas

Matriz / EstromaDegradación de azúcar / Síntesis

de azúcarProducción de CO2 / Producción

de O2

Ciclo de Calvin / Ciclo del ácidocítrico: Krebs

β-oxidación de ac. grasos /Presencia Fotosistemas

1 2

54

3

1 2

54

3

A

B



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2. En la célula representada en elesquema se muestra cómo después detomar aminoácidos desde el medioextracelular, las proteínas reciénsintetizadas seguían las rutas señaladaspor las flechas, hasta ser secretadas alexterior celular.

a. ¿Qué componentes celulares puedesidentificar en el esquema que esténrelacionados con el proceso que serepresenta? Indica, al menos, cuatro.b. Describe las funciones de dos de losorgánulos que has identificado en elesquema.c. Basado en el esquema y siguiendo las flechas, describe la relaciónfuncional que mantienen los distintos orgánulos implicados. (Explícalobrevemente).

3. En 1985 J. Goldstein y M. Brown obtuvieron el premio Nobel por sustrabajos sobre los receptores de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) yla endocitosis mediada por receptor de los complejos LDL-colesterol.a. ¿Qué es la endocitosis? ¿Qué tipos de endocitosis conoces?b. ¿Qué es la digestión celular? ¿Qué tipos de digestión intracelularconoces?c. Utilizando un dibujo, explica el proceso de la digestión heterofágica deuna bacteria. Indica los orgánulos y estructuras que participan en dichadigestión y cuáles son sus funciones específicas.

4. Los lisosomas son orgánulos citoplasmáticos que forman parte del sistemade endomembranas de la célula eucariótica. Los lisosomas son el origen demuchas enfermedades como la gota o la enfermedad de Gaucher.a. ¿Qué función principal tienen los lisosomas? Sabiendo la función quedesempeñan, ¿qué podrías decir de su composición química?b. Ayudándote de un dibujo, indica algún proceso celular en el que esténimplicados los lisosomas.

5. En la imagen se muestra una fotografía almicroscopio electrónico (A) y un esquema (B)



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del mismo orgánulo citoplasmático.

a) ¿De qué orgánulo se trata?b) ¿Cuáles son sus componentes principales?c) ¿Cuál es la función de los numerosos gránulos que se observan?

6. En la figura adjunta se representa el proceso desíntesis y excreción (o secreción) de una proteínaextracelular.

a) Indica lo que ocurre en cada uno de los pasosseñalados con números, haciendo constar losorgánulos que intervienen en cada caso.b) Un proceso relacionado con este esquema, aunquediferente, es la endocitosis. Explica en qué consiste.

7. En las células podemos encontrar orgánulos de membrana simple yorgánulos de doble membrana.a) Explica la estructura de la membrana, según el modelo de mosaico fluido.b) Se dice de las membranas que presentan “fluidez” y “asimetría”. ¿Cuál esel significado de estas dos características?c) Las mitocondrias son orgánulos de doble membrana. Haz un esquemaseñalando sus partes principales.d) Otro orgánulo de doble membrana son los cloroplastos. Explica cuál es lafunción principal de esteorgánulo y qué relacióntiene con la autotrofía.

8. El esquemamicrográfico adjuntocorresponde al interiorde un fibroblasto activo.Estas células sintetizanun tipo de proteínasfibrosas (el procolágeno)que luego formaránfibras de colágeno en elespacio (matriz)intercelular.



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a. Identifica las estructuras subcelulares señaladas por los números.(Observa que ninguna de las flechas apunta a ribosomas aislados).b. A partir de las estructuras subcelulares que observas en lamicrofotografía, y teniendo en cuenta la función que se describe en elenunciado para este tipo de células, interpreta lo que está ocurriendo en lafigura.

9. Las células de todos los organismos vivos contienen diferentes orgánulosy estructurasque permiten eldesarrollo de losprocesosmetabólicosvitales. Observalamicrofotografíaadjunta yresponde a lassiguientescuestiones:

a) Identifica loscomponentes celulares indicando el nombre de los orgánulos y estructurasseñaladas con las flechas.b) ¿Se trata de una célula procariota o eucariota? ¿Podría ser un virus?Razona tu respuesta.c) Describe los procesos metabólicos en que está implicado el orgánuloseñalado con el número 3.d) ¿Esta microfotografía está hecha con el microscopio óptico oelectrónico?

10. La fagocitosis es un proceso que permite a las células tomar materialesdel exterior que por su tamaño es imposible que atraviesen la membranaplasmática.a. El esquema muestra un proceso celularen el que interviene la fagocitosis.Describe lo que ocurre en cada uno de lospasos indicados con números, nombrandolos orgánulos que intervienen.



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b. En la membrana podemos encontrar azúcares. Separa en monómeros eldisacárido que se adjunta y explica mediante qué tipo de enlaces estabanunidos.

11. Los ribosomas están presentes tanto en células procariotas comoeucariotas. a) ¿Cuál es la función de los ribosomas? b) ¿Y cuál es sucomposición? c) Nombra un orgánulo que contenga en su interior ribosomas.

12. Nombra y cita la principal función de: a) dos orgánulos celulares dedoble membrana, b) dos de membrana simple.

13. En ciertas células eucariotas se ha comprobado que algunas proteínaspasan por un complejo de sistemas de endomembranas y vesículas parafinalmente formar parte de la membrana plasmática o ser liberadas alespacio extracelular.a) ¿Qué componentes celulares estánimplicados en este sistema?b) Describe brevemente la vía de secreciónque siguen estas proteínas.

14. Debajo se muestra unamicrofotografía y un esquema de la mismazona de una célula.a) ¿Qué dos orgánulos puedes distinguir?b) Identifica las partes enumeradas.c) ¿Se establece alguna relación entreambos orgánulos?d) ¿Tienen envoltura doble o simple?

15. Los lisosomas están especializados en la digestión intracelular.a) Describe la estructura y composición de los lisosomas primarios.b) ¿Cuál es la diferencia entre lisosoma primario y secundario?



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16. La figura siguientemuestra un orgánulocelular importante.a) ¿De qué orgánulo setrata?b) Indica a quécorresponden losnúmeros.c) Nombra dos funcionesque se realicen en él.d) Nombra dos características que tenga en común con el núcleo.

17. La figura del margen derecho representa lasíntesis y secreciónde cierto componente de la membrana celular.Describe lo queocurre en cada paso de los señalados con números.

25.- ¿Qué funcióndesempeña esta

célula? ¿En qué te hasbasado para dar la

contestación?Identifica los

órganos celulares representados en el dibujo.¿Cuál de ellos te parece especialmenteabundante?

26.- La célula representada en el siguiente esquema presenta una zona animal y otra vegetal ¿Cuál escada una? ¿Por qué? Identifica los componentes celulares que reconozcas.



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27.- Pon nombre a los números que aparecen en el dibujo. En algunos casos son orgánulos y en otrosse refieren a funciones de la célula.

28.- ¿Qué orgánulo es especialmente abundante en la célula que aparece en la microfotografía? ¿Quéindica acerca de la función que tendrá dicha célula?

29.- Haz corresponder los orgánulos con las características que poseen, poniendo una cruz en el lugarcorrespondiente.

Dob

le

mem

bran

a

Mem

bran

asi

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e

Sin

mem

bran

a

Res

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ción

celu

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Cel

ular

Cito

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nas

Núcleo

Dictiosoma

R. E.

Mitocondria

Memb. Plasmática

Ribososma

Lisosoma

Microfilamentos

30.- En el esquema anexo semuestra una sección de una célulasecretora de rata según se observaal microscopio electrónico.

a) Identifica las estructuras que sehan reseñado con números.

b) Como se puede observar,existe un abundante sistema deendomembranas. ¿Qué funcionesdesempeñan estos orgánulos?¿Crees que existe alguna relación



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entre estos sistemas?. Puedesobservar el tráfico de vesículasentre orgánulos. Explica lo queobservas.



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TEMA 10. HIALOPLASMAS. CITOESQUELETO YESTRUCTURAS NO MEMBRANOSAS DE LA

CÉLULA

0. Introducción.1. Hialoplasma o citosol

1.1. Composición química del hialoplasma soluble.1.2. Funciones del hialoplasma.

2. Citoesqueleto.► Los principales tipos de filamentos:

I. Filamentos de Actina o Microfilamentos.II. Filamentos intermedios.

a) Neurofilamentos:b) Tonofilamentos:

III. Microtúbulos.3. Centrosomas

► Estructura y composición► Funciones

4. Cilios y flagelos.► Semejanzas y diferencias entre cilios y flagelos.► En su estructura se distinguen 4 zonas:► Funciones.

5. Ribosomas► Concepto.► Estructura.► Función.



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0. INTRODUCCIÓN.

El citoplasma es la región comprendida entre la membrana plasmática y laenvoltura nuclear, y está constituida por el hialoplasma o "jugo celular" y los orgánuloscitoplasmáticos, mantenidos e interconectados por una red de filamentos y túbulos queforman el citoesqueleto o esqueleto celular.

1. HIALOPLASMA O CITOSOL

También llamado "jugo celular" o "citosol", es el medio interno de la célula en elque se encuentran los orgánulos celulares y el núcleo. Está limitado por distintasmembranas, la membrana plasmática, la membrana nuclear y las membranas queenvuelven los diferentes orgánulos.

1.1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL HIALOPLASMA SOLUBLE.

El citosol representa entre el 50 y el 80 % del volumen celular, es un medio acuoso(contiene de un 70 a un 80% de agua) en el cual están disueltas gran cantidad demoléculas formando una disolución coloidal (las moléculas forman micelas). Estasmoléculas son prótidos, lípidos, glúcidos, ácidos nucleicos, sales minerales e iones (vertabla 1).

COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL HIALOPLASMA

Agua (75 - 85%)

Glúcidos Monosacáridos: Glucosa...Polisacáridos...

Lípidos

PrótidosAminoácidosEnzimasProteínas estructurales

Ácidos Nucleicos Nucleósidos, Nucleótidos, ATP...ARNm, ARNt...

HIALOPLASMA(Disolucióncoloidal)

Solutos

Sales minerales Aniones: Cl-, CO3=, HCO3

-,HPO4

=...Cationes: Ca++, Mg++, K+, Na+,Fe++...

Presentan dos estados físicos: estado sol, fluido y el estado gel viscoso.



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1.2. FUNCIONES DEL HIALOPLASMA.

• Es el medio en el cual se mueven los orgánulos celulares y el núcleo.

• El hialoplasma es el medio en el que se realizan muchos procesos metabólicos,como, la glucólisis, la gluconeogénesis, la fermentación láctea, biosíntesis de ácidosgrasos, etc.

• Trasladarse y fijarse. Algunas células pueden emitir prolongaciones delcitoplasma (pseudopodos) debido a los movimientos internos o ciclosis.

2. CITOESQUELETO.

Aparece en todas las células eucarióticas (aunque más desarrollado en las célulasanimales que en las de los vegetales y hongos, debido a que estas últimas poseen paredque cumplen funciones de exoesqueleto celular), y está formado por una red defilamentos proteicos. Estos filamentos son los responsables de las formas de las células,de su movimiento y de su organización interna.

► Los principales tipos de filamentos:

I. Filamentos de Actina o Microfilamentos. Como su nombre indica, losmicrofilamentos son estructuras filamentosas, que están constituidos por dos cadenasde proteínas globulares, la actina, enrolladas en hélice, y con un diámetro de 5 nm(nanometros).

Sus funciones son:

• Mantienen la forma celular, pero con elasticidad.• Da rigidez y estabilidad a muchas prolongaciones celulares como

microvellosidades, etc.• Intervienen en el movimiento ameboide, dando soporte a la emisión de

pseudópodos.• Intervienen (junto con la miosina) en el movimiento contráctil de las células

musculares.• Intervienen en la formación de vesículas de endo y exocitosis.• Cariocinesis, división celular separando las dos células hijas.



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II. Filamentos intermedios. Son fibras proteicas, gruesas y resistentes.Tienen un diámetro de unos 10 nm (intermedio entre el de los microfilamentos y el de losmicrotúbulos). Aparecen en células o en regiones celulares sometidas a esfuerzosmecánicos. Hay dos tipos principalmente:

a) Neurofilamentos: dan forma a los axones de las neuronas.b) Tonofilamentos: filamentos de queratina. Aparecen en las uniones intercelularesadherentes (desmosomas).

III. Microtúbulos: Filamentos tubulares, huecos, constituidos por monómerosde Tubulina, proteína con forma esférica, existen dos tipos la α-tubulina y la β-tubulina,que se asocian para formar dímeros, los cuales a su vez se unen para formar elmicrotúbulo con 13 hileras de monómeros. Se forman a partir de centrosoma (o delcentro organizador de microtúbulos en las células vegetales). Tienen un diámetro de 25nm

Fig.2.- Esquema de un microtúbulo. DÍMERO: monómero Tubulina + monómero Tubulina

Las funciones de los microtúbulos son:

• Forman estructuras estables, como los centriolos, cilios y flagelos.• Forman estructuras lábiles, como los microtúbulos del áster y del husoacromático.• Desplazamiento de orgánulos y sustancias citoplasmáticas por la célula.



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3. CENTROSOMAS

El centrosoma o centro celular es una estructura, sin membrana, presente en todaslas células animales, excepto en las que no se dividen.

► Estructura y composición

El centrosoma consta de un cuerpo central, formado por dos centríolos, rodeadopor el material pericentríolar, actualmente al conjunto de los dos centríolos se le llamacentro organizador de microtúbulos.

Cada uno de los centríolos están formados por microtúbulos estables, dispuestos enforma de cilindro, y constan de nueve grupos de tres túbulos cada uno (triplete), que semantienen unidos entre sí (Fig. 3). Los tres microtúbulos de cada triplete se encuentraníntimamente asociados, y a su vez, los distintos tripletes están enlazados entre sí pordeterminadas proteínas que sirven de puente.

Fig.3.- Estructura del centríolos. A) Esquema de un centríolo (formado por nueve tripletes de microtúbulos). B)microfotografía de un corte transversal de un centríolo.

Los centrosomas se encuentran próximos alnúcleo en las células animales (no aparecen en lasvegetales), en una célula en interfase constan de trespartes:

▪Diplosoma, es la parte central y consta de doscentríolos situados cerca del núcleo y dispuestosperpendicularmente entre sí, y rodeados de unaporción de hialoplasma íntimamente asociada a ellos.

▪Centrosfera porción de hialoplasma que rodea aldiplosoma, se caracteriza por la carencia deestructuras membranosas.

▪Áster, que consiste en una serie de microtúbulosdispuestos en forma radial



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► Funciones

- El centrosoma es el centro organizador de los microtúlubos, forman el cuerpobasal de los cilios y flagelos.

- Forman el huso acromático o huso mitótico (Fig. 4) que, como veremos alestudiar la mitosis, es un sistema de microtúbulos que van de un polo de la célulaal otro y que se encargan de repartir los cromosomas durante la división celular.

Fig.4.- Huso acromático y cromosomas durante la mitosis.

4. CILIOS Y FLAGELOS.

Son prolongaciones citoplasmáticas dotadas de movimiento (que permiten eldesplazamiento de la célula en un medio acuoso). Están recubiertos por la membranaplasmática y tienen un grosor de unas 0,2 . Desde el punto de vista estructural (Fig. 5), no existen diferencias entre ellos. Cuando estas prolongaciones son cortas y numerosasreciben el nombre de cilios; si son más largas y menos abundantes, se les denominaflagelos.

► Semejanzas y diferencias entre cilios y flagelos:

- Ambos están constituidos por pares de microtúbulos ( no por tripletes).- Los cilios se encuentran en gran número, mientras que los flagelos son mucho

menos numerosos (normalmente uno o dos).- Los cilios son de menos tamaño, 5-10 μ(Micras) y los flagelos de 100-200 μ- El movimiento de los cilios es de batimiento, es decir, se mueven a un lado y a

otro, mientras que los flagelos tienen movimiento ondulatorio.



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► En su estructura se distinguen 4 zonas:

a) Tallo o Axonema: prolongación citoplasmática recubierta por la membrana. Estácompuesto por 9 pares o dobletes de microtúbulos (prolongaciones de los microtúbulosA y B de un centríolo situado en la base) externos unidos entre sí y radialmente a un parde microtúbulos centrales.

b) Zona de transición:situada a la altura de lamembrana plasmática.Consta de 9 dobletes demicrotúbulos.

c) Corpúsculo basal ocinetosoma: centríolo en elexiste un eje tubularcentral de donde parten 9láminas radiales que lleganhasta 9 tripletes demicrotúbulos (en el corteesta estructura tiene elaspecto de una rueda decarro).

d) Raíces: microtúbulosque conectan al cilio oflagelo con elcitoesqueleto.

Fig.5.- Corte longitudinal y transversal del ordenamiento de los microtúbulos en un cilio. El cilio es unadigitación de la superficie celular en cuya base está un centríolo típico (el cinetosoma o corpúsculo basal). Losmicrotúbulos A y B de cada triplete se prolongan hacia el interior del cilio formando un cilindro de 9 dobletesexternos. En la zona de transición situada debajo del cinetosoma se encuentra un disco de material amorfo o placabasal en cuyas proximidades nacen los dos microtúbulos de la parte central . El axonema posee 9 dobletesperiféricos y 2 microtúbulos centrales.



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► Funciones.

Ambas estructuras (cilios y flagelos) están directamente relacionadas con elmovimiento.

- En el caso de los flagelos su movimiento ondulatorio puede producir undesplazamiento de la célula libre (no fijadas a tejidos).

- En los cilios, normalmente el movimiento de batimiento tiene como objetivorenovar el líquido extracelular en contacto con la célula, lo cual a su vez sueleestar relacionado con procesos de nutrición celular.



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CUESTIONES.

1.- ¿Cuál es la composición del hialoplasma?

2.- ¿Qué es el citoesqueleto? ¿De qué está constituido?

3.- Señala las diferencias, en composición y estructura, que existen entre los tres componentes delcitoesqueleto.

4.- El Citoesqueleto es responsable, entre otras cosas, de los movimientos de las células que vivenaisladas en un medio líquido. Señala los modos en que pueden moverse las células y explica en cadacaso cómo y por qué se produce el desplazamiento.

5.- ¿Qué diferencias existen entre cilios y flagelos?

6.- Funciones del citoesqueleto celular.

7.- ¿Qué diferencias observas entre el tallo o axonema de un flagelo y su corpúsculo basal?

8.- Explica las funciones que desempeñan los filamentos de actina como componentes del citoesqueleto.

9.- Estructura de cilios y flagelos.

10.- El Citocentro o Centrosoma es un orgánulo celular:a) De aspecto muy variable, incluso en una misma célula.b) Carente de estructuras membranosas.c) Generador de microtúbulos del citoesqueleto.d) Permanente en las células animales, pero ausente en muchas células vegetales.e) Todas las respuestas anteriores son correctas.

11.- ¿Qué orgánulos distingues en elcentro de la microfotografía? ¿A quéparte en concreto del orgánulopertenece? Haz un esquema completode dicho orgánulo.

12.- Relacione los términos: cilios, flagelos y centriolos. ¿En qué función biológica están implicados?

13.- Describa la función del citoesqueleto en las células eucarióticas y explique qué estructuras loforman.

14.- ¿Qué orgánulos aparecen en este dibujo de una parte de la célula? Pon flechas y nombre en lafotocopia. ¿Qué función tienen los que ocupan la región central?



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5. RIBOSOMAS.

► Concepto.

Los ribosomas son orgánulos celulares globulares sin membrana, sólo visibles con elmicroscopio electrónico. Químicamente están compuesto por ARNr (ribosomico), proteínasy gran cantidad de agua. Aparecen en todos los tipos de celulas, procariótas y eucariótasque pueden estar libres en el hialoplasma o agrupados, polirribosomas o polisomasmediante un ARNm, ligados al retículo endoplasmático, así como en el interior de lasmitocondrias y los cloroplastos.

► Estructura.

En las procarióticas los ribosomas son de menor tamaño(70 S) que en las eucarióticas (alrededor de 80 S). {La “S”(unidades Svedberg) representa una unidad de medida queequivale a 10-3 sg. y mide el tiempo que un ribosoma tarda ensedimentarse en una centrífuga, lo que dependefundamentalmente de su forma y tamaño}.

Estructuralmente los ribosomas de las células eucariotas están formados por dossubunidades (Fig. 1), una mayor (60 S) y otra menor (40 S). Las dos subunidades se formanen el nucléolo donde se unen sus dos componentes el ARNr y las proteínas ribosomales. ElARNr se sintetiza en el núcleo, mientras que las proteínas lo hacen en el citoplasma yposteriormente migran hacia el núcleo. Las dos subnidadesribosomales salen al citoplasma por los poros nucleares y es allídonde se unen para formar el ribosoma.

Fig. 2 Polirribosoma sintetizando proteínas Fig.3.- Retículo endoplásmico rugoso



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► Función. Cuando los ribosomas se encuentran en funcionamiento, es decir,cuando están sintetizando proteínas, aparecen las dos subunidades juntas y además, esfrecuente que se encuentren asociadas, en grupos de 5 a 20, formando los denominados“polisomas”. Estos ribosomas se mantienen unidos por una molécula de ARNm (mensajero).Si no hay síntesis, las subunidades aparecen separadas.

La síntesis de proteínas recibe también el nombre de “traducción” porque en ella setraduce el mensaje genético aportado por el ARNm (su secuencia de tripletes de basesnitrogenadas), en las cadenas de aminoácidos que forman los polipéptidos. La funciónconcreta de los ribosomas es acoplar los tripletes de bases (anticodones) de los ARNt(transportadores de aminoácidos) a los tripletes de bases (codones) del ARNm.

Jun 04 1.- Los ribosomas desempeñan un papel crucial con una gran repercusión en toda la maquinaria celular. Copia la tabla adjunta enla hoja de examen. Seleccionar sólo lo que corresponda de cada casilla.

RIBOSOMASLocalización FunciónMembrana plasmática Componentes Libres en: Adheridos al:

Organizacióncelular Síntesis

Carece/

Presenta

ARN/

ATP

Proteínas/

Lípidos

Nucleoplasma/

Citoplasma

Retículo endoplasmático/

Aparato Golgi

Procariota/

Acelular

Proteica/

Lipídica

Sept 03 2. La figura de la derecha representa cierta estructura celular. a) ¿Cómo sellama? b) ¿Cómo se llaman los filamentos que se originan a partir de ella? c) Explicauna de las funciones de estos filamentos.)

Sep 04 3.- El esquema adjunto representa un proceso de gran importanciabiológica.

a.- Identifica las moléculas y orgánulos numerados.b.- Especifica si los orgánulos tienen o carecen de membrana.c.- ¿En qué tipo de organización celular tiene lugar el proceso?d.- ¿Cuál es la composición del numerado con el 2?

1.- Jun 03. Los ribosomas están presentes tanto en células procariotas comoeucariotas. a)¿Cuál es la función de los ribosomas? b)¿Y cuál es sucomposición? c) Nombra un orgánulo que contenga en su interior ribosomas.

2.- Jun 03. Nombra y cita la principal función de: a) dos orgánulos celulares de doble membrana, b) dos de membrana simple.

1.- Jun 03 En ciertas células eucariotas se ha comprobado que algunas proteínas pasan por un complejo de sistemas deendomembranas y vesículas para finalmente formar parte de la membrana plasmática o ser liberadas al espacio extracelular. a) ¿Quécomponentes celulares están implicados en este sistema? b) Describe brevemente la vía de secreción que siguen estas proteínas.

1 2

43

1 2

43



12

12 4

5

3

54

8

7

67

2

TIPO A TIPO B

12 4

5

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212 4

5

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7

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2

TIPO A TIPO B

3.- Jun 03. La organización celular se presenta enla figura adjunta. a.- Identifica los componentescelulares enumerados. b.- Indica a qué tipo de célulacorresponden A y B.

2.- Jun 03 A la izquierda se muestra unamicrofotografía y un esquema de la misma zona deuna célula. a) ¿Qué dos orgánulos puedesdistinguir? b) Identifica las partes enumeradas. c)¿Se establece alguna relación entre ambosorgánulos? d) ¿Tienen envoltura doble o simple?



1

TEMA 11. METABOLISMO CELULAR.ENZIMAS Y VITAMINAS

1. Metabolismo.► Funciones del metabolismo.► Tipos de metabolismos.► Ruta metabólica,► Moléculas que intervienen en el metabolismo.

● Metabolitos.● Nucleótidos. ● Moléculas energéticas.● Moléculas ambientales.

2. Tipos de nutrición▪Fotolitotrofos:▪Fotoorganotrofos:▪Quimiolitotrofos:▪Quimioorganótrofos:

3. Enzimas.3.1. Concepto de enzima.3.2. Mecanismo de acción enzimática.3.3 Cinética de la reacción enzimática3.4. Cofactores enzimaticos3.5. Factores que influyen en la actividad enzimática.

3.5.1. Temperatura3.5.2. pH.3.5.3. Concentración del sustrato.

3.6. Clasificación de las enzimas.▪Hidrolasas:▪Liasas▪Transferasas▪Isomerasas▪Oxidorreductasa▪Sintetasas

4. Vitaminas▪Avitaminosis▪Hipovitaminosis▪Hipervitaminosis

4.1. Clasificación de las vitaminas▪Hidrosolubles.▪Liposolubles.



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1. METABOLISMO.

Se denomina metabolismo al conjunto de reacciones químicas que se producen en elinterior de la célula. Estas reacciones en su mayoría tienen lugar en el hialoplasma celularo parte del citoplasma que no contiene orgánulos, aunque suelen empezar o terminar enalgún orgánulo especializado.

Ya conoces muchas de las reacciones metabólicas de la célula, entre ellas están laduplicación del ADN, la biosíntesis de proteínas; sabes que por hidrólisis las grasas danácidos grasos y glicerina, los polisacáridos dan monosacáridos. Pues bien, esto y mucho máses el metabolismo de la célula. También has estudiado que cada reacción se producegracias a la presencia de una enzima que cataliza esa reacción determinada.

► Funciones del metabolismo.

1. Obtener energía química del entorno (bien de los elementos orgánicosnutritivos o de la luz solar), que es almacenada en los enlaces fosfato del ATP.2. Transformación de sustancias químicas externas en moléculas utilizables por la

célula.3. Construcción de los componentes celulares (materia orgánica propia: proteínas,

ácidos nucleicos, lípidos, polisacáridos,...).4. Destrucción de estas moléculas para obtener la energía que contienen.

► Tipos de metabolismos.

●Anabolismo. Son aquellos procesos químicos que se producen en la célula y quetienen como finalidad la obtención de sustancias orgánicas complejas a partir desustancias más simples con un consumo energía (endergónicas o endotérmicas). Sonanabólicos, por ejemplo, la fotosíntesis, la síntesis de proteínas o la replicación del ADN.

● Catabolismo. Reacciones de degradación de moléculas complejas que pasan aconvertirse en moléculas sencillas. Se trata de procesos destructivos generadores deenergía (exergónicas o exotérmicas) que posteriormente se usa en el anabolismo; como porejemplo: la glucólisis, la beta-oxidación de los ácidos grasos, el ciclo de Krebs, lafermentación láctica, la fermentación acética.

La liberación de energía química de estas moléculas, en general no se pierde, sinoque se conserva en forma de enlaces fosfato del ATP. Así pues, la energía química liberadapor estas moléculas se transfiere mediante el ATP a las reacciones anabólicas,consumidoras de energía.



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La división del metabolismo en anabolismo y catabolismo tiene una finalidaddidáctica y no debe inducir a pensar que estos procesos se dan por separado en el espacioo en el tiempo. Las células se encuentran siempre en un proceso constante deautodestrucción y autorregeneración. El metabolismo hay que considerarlo como unaunidad, aunque su complejidad nos obligue a estudiarlo fragmentándolo en las denominadasrutas metabólicas.

► Ruta metabólica, es una secuencia de reacciones químicas que relacionanentre sí compuestos o metabolitos importantes (intermediarios metabólicos). Las rutasmetabólicas no son independientes entre sí, sino que poseen encrucijadas comunes. Unmismo metabolito, común a dos vías, podrá seguir por una u otra, en función de lascondiciones celulares.

Se pueden realizar muchas reacciones en el interior de la célula gracias a que estácompartimentada en orgánulos (o áreas de trabajo), realizándose en ellas las distintasrutas de reacciones, sin interferencias.

El metabolismo tiene lugar en gran medida en el hialoplasma aunque muchas rutas seinician o acaban en algún orgánulo. La reacciones metabólicas que ocurren en el hialoplasmason anaerobias (no necesitan presencia de O2) y no degradan por completo los compuestosorgánicos sobre los que actúa. Las moléculas resultantes deben incorporarse después a lasmitocondrias, donde se degradan completamente, transformándose en materia inorgánica,y liberando gran cantidad de energía.



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► Moléculas que intervienen en el metabolismo.

En las rutas metabólicas se necesitan numerosas enzimas específicas que vanconformando los pasos y productos intermedios de las rutas. Pero, además, son necesariosvarios tipos de moléculas indispensables para su desarrollo final:

● Metabolitos. Son las moléculas que ingresan en la ruta para su degradación o paraparticipar en la síntesis de otras sustancias más complejas.

● Nucleótidos. Son las moléculas que permiten la oxidación y reducción de losmetabolitos.

● Moléculas energéticas. Como ATP y GTP o la Coenzima A que, al almacenar odesprender fosfato de sus moléculas, liberan o almacenan energía.

● Moléculas ambientales. Se encuentran al comienzo o final de algún procesometabólico (oxígeno, agua, dióxido de carbono).

2. TIPOS DE NUTRICIÓN

Los organismos no se diferencian en la manera de procurarse compuestos inorgánicosdel medio, todos los obtienen de una manera directa. En cambio, si se van a diferenciar encómo van a obtener las sustancias orgánicas. Ciertos organismos las obtienen a partir desustancias inorgánicas, como el CO2, H2O, NO3

-, PO4-3, etc. A estos organismos se les llama

autótrofos. Otros son incapaces de elaborar los compuestos orgánicos a partir decompuestos inorgánicos y deben obtenerlos del medio, son los organismos heterótrofos.

Los organismos además de materiales necesitan también energía. Esta puede serobtenida de la luz o de sustancias químicas, tanto orgánicas como inorgánicas. Combinando laforma de obtener materiales y la de obtener energía, tendremos cuatro tipos básicos demetabolismo:

▪Fotolitotrofos: Obtienen la energía de la luz y los materiales a partir de sustanciasinorgánicas. Se les llama también fotoautotrofos y fotosintéticos. Ejemplo: las plantasverdes.

▪Fotoorganotrofos: Obtienen la energía de la luz y los materiales de sustanciasorgánicas. Este raro tipo de nutrición sólo es propio de ciertas bacterias como lasbacterias purpúreas.



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▪Quimiolitotrofos: Obtienen la energía de procesos químicos y los materiales a partirde sustancias inorgánicas. Se les denomina también quimiosintéticos. Ejemplo: lasbacterias férricas, las sulfurosas y las nitrificantes y nitrosificantes.

▪Quimioorganótrofos: Obtienen la energía y los materiales a partir de sustanciasorgánicas. Se les llama también quimioheterotrofos. Ejemplo: los animales y los hongos.

TIPOS DE ORGANISMOS SEGÚN SU METABOLISMO

Fuente de Carbono

Inorgánico (Litótrofo)AUTÓTROFAS

Orgánico (Organótrofo)HETERÓTROFAS

Sustrato oxidable(Quimiosíntesis)

QUIMIOLITÓTROFOSbacterias incoloras del azufre,

bacterias nitrificantes, bacteriasdel hidrógeno,

bacterias del hierro

QUIMIOORGANÓTROFOSAnimales, hongos

Fue

nte

deEn

ergía

Luz(Fotótrofos)

(fotosíntesis)

FOTOLITÓTROFOSVegetales, cianobacterias,bacterias purpúreas del S,

bacterias verdes del S

FOTOORGANÓTROFOSBacterias purpuras no sulfúreas



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3. ENZIMAS.

3.1. CONCEPTO DE ENZIMA.

Las enzimas son proteínas con una función catalítica, es decir, proteínas queregulan las reacciones químicas en los seres vivos. Permiten que reacciones que nuncapodrían producirse o que lo harían a velocidades muy bajas en condiciones celulares,puedan tener lugar y a una velocidad suficiente, alas temperaturas habituales de los organismos.Esto es, actúan facilitando las transformacionesquímicas; acelerando considerablemente lasreacciones y disminuyendo la energía de activaciónque muchas reacciones requieren. Intervienen enestas reacciones en muy pequeñas concentraciones,ya que no se consumen ni se alteran durante lareacción y pueden, por lo tanto, actuar sucesivasveces.

3.2. MECANISMO DE ACCIÓN ENZIMÁTICA.

Las reacciones químicas (incluso las termodinámicamente posibles) no sucedenespontáneamente si las moléculas reaccionantes carecen de la energía de activaciónsuficiente. Las enzimas, como catalizadores que son, actúan disminuyendo la energía deactivación. El mecanismo de actuación es el siguiente.

Las enzimas (E) se unen de manera específica al sustrato (S) (molécula sobre la queactúa) como una llave se encaja en la cerradura que le corresponde. Formándose así uncomplejo transitorio llamado “enzima-sustrato” (ES). La unión con el sustrato se realiza enuna zona específica de la enzima, que recibe el nombre de centro activo.

(E) + (S) ▬► (ES) ▬► (P) + (E)

En un primer paso se forma un complejo enzima-sustrato (ES). Aquí la enzimainduce cambios en la molécula de sustrato (ruptura o redistribución de enlaces, cambios enlos grupos funcionales, etc.), que hacen disminuir su energía de activación y conducen a laformación del producto final (P) y la liberación de la enzima (E), inalterada, que puedeactuar de nuevo.



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Si nos detenemos a considerar un momento la forma en que actúan este tipo decatalizadores, podemos deducir las características principales de los mismos, o sea, lascaracterísticas de las enzimas:

1. Especificidad. Cada enzima cataliza un solo tipo dereacción, y casi siempre actúa sobre un único sustratoo sobre un grupo muy reducido de ellos Una enzima queno tenga la configuración adecuada al sustrato noofrecerá la posibilidad de que éste se una a su centroactivo, y por tanto no llegará a formarse el complejoenzima-sustrato, que facilitará la reacción. Aunquecomo veremos más adelante, en determinados casos, laenzima puede ser “engañada”.

2. No forman nunca parte del producto o productos.

3. Debido a las circunstancias anteriores, no se consumen.

4. Son necesarios, por tanto, sólo en una pequeña cantidad.

El centro activo de una enzima es una zona de la proteína constituido por una seriede aminoácidos. Éstos pueden estar muy alejados entre sí en la estructura primaria, perocercanos, en cambio, en la terciaria.

De todo lo que acabamos de exponer se desprende que la desnaturalización de laenzima produce su inactivación. Pierde su forma, no existe centro activo, o mejor dicho,está desperdigado, y no existe así la posibilidad de formación del complejo enzima-sustrato.



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3.3. ALOSTERISMO

Existen diversas moléculas, denominadas ligandos o efectores, capaces de unirseespecíficamente a la enzima provocando en ella un cambio conformacional. Este cambioorigina la transformación entre la forma inactiva de la enzima y la forma funcionalmenteactiva de la misma, o viceversa. Ambas conformaciones de la enzima son diferentes yestables. Estos ligandos se unen a la enzima en los denominados centros reguladores, queson diferentes al centro activo.

Existen ligandos activadores e inhibidores: en general, los sustratos de las enzimassuelen comportarse como ligandos activadores, de forma que la unión de una molécula desustrato a la enzima favorece la unión de más moléculas de sustratos; los productos de lareacción, sin embargo, suelen comportarse como ligandos inhibidores, inhibiendo la uniónde moléculas de sustrato a la enzima y, por tanto, impidiendo la reacción enzimatica. Estasenzimas que son reguladas por el sustrato y el producto de la reacción de denominanenzimas alostéricas. El alosterismo supone un importante mecanismo de regulación de lareacción enzimática.



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3.4 CINÉTICA DE LA REACCIÓN ENZIMÁTICA

En las reacciones enzimáticas existe un límite en cuanto a la cantidad desustrato que la enzima es capaz de transformar en el tiempo. La velocidad de lareacción aumenta de forma líneal hasta alcanzar un máximo en el que se produce lasaturación de la enzima. En ese momento la velocidad solo dependerá de la rapidez conla que esta sea capaz de procesar el sustrato.

3.5. COFACTORES ENZIMATICOS

Algunas enzimas no son proteínas exclusivamente, sino que están asociadas con otrotipo de moléculas que tienen naturaleza no proteica y de las cuales depende su actividad.Estas asociaciones o enzimas conjugadas se denominan holoenzimas; las moléculas con lasque se asocian, cofactores, y la proteína de la enzima, apoenzima.

holoenzima = cofactor + apoenzima

Los cofactores tienen diversa naturaleza, y pueden ser:

▪Cationes metálicos, como Zn2+, Ca2+, Fe2+ o Mg2+, que se unen al apoenzima oregulan su activación.

▪Moléculas orgánicas. Cuando se unen fuertemente a la apoenzima se denominagrupo prostético. Se denominan coenzimas cuando se unen débilmente a la apoenzima(NAD+, FAD+, NADP+, etc). Aquí se puede señalar, que muchas vitaminas funcionan comocoenzimas.



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3.6. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA.

3.5.1. Temperatura. El aumento de latemperatura provoca en las moléculas unincremento de su energía cinética, losmovimientos de las mismas son más rápidos, y lafrecuencia de las colisiones entre moléculasaumenta, lo que propicia una mayor velocidad dereacción. Se comprobado que un amento de 10 ºCpuede llegar a duplicar y en ciertos casos acuadriplicar la velocidad de una reacción.

La temperatura a la cual la actividadcatalítica es máxima se llama temperatura óptima.Sin embargo, al ser proteínas, a partir de cierta temperatura, se empiezan adesnaturalizar por el calor, y la actividad enzimática decrece rápidamente hasta anularse.

En general, la temperatura crítica de las enzimas oscila entre los 55 y los 60 ºC,aunque las enzimas de algunas bacterias, que viven en aguas termales, llegan a tenertemperaturas críticas de 80 a 90 ºC.

3.6.2. pH. Cada enzima necesita unosvalores límites (máximos y mínimos) para poderdesarrollar su actividad. Traspasados estosvalores, la enzima se desnaturaliza y pierde suactividad.

Dentro de estos límites existe, como en elcaso de la temperatura, un valor determinado delpH, en el que la enzima desarrolla su actividadmáxima, valor al que se le da el nombre de pHóptimo, y que varía de unas enzimas a otras. Así, la pepsina del jugo gástrico posee un pHóptimo de 2, muy ácido, mientras que el pH óptimo de la tripsina presente en el jugopancreático es de 7´8, ligeramente básico.

La mayoría de las enzimas intracelulares poseen, sin embargo, un pH óptimo cercanoa la neutralidad.



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3.6.3. Concentración del sustrato. Entoda reacción enzimática, si se incrementa laconcentración del sustrato se produce un aumento de lavelocidad de formación del producto, tendente arestablecer el equilibrio químico entre la concentracióndel sustrato y la del producto.

3.7. CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS.

Se nombran con el nombre del sustrato sobre el que actúan o bien la acción querealizan, acabado en “asa”.

▪Hidrolasas: Realizan hidrólisis en presencia de agua

▪Liasas Catalizan la liberación de grupos funcionales diversos

▪ Transferasas Transferencia de grupos funcionales oradicales de una molécula a otra

▪Isomerasas Transforma suna molécula en sus isomero.

▪Oxidorreductasa Catalizan reacciones de oxido-reducción: pormedio del hidrógeno, oxígeno o con el transporte de electrones

▪Sintetasas cataliza la síntesis de moléculas con hidrólisis deATP



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4. VITAMINAS

Las vitaminas son biomoléculas de muy variada complejidad, que pertenecen a variasclases de principios inmediatos.

Las vitaminas son indispensables en la dieta, dado que no pueden ser sintetizadaspor los organismos animales, salvo algunas excepciones, como la vitamina B5. Generalmente,los organismos vegetales son los que las sintetizan, de ahí la importancia de incluirlas en ladieta en las proporciones adecuadas. No obstante, las cantidades diarias requeridas sonmínimas, por lo que en los países desarrollados las necesidades vitaminicas estáncubiertas siempre que se tenga una dieta diaria variada y completa.

A pesar de ello, la ausencia de vitaminas en el organismo provoca las enfermedadescarenciales, que producen diversos trastornos metabólicos; se clasifican en:

▪Avitaminosis o ausencia total de una o varias vitaminas.

▪Hipovitaminosis o presencia insuficiente de una determinada vitamina en ladieta.

▪Hipervitaminosis o exceso de vitaminas. Se debe a la acumulación de una ovarias vitaminas y a la imposibilidad del organismo de eliminarlas por métodoshabituales, como la orina.

4.1. CLASIFICACIÓN DE LAS VITAMINAS

Las vitaminas se suelen clasificar atendiendo a su solubilidad en el agua. De acuerdocon esto se distinguen dos grupos de vitaminas:

▪Hidrosolubles. Son solubles en agua y generalmente actúan como coenzimas oprecursores de coenzimas. A este grupo pertenecen las vitaminas del complejo B y lavitamina C.

▪Liposolubles. Son insolubles en agua y solubles en disolventes no polares. Sonlípidos insaponificables y generalmente no son cofactores o precursores. En este grupo seencuentras las vitaminas A, D, E y K.



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VITAMINAS HIDROSOLUBLESNombre Fuente Funcion Carencia

Vit. C Leche, frutas (cítricos)y hortalizas

Interviene en la síntesis decolágeno y elmantenimiento de lasmucosas.

Escorbuto, (encíassangrantes, caída dientes,trastornos digestivos,infecciones cutáneas).

Vit. B1

Envolturas de cerealesy legumbres. Tambiénbacterias y levaduras.

interviene en metabolismode glúcidos y lípidos enmúsculos y neuronas.

Beri-beri: degeneraciónnerviosa, parálisis, etc

Vit. B2

Hígado, queso, leche,huevos, vegetales dehojas verdes

Cediendo los electrones delhidrógeno a la cadena de

transporte electrónico, cuyafinalidad es producir alfinal ATP en las células.

Detención del crecimiento,cansancio. Dermatitis eirritabilidad de mucosas,labios (resquebrajados)

Vit. B3

Hongos, levaduras ytodas lasfermentaciónesrealizadas por hongos.Abundante en leche ycarnes

El NADH intervienecediendo los electrones delhidrógeno a la cadena detransporte electrónico, cuyafinalidad es producir alfinal ATP en las células

Pelagra (vómitos, diarrreas,piel áspera y oscura enzonas expuestas al Sol,incluso trastornos nerviosos(perdida de memoria,depresión, confusión,alucinaciones, etc)

Vit. B8

Bacteria intestinales,chocolate, yema dehuevo

Desarrollo de glándulassexuales, sebáceas ysudoriparas.

Dermatitis, caída del peloanemia

Vit. B12

Sintetizada porbacterias simbióticasdel tracto digestivo deanimales

Coenzima de enzimastransferasas de gruposmetilo en la síntesis de

proteínas y a. Nucleicos.También en la formación

de g. Rojos.

Anemia (disminución deg.rojos). Trastornosneurológicos.

VITAMINAS LIPOSOLUBLESNombre Fuente Funcion Carencia

Vit. A oRetinol

Hortalizas verdes,hígado, huevos

Ciclo visual, crecimiento,protección ymantenimiento del tejidoepitelial

Ceguera nocturna,desecación epitelial,detención del crecimiento

Vit. D,Verduras, aceitesanimales, mantequilla,hígado, huevos

Formación de huesos, dientesy en el funcionamiento de losmúsculos

Raquitismo en niños ydeformaciones óseas enadultos.

Vit. EAceites vegetales,indirectamente tambiénen huevos y mantequillas.

Evita la esterilidad, refuerzalas paredes de los capilares.

Esterilidad, abortos,envejecimiento celular.

Vit. K En verduras Interviene en la coagulaciónsanguínea.

Hemorragias subcutáneas eintramusculares



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5. ENERGÉTICA CELULAR

Si no se suministra energía a un proceso natural, este tiende siempre haciasituaciones de mayor desorden: los organismos se descomponen, los objetos se rompen,etc.

5.1. Energía libre

La magnitud termodinámica para estudiar los procesos biológicos y predecir si sonenergéticamente favorables o no es la energía libre (G) y, concretamente, la variación deenergía libre (ΔG).

Según sea el signo de ΔG se puedepredecir el comportamiento de cualquierproceso químico:

●ΔG < 0 → La reacción espontánea. Losproductos de la reacción contienen menosenergía libre que los reactivos. Cuando sedesprende energía libre, las reacciones sedenominan exergónicas y entonces en sistemapuede realizar trabajo y se produce aumentodel desorden.

● ΔG > 0 → La reacción no esespontánea. Es, por tanto, energéticamentedesfavorable, y requiere la absorción deenergía libre (reacción endergónica). Losproductos de la reacción poseen más energíaque los reactivos.

●ΔG = 0 → El sistema está en equilibrioy no hay tendencia a que se produzca reacción



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E2

E1

E3

0

25

50

75

100

0 7 14pH

Act

ivid

adE

nzi

mát

ica

.

Sep 04 6.- La ingeniería genética ha sido posible, entre otros avances, gracias al descubrimiento y utilización de enzimas de restricción.a.- ¿Cuál es la naturaleza del enzima?b.- ¿Qué es una holoenzima?c.- ¿Qué se entiende por centro activo?d.- ¿Y por especificidad enzimática?

Junio 04 6.- El gráfico muestra la energía de activación en una reaccióncatalizada o no por una enzima.

a.- ¿A qué tipo de reacción corresponderá cada una de las curvas?b.- Explica a qué se refiere la diferencia de energía marcada como 1, 2 y 3

Sept 03 Explica en qué se diferencian: a) Las reacciones endergónicas y las exergónicas. b) Las reacciones catabólicas y las anabólicas

5.- Jun 03 En la gráfica se representa la variación de la actividad de tres enzimassalivares en relación con el pH. a.- ¿Se comportan las tres enzimas de la mismamanera? b.- ¿Cuál es el pH óptimo para cada una? c.- ¿Cuál es la naturaleza de lasenzimas?

Sentido de la reacción

Ene

rgía

Libr

e

Reactivos

Productos

1

23


Ene

rgía

Libr

e

Reactivos

ProductosSentido de la reacción

Ene

rgía

Libr

e

Reactivos

Productos

1

23



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TEMA 12. CATABOLISMO Y ANABOLISMO

1. Catabolismo

► Fases del catabolismo:• Fase I, fase inicial o preparatoria• Fase II o fase intermedia,• Fase III o fase final,

► Tipos de catabolismos según el aceptor final de electrones:► Tipos de catabolismo según la molécula que se oxida:

2. Catabolismo de los glúcidos.2.1. Glucólisis

a. Etapas de la glucólisis.a.1. Etapa de activacióna.2. Etapa de degradación.

b. La formulación de la reacción global (balance) de la glucólisis.2.2. Fermentación.

a. Tipos de fermentación:a.1. Fermentación anaerobia,

a.1.1. Fermentación láctica.a.1.2. Fermentación alcohólica.

a.2. Fermentación oxidativa.

2.3. Respiración celulara. Etapas de la respiración celular.

a.1. Obtención del acetil CoAa.2. Ciclo de Krebs.

• Balance del Ciclo de Krebs:a.3. Cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones.a.4. Fosforilación oxidativa.

b. Balance energético de la respiración celular.3. Catabolismo de los lípidos.

3.1. Β-oxidación de los ác. Grasos o hélice de Lynen.a. Etapas de la β-oxidación.

a.1. Oxidacióna.2. Hidratación,a.3. Oxidación del grupo alcohol del carbono βa.4. Rotura del enlace entre los carbonos β y gamma del cetoacil-CoA

3.2. Balance energético del catabolismo de un ácido graso.4. Catabolismo de los protidos. (aminoácidos).5. Panorámica general del catabolismo



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6. Anabolismo.7. Fotosíntesis.

7.1. Etapas y localización.7.1.1. Fase luminosa o Fotofosforilación.

a. El proceso se desarrolla del siguiente modo:a.1. Captura de energía luminosa.a.2. Transporte de electrones.a.3. Fotolisis del agua.a.4. Fosforilación fotosintética.

• Fotofosforilación acíclica• Fotofosforilación cíclica,

b. Ecuación global de la fase luminosa.7.1.2. Fase oscura o ciclo de Calvin-Benson.

• Fase de carboxilación o fijación del CO2.• Fase de reducción.• Destino del gliceraldehido-3-fosafato.

• Balance energético:7.1.3. Factores que influyen en la fotosíntesis

▪ Intensidad luminosa. ▪ Temperatura.▪ Concentración de CO2.▪ Concentración de O2.▪ Fotoperíodo. ▪ Humedad ambiental



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1. CATABOLISMO

Es el conjunto de reacciones metabólicas que tienen por objeto obtener energía apartir de compuestos orgánicos complejos que se transforman en otros más sencillos. Larespiración celular aerobia y las fermentaciones son las vías catabólicas más corrientespara la obtención de la energía contenida en las sustancias orgánicas. Ambas vías, noobstante, tienen una primera fase común: la glucolisis. Otras vías catabolicas son, labeta-oxidación de los ácidos grasos, el ciclo de Krebs, la fermentación láctica, lafermentación acética etc.

En el catabolismo suelen distinguirse tres fases:

• Fase I, fase inicial opreparatoria en ella las grandesmoléculas de los elementosnutritivos se degradan hasta liberarsus principales componentes (lospolisacáridos se degradan enmonosacáridos; los lípidos a ác.grasos y glicerina, y las proteínasliberan sus aminoácidos).

• Fase II o fase intermedia,en ella los diversos productosformados en la fase I, sonconvertidos en una misma moléculas,más sencillas el Acetil-coenzima A(acetil CoA).

• Fase III o fase final, en laque el acetil-CoA (se incorpora alciclo de Krebs) da lugar a moléculaselementales CO2 y H2O.

De estas tres fases, laintermedia y la final son comunespara todos los principios inmediatosorgánicos, glúcidos, lípidos y proteínas.

.El catabolismo de cada uno de ellos difiere en la fase inicial, los glúcidos

(glucólisis) y las proteínas (desaminación y transaminación), ocurre en el hialoplasma,mientras que para los lípidos (β-oxidación), ocurre en la matriz mitocondrial.



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Existen dos tipos de catabolismos según sea el aceptor final de electrones:

• Fermentación. En ella tanto el dador como el aceptor final de electronesson dos compuestos orgánicos.

• Respiración celular. El aceptor final de electrones es una sustanciainorgánica, como por ejemplo el O2, NO3

-, SO42-, etc., y el dador suele ser un

compuesto orgánico.

La respiración puede ser respiración aerobia, cuando es el oxígeno molecular(O2) el que acepta los hidrógenos, y respiración anaerobia, cuando la sustancia que sereduce es diferente del oxígeno. En este último caso se puede tratar de iones nitrato(NO3

-), iones sulfato (SO42-), etc.

Ambos procesos tienen como objetivo la liberación de la energía química de lasmoléculas orgánicas mediante reacciones de oxidación-reducción, pero mientras en larespiración la oxidación del sustrato es completa, en la fermentación los productosresultantes están sólo parcialmente oxidados, son moléculas que aún contienen unacantidad apreciable de energía química.

Tipos de catabolismo según la naturaleza de la molécula que se oxida:

• Catabolismo de los glúcidos.• Catabolismo de los lípidos.• Catabolismo de los prótidos.• Catabolismo de las bases nitrogenadas



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2. CATABOLISMO DE LOS GLÚCIDOS.

2.1. GLUCÓLISIS

La glucólisis o vía de Embdem-Meyerhof es un conjunto de reaccionesanaerobias que tienen lugar en el hialoplasma celular, en la cual se degrada laglucosa (6 C: 6 átomos de carbono), transformándola en dos moléculas de ácido pirúvico(3 C). La glucólisis es utilizada por casi todas las células como medio para obtenerenergía (a través de los azucares). Cualquiera que sea la fuente de glucosa utilizada, elresultado final será la obtención de ácido pirúvico, ATP y NADH + H+.

a. Etapas de la glucólisis.

a.1. Etapa de activación. La glucosa, tras su activación y transformación enotras hexosas, se descompone en dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato, es decir,en dos moléculas de tres átomos de carbono. Para ello se necesita la energía aportadapor dos moléculas de ATP.

Glucosa + 2 ATP ▬► 2 gliceraldehído 3 P + 2 ADP

a.2. Etapa de degradación. Las dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato seoxidan después, a través de una serie de reacciones, hasta rendir dos moléculas deácido pirúvico. En esta oxidación se necesita como enzima NAD+, que se reduce aNADH. La energía liberada en el proceso es utilizada para fabricar cuatro moléculas deATP.

2 Gliceraldehído 3 P + 2 NAD+ + 4 ADP + 2 Pi ▬► 2 Ácido pirúvico + 2 NADH + 2 H+ + 4 ATP

b. La formulación de la reacción global (balance) de la glucólisis.

Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi ▬► 2 Ácido pirúvico + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP

Por cada molécula de glucosa que ingresa en esta vía se obtiene:

▪2 moléculas de ácido pirúvico.▪2 moléculas de NADH.+ 2H+

▪2 moléculas de ATP.



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Fig.-Reacciones de la glucólisis. Las reacciones anaerobias de la glicolisis se realizan en dos etapas. Primeramente laglucosa es degradada en dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato y se hidrolizan dos moléculas de ATP. Estas dosmoléculas de gliceraldehído-3-fosfato son transformadas enseguida en dos moléculas de ácido pirúvico durante unasegunda etapa en la que se regeneran cuatro moléculas de ATP.

Como hemos visto, en la glucólisis se forman coenzimas reducidas (NADH) que espreciso oxidar a NAD+ para que dicha ruta metabólica no se detenga.

▪En condiciones anaerobias (ausencia de oxigeno) lo hace por fermentación,como puede ocurrir en los músculos, el NADH se oxída a NAD+ mediante la reduccióndel Ác. pirúvico, ocurre en el hialoplasma.

▪En condiciones aerobias, lo hace mediante la respiración celular que tienelugar en las mitocondrias.

En un mismo organismo pluricelular pueden darse rutas aeróbicas o anaeróbicas,según las condiciones ambientales de la célula. Por ejemplo, la célula muscular puedefuncionar con oxígeno hasta que éste llega con dificultad al tejido. Trabaja entoncesen condiciones anaerobias produciendo ácido láctico



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2.2. FERMENTACIÓN.

Se llama fermentación a un conjunto de rutas metabólicas, que se realizan en elhialoplasma, por las cuales ciertos organismos obtienen energía por la oxidaciónincompleta de compuestos orgánicos. Los electrones liberados en esta oxidación no sonllevados al oxígeno molecular (tal como ocurre en la respiración celular), sino que sonaceptados por un compuesto orgánico sencillo que es el producto final de lafermentación. Así, la oxidación de la materia orgánica no es completa (no setransforma totalmente en materia inorgánica) y el rendimiento energético es bajo. Elcombustible que con más frecuencia se utiliza es algún tipo de azúcar, pero pueden serutilizados otros compuestos orgánicos en estos procesos.

La fermentación la llevan a cabo diferentes tipos de bacterias capaces de vivirsin oxígeno, pero también se da en células aerobias como las musculares, que la utilizancomo mecanismo complementario de la respiración celular al faltar el oxígeno.

La mayoría de las fermentaciones son anaerobias, y su finalidad es que no sebloquee completamente el catabolismo en ausencia de oxígeno, permitiendo alorganismo obtener energía, aunque sea poca, en esas condiciones. Se pueden distinguir:

a. Tipos de fermentación:

a.1. Fermentación anaerobia, son las más típicas; no requieren oxígeno.

a.1.1. Fermentación láctica. En la que el producto final que se obtiene esácido láctico (fermentación homoláctica) unido, en ocasiones, a otros compuestos(heteroláctica). La realizan ciertas bacterias como las del género Lactobacillus(utilizadas para la obtención de yogur y queso) y las células musculares cuando elaporte de oxígeno es insuficiente.

NADH+H+ NAD+

ú üCH3-CO-COOH Ácido pirúvico ▬▬▬▬▬▬▬▬►Ácido láctico CH3-CHOH-COOH

Lactato deshidrogenasa

a.1.2. Fermentación alcohólica. En la que se obtiene alcohol etílico. Larealizan ciertas levaduras (género Saccharomyces) utilizadas para fabricar granvariedad de bebidas alcohólicas (vino, cerveza, etc.) a partir de diversos azúcares (deuva, de cereales, etc).

CO2 NADH + H+ NAD+

ü ú üÁcido pirúvico ▬▬▬▬▬▬▬▬► Acetaldehído ▬▬▬▬▬▬▬▬► Etanol

Piruvato descarboxilasa Alcohol deshidrogenasa



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a.2. Fermentación oxidativa. Requieren oxígeno (son aerobias) pero ésteno actúa como último aceptor de electrones sino como oxidante del sustrato. La másconocida es la fermentación acética (se produce vinagre a partir del vino) y en la cual,el alcohol etílico es oxidado a ácido acético mediante el oxígeno.

O2ú

Etanol ▬▬▬▬▬▬▬▬►Ácido acético

2.3. RESPIRACIÓN CELULAR

Las células aerobias obtienen la mayor parte de su energía de la respiracióncelular, que supone la oxidación del ácido pirúvico hasta formar CO2 y H2O. Para que laoxidación llegue hasta este extremo, se requiere oxígeno, moléculas fundamentales,que actúa como último aceptor de electrones de una serie de reacciones de oxidación-reducción, en las que intervienen las moléculas orgánicas que constituyen la llamadacadena respiratoria.

La respiración celular, que, como ya se ha dicho, se realiza en matriz de lasmitocondrias de las células y es un proceso complejo que comprende cuatro etapasdistintas:

1. Transformación del ácido pirúvico en acetil CoA.

2. El acetil CoA ingresa en el ciclo de Krebs (o de los ácidos tricarboxílicos), dondese oxida a CO2 y H2O. Como resultado de un ciclo complejo se reduce cuatro moléculasde coenzimas, tres de NAD y una de FAD.

3. Transporte de electrones a través de una serie de moléculas, que constituyen lacadena respiratoria. En estas reacciones de oxidación-reducción se libera energía quela célula utiliza para bombear protones al interior del espacio intermembrana.

4. Fosforilación oxidativa, la salida de H+ hacia la matriz mitocondrial se hace através de las ATPasas, produciéndose la fosforilación de ADP + Pi ATP.



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Fig. Etapas en que se desarrollan las oxidaciones mitocondriales. Se inicia la procedencia de los compuestosque se incorporan a estas rutas.

a. Etapas de la respiración celular.

a.1. Primera etapa: obtención del acetil CoA. La primera etapa de larespiración oxidativa (o celular) tiene como finalidad la transformación de losdiferentes compuestos orgánicos en acetil-CoA, compuesto utilizado como sustrato delas oxidaciones respiratorias. Este acetil CoA se obtiene fundamentalmente por doscaminos diferentes:

▪A partir del ácido pirúvico (formado en la glucólisis en el hialoplasmapasa a la matriz mitocondrial atravesando las membranas) sufre una descarboxilaciónoxidativa, en presencia del Coenzima A (CoA), se oxida hasta Acetil-CoA (CH3CO-S-CoA), liberándose CO2 y reduciéndose una molécula de NAD+ a NADH + H+.

HS CoA CO2ú ü

CH3-CO-COOH Ác. pirúvico ▬▬▬▬▬▬▬▬► Acetil-CoA CH3-CO-S-CoAü ú

NAD+ NADH + H+

▪A partir de ácidos grasos procedentes de las grasas: los ácidos grasospenetran en la matriz mitocondrial después de ser activados con CoA. Los ácidosgrasos activados son transformados en acetil-CoA en una ruta metabólica llamada -oxidación que puede representarse en forma de hélice (hélice de Lynen). En cadaespira de la hélice se libera una molécula de acetil CoA, se consume una molécula deCoA y se producen dos oxidaciones que utilizan para reducir un FAD y un NAD+ .



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a.2. Segunda etapa: ciclo de Krebs. El ciclo de Krebs, también llamadodel ácido cítrico o del ácido tricarboxílico, se desarrolla en la matriz mitocondrial, ytiene como objetivo la oxidación del grupo acético del acetil-CoA y la obtención decoenzimas reducidos (FADH2 y NADH) para la cadena respiratoria.

Fig.Ciclo de Krebs o del ácido tricarboxílico

El ciclo empieza con la unión del acetil-CoA con una molécula de 4 C (el ácidooxalacético), para formar una de 6 C (ácido cítrico), que da nombre al ciclo (que es elque realmente inicia el ciclo de Krebs). Después, a través de una secuencia de 7reacciones, se eliminan 2 C en forma de CO2 y se regenera el ácido oxalacético (quepuede reanudar el ciclo). En el transcurso de las reacciones que tienen lugar en cadavuelta del ciclo, es decir, por cada molécula de acetil CoA que entra, se producen:

▪Dos reacciones de descarboxilación oxidativa en las que se desprenden dos CO2.▪Una reacción de fosforilación que produce un GTP transformable en ATP.▪Dos moléculas de CoA-SH, de las que una vuelve a utilizarse en el ciclo.▪Tres moléculas de NADH/H+ y una de FADH2, que pasarán a la cadena detransporte electrónico, donde serán oxidados.

Balance del Ciclo de Krebs:

Acetil-CoA+3H2O+3NAD++FAD+ADP+Pi º 2CO2+3NADH+3H++FADH2+ATP+1CoA-SH



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a.3. Tercera etapa: cadena respiratoria o cadena transportadorade electrones. Las moléculas que forman esta cadena están situadas en lamembrana interna de la mitocondria. La cadena se inicia cuando el NADH (y elFADH2) libera H+ y e- para oxidarse y regenerar el NAD+. Los protones quedan en lamatriz y los electrones son transferidos al primero de los transportadores que formanla cadena respiratoria. En esta fase los e- tienen una alta energía que va disminuyendoconforme van pasando a través de los más de 15 transportadores. Finalmente los e-

llegan al O2 (último aceptor de los e-), que se reduce a H2O.

Fig. Transporte de electrones a lo largo de la cadena respiratoria. El potencial redox (E) es una medida de la afinidad deltransportador por los electrones. Cuanto más positivo sea, mayor es la afinidad. Cuanto mayor es la diferenciadepotencial redox entre dos transportadores, mayor es la energía liberada en el transporte de electrones

a.4. Cuarta etapa: fosforilación oxidativa. Según la hipótesisquimiosmótica, hay pasos en el transporte de electrones en los que se libera suficienteenergía para bombear los protones (H+) desde la matriz mitocondrial al espaciointermembranas, donde se acumulan (Fig. 6). De este modo se produce un gradienteelectroquímico que hace que los protones tiendan a volver de nuevo a la matriz a favorde gradiente. Sin embargo,dada la impermeabilidad dela membrana interna, los H+

sólo pueden atravesarla através de los complejosenzimáticos (las ATPsintetasas) insertos en ella.Estos complejos utilizan laenergía liberada en el pasode H+ para, a partir de ADP +Pi obtener ATP.

Fig. Transporte de electrones, translocación de protones y fosforilación del ADP a partir de NADH



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b. BALANCE ENERGÉTICO DE LA RESPIRACIÓN CELULAR.

El balance energético supone simplemente un recuento de las moléculas de ATPque se forman en el proceso de degradación de la glucosa a CO2 y H2O.

Deberemos tener en cuenta, no sólo las moléculas de ATP que se formandirectamente en las reacciones de este proceso, sino también las moléculas de NADH yFADH2, que al ser oxidadas en la cadena respiratoria dan lugar a tres y a dos moléculasde ATP, respectivamente.

Rendimiento de 1 molécula de glucosa en el catabolismo aerobio:

1. Glucólisis (De 1 C6 º 2 C3)1 Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi ▬▬▬▬► 2 Ác. pirúvico + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP

2. Del ácido pirúvico al acetil CoA (De 2 C3 º 2 C2)2 Ác. pirúvico + 2 HS-CoA+ 2 NAD+ ▬▬▬► 2 CO2 + 2 NADH + 2 H+ + 2 Acetil-CoA

3. Ciclo de Krebs.2(Acetil-CoA+3H2O+3NAD++FAD+ADP+Pi)▬►4CO2+6NADH+6H++2FADH2+2ATP+2SH-CoA______________________________________________________________________________Glucosa+6H2O+10NAD++FAD+4ADP+4Pi▬► 6 CO2 + 10 NADH +10H++ 2 FADH2 + 4 ATP

(x 3 ATP) (x 2 ATP)↓ ↓

4. Cadena respiratoria: 30 ATP + 4 ATP = 34 ATP12 H2O ◄▬ 10 H2O 2 H2O

TOTAL = 38 ATP

Las moléculas de ATP una vez formadas se exportan a través de las membranasde las mitocondrias para que sean utilizadas en toda la célula.

C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O ▬▬▬► 6 CO2 + 12 H2O + 38 ATP



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3. CATABOLISMO DE LOS LÍPIDOS.

Los lípidos se emplean como sustancias de reserva, pues de su degradación seobtiene más energía que de la degradación de los glúcidos. Más concretamente son losacilgliceridos los que tienen mayor capacidad para producir energía durante elcatabolismo.

Como recordaras, los acilgliceridos constan de una molécula de glicerinaesterificada por uno, dos o tres ácidos grasos. Su catabolismo comienza con laseparación de ambos componentes, esta hidrólisis son llevadas acabo por lipasas(enzimas) que rompen la unión tipo éster y se obtiene glicerina y ácidos grasos.

LipasaTriglicerido ▬▬▬▬▬▬▬▬► glicerina + 3 ácidos grasos

La glicerina se incorpora a la glucólisis para su degradación y los ácidos grasospenetran en la matriz mitocondrial, tras ser activados con Coenzima A (HS-Co A) en lamembrana externa de la mitocondria, con consumo de 1 ATP. La principal vía catabólicade los lípidos es la -oxidación de los ácidos grasos

3.1. β-OXIDACIÓN de los ÁC. GRASOS o HÉLICE DE LYNEN.

Los ácidos grasos saturados (sin dobles enlaces) entran en la mitocondria almismo tiempo que se unen a una molécula de coenzima A (HS-Co A), el ácido grasoquedará activado, formando un Acil-Co A, para ello se requiere la energía de un ATPque pasa, no a ADP, sino a AMP (el desprendimiento de energía es mayor). Por eso, aefectos del rendimiento energético se considera que en este paso se gastan 2 ATP unoel que ya vimos, y otro necesario para transformar el AMP en ADP.

ATP ▬▬▬▬▬►AMPATP +AMP ▬▬►2 ADP

TOTAL 2 ATP ▬▬▬▬► 2 ADP

Los Acil-CoA obtenidos se transforman en la matriz mitocondrial en Acetil-CoA,mediante un proceso repetitivo consistente en la oxidación del carbono del acil-CoA.El proceso es parecido a un ciclo, con la diferencia que en vez de llegar al producto departida, se llega a uno equivalente pero de 2 átomos de C menos (Fig. 7).

Cada -oxidación es un proceso con cuatro reacciones sucesivas, de las cualesdos son oxidaciones y utilizan como coenzimas el NAD+ y el FAD, respectivamente.



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a. Etapas de la β-oxidación.

a.1. Oxidación por deshidrogenación entre los carbonos α y β, procesocatalizado por una deshidrogenasa con FAD.

a.2. Hidratación, con rotura del doble enlace del enol formado.

a.3. Oxidación del grupo alcohol del carbono β, catalizada por unadeshidrogenasa con NAD+.

a.4. Rotura del enlace entre los carbonos β y gamma delcetoacil-CoA por una nueva molécula de CoA. De ese modo se libera un acetil-CoA y queda un resto de ácido graso activado con dos átomos de carbono menos,que reinicia el “ciclo”.

En cada vuelta se libera Acetil-CoA, que se incorpora al Ciclo de Krebs, NADH +H+ y FADH2 que pasan a la cadena de transporte de electrones. Este falso ciclo, porello llamado Hélice de Lynen se repite hasta que se trocea completamente el ácidograso en fragmentos de 2 C (Acetil-CoA).

Si comparamos los balances energéticos del catabolismo de un glúcido y un lípidopodremos comprobar la mayor cantidad de energía liberada por los lípidos por unidadde peso.

Fig.7.- $-oxidación de los ácidos grasos saturados.



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La hélice de Lynen cuando sólo quedan cuatro átomos de carbono, da la últimavuelta, puesto que se producen 2 Acetil-Co A. Por tanto, un ácido graso sufrirá tantasvueltas como la mitad menos uno del número de átomos de carbono tenga. Por ejemplo:el ácido palmitito tiene 16 átomos de carbono, por lo tanto dará 7 vueltas º [(16/2)-1] = 8 – 1 = 7 vueltas º producirá 8 acetil-Co A + 7 NADH + 7 H+ + 7FADH2

3.2. Balance energético del catabolismo de un ácido graso (Porejemplo el ác. Palmítico):

Ác. Palmítico, 16 C (H. de Lynen)+ 8 HS-Co A▬► 8 Acetil-CoA + 7 NADH + 7 H+ + 7 FADH2

8 AcetilCoA (Ciclo de Krebs) ▬▬▬► 8 HS-Co A +16 CO2 + 24 NADH + 24 H+ + 8 FADH2 + 8 ATP_________________________________________________________________________________Ác. palmítico, (16 C) ▬▬▬► 16 HS-Co A +16 CO2 + 31 NADH+ 31 H+ + 15 FADH2 + 8 ATP

(x 3ATP) (x 2ATP)↓ ↓

Cadena respiratoria: 93 ATP + 30 ATP º 123 ATP(Activación del ácido graso): - 2 ATP

TOTAL: 129 ATP

Al calcular el balance global de la -oxidación de un ácido graso en concreto,deberás tener en cuenta el número de espiras que tenga la hélice de Lynen (en laúltima, el “ácido graso activado” resultante debe ser ya un acetil-CoA).

4. CATABOLISMO DE LOS PROTIDOS. (AMINOÁCIDOS).

Las proteínas no se usan como fuente de energía, pero los aminoácidos quesobran tras la síntesis de proteínas pasan a ser usados como combustible celular. Estosse separan en grupos amino (excretados con la orina) y cadenas carbonadas que seincorporan en diversos momentos del catabolismo y son degradadas hasta CO2 en larespiración mitocondrial.

Las reacciones por las cuales se separan los grupos amino de los aminoácidos(AAc) son la Transaminación y la Desaminación, originando cetoácidos como el pirúvicoe intermediarios del ciclo de Krebs.

▪ Transaminación: AAc1 + "-cetoácido2 ▬▬▬► "-cetoácido1+ AAc2

▪ Desaminación: AAc ▬▬▬▬▬▬▬▬► "-cetoácido + NH3



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5. PANORÁMICA GENERAL DEL CATABOLISMO

La mayor parte de las cadenas catabólicas se desarrollan en las mitocondrias, por loque son consideradas los orgánulos respiratorios de la célula.

Las distintas moléculas orgánicos, en un principio siguen sus propias rutascatabólicas, pero todas acaban confluyendo en el ciclo de Krebs, de donde se obtienen losproductos finales propios de todos los carburantes metabólicos: CO2, protones y electrones,que producirán energía en la cadena transportadora de electrones.

Los glúcidos ingresan en la célula en estado de monosacáridos y en el citosol sonsometidos a la glucólisis, transformándose en ácido pirúvico, el cual ingresa en lamitocondria para transformarse en acetil-CoA Las grasas, su catabolismo se inicia con su escisión en ácidos grasos y glicerina, lo cual

ocurre fuera de las células. Los ácidos grasos son activados en el citosol y penetran en lamitocondria, donde sufren al -oxidación transformándose en acetil-CoA. La glicerinatambién se transforma en acetil-CoA. Los prótidos entran en la célula descompuestos hasta el estado de aminoácidos, son

transformados en cetoácidos por desaminación y penetran en la mitocondria para darigualmente acetil-CoA.

Todos los acetil-CoA así obtenidos se incorporan al ciclo de Krebs que ocurre en lamatriz de las mitocondrias. Por último, los electrones que se obtienen de todos los procesosanteriores y que se encuentran reduciendo a los coenzimas deshidrogenasas (NAD y FAD) vana parar a la cadena de transporte electrónico, situada en las crestas mitocondriales, dondeson aceptados finalmente por el oxígeno. La energía liberada en esta cadena sirve parasintetizar ATP por fosforilación oxidativa.



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6. ANABOLISMO.

El anabolismo representa la parte constructiva del metabolismo, consiste en lasíntesis de moléculas complejas a partir de otras más sencillas, con el consiguientegasto de energía, tomada de los ATP producidos durante las fases catabólicas.

Estas moléculas sintetizadas pueden:

▪ Formar parte de la propia estructura de la célula.▪ Ser almacenadas para su posterior utilización como fuente de energía.▪ Ser exportadas al exterior de la célula.

Procesos del Anabolismo

Ác. PirúvicoGlucosa (gluconeogénesis y es casi la inversade la glucólisis)GLÚCIDOS

Glucosa GlucógenoLÍPIDOS Acetil-Co A Ácidos grasos

PROTEÍNAS Aminoácidos ProteínasADN (Replicación)

ÁC. NUCLEICOS NucleótidosARN (Transcripción)

7. FOTOSÍNTESIS.

Puede definirse como un proceso fisiológico de tipo anabólico mediante el cualmuchos seres vivos son capaces de utilizar la energía luminosa para sintetizar materiaorgánica

La fotosíntesis del carbono es la principal y la mejor conocida, pero no es laúnica ruta fotosintética. Fue la primera que se descubrió y su importancia radica enque es el proceso que suministra glúcidos a las partes no fotosintéticas de la planta y aotros organismos. Es, por tanto, el origen de todo lo vivo que hay en la Tierra ya que laenergía solar es utilizada para sintetizar los compuestos orgánicos que después seráningeridos y degradados por los seres vivos no fotosintéticos.

Cuando se ilumina con luz de longitud de onda adecuada, los cloroplastos realizanla fotosíntesis. La fotosíntesis es un proceso de nutrición autótrofa en el que,utilizando energía luminosa, se sintetiza materia orgánica (principalmente glúcidos) apartir de compuestos inorgánicos como el dióxido de carbono, agua y sales minerales(fosfatos, nitratos, sulfatos, etc). El O2 resultante de la ruptura de las moléculas deH2O que intervienen en el proceso, se desprende como producto de desecho en unvolumen igual al CO2 reducido.

Luz

CO2 + H2O + sales minerales + energía luminosa ▬▬▬▬▬▬▬▬► Materia orgánica + O2



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Luz6 CO2 + 6 H2O ▬▬▬▬▬▬▬▬► C6H12O6 + 6 O2

Como podemos ver, la fotosíntesis y la respiración celular son procesosquímicamente opuestos, siendo sus ecuaciones generales casi idénticas pero invertidas:

FOTOSÍNTESIS RESPIRACIÓN

Proceso constructivo de materia orgánica(Anabolismo)

Proceso destructivo de materia orgánica(Catabolismo)

Proceso reductor Proceso oxidativo

Consume energía Libera energía

Libera O2 Consume O2

6CO2+6H2O+energía luminosa→ C6H12O6+6O2 C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+energía química

La fotosíntesis la realizan las algas unicelulares y todos los vegetales, perotambién algunos organismos procariotas como las cianobacterias y algunas bacterias.En las células eucariotas tiene lugar en los cloroplastos.

7.1. Etapas y localización.

El proceso fotosintético puede dividirse en dos fases, fase luminosa (quedepende de la luz para su realización) y fase oscura (que no depende directamente dela luz).

7.1.1. FASE LUMINOSA O FOTOFOSFORILACIÓN.

La fase luminosa o fotoquímica, que depende de la luz para su realización. Tienepor objeto captar la energía luminosa y transformarla en energía química utilizable(ATP) y poder reductor (NADPH) que se utilizan posteriormente en la fase oscura.

Las células fotosintéticas poseen una seriede pigmentos localizados en los tilacoides. Los másimportantes son las clorofilas, aunque existetambién una cierta cantidad de pigmentosaccesorios (carotenos y xantofilas). Estospigmentos se encuentran en la membrana tilacoidalasociados en grupos que constituyen unidadesfotosintéticas llamadas fotosistemas. Cada unoestá compuesto por cientos de moléculas de clorofila y carotenoides que actúan como



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moléculas antena o colectoras que absorben la luz y la transmiten como en un embudohacia una molécula de clorofila especializada (clorofila a) que forma el llamado centrode reacción que al recibir la excitación por la energía transmitida es capaz de perderun electrón que es enviado hacia la cadena de transporte electrónico de la membranatilacoidal. Los electrones perdidos por la clorofila se restituyen posteriormente.

Existen dos fotosistemas, el fotosistema I (PS I) la clorofila “a” del centro dereacción capta la luz de longitud de onda de 700 nm (nanometros) y el fotosistema II(PS II), cuya clorofila “a” capta la luz de 680 nm.

.a. El proceso se desarrolla del siguiente modo:

a.1. Captura de energía luminosa. Cuando una molécula de clorofilarecibe luz a una determinada longitud de onda, uno de sus electrones alcanza un estadoenergético excitado, pero vuelve inmediatamente al estado fundamental emitiendo laenergía recibida con una longitud de onda un poco mayor a una clorofila cercana. Elpaso de la energía luminosa de clorofila en clorofila hace que esta vaya teniendo cadavez mayor longitud de onda hasta que es absorbida por la clorofila “a” del centro dereacción, que pierde un electrón.

a.2. Transporte de electrones. La energía de la luz causa la eliminaciónde un electrón de una molécula de P680 que es parte del Fotosistema II, el electrónes transferido al aceptor primario de electrones en un nivel energético superior, ypasa luego a través de una cadena transportadora de electrones (situada en lamembrana tilacoidal) cuesta abajo al Fotosistema I La luz actúa sobre la molécula deP700, produciendo que un electrón sea elevado a un potencial más alto. Este electrónes aceptado por un aceptor primario (diferente del asociado al Fotosistema II). Elelectrón pasa nuevamente a una cadena de transportadores electrónicos y finalmentese combina con NADP+, que toma H del medio, es decir, del estroma y se reduce aNADPH + H+.

a.3. Fotolisis del agua. De esta forma la clorofila recupera los electronesperdidos de las moléculas de agua que, al romperse por acción de la luz, liberanprotones (H+), electrones (e-) y oxígeno molecular (O2). Este oxígeno es unsubproducto del proceso fotosintético y como tal es expulsado al exterior.

H2O luz 6 2H+ + 2e-+ ½ O2



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Fig.8.- Ordenación en serie de los fotosistemas I y II. Los sistemas están conectados por una cadena de transporteelectrónico. El flujo electrónico acíclico emplea ambos sistemas, los electrones arrancados al agua son empujados aniveles energéticos más altas por la acción de los fotosistemas, lo que permite no sólo la reducción del NADP, sino elbombeo de protones (H+), que permitirá la síntesis de ATP por parte de la ATPsintetasa (ATPasa).

a.4. Fosforilación fotosintética. Durante el transporte de los electronesse libera energía que se utiliza para bombear protones (H+) del estroma del cloroplastoal interior del tilacoide, creando un potencial electroquímico entre el interior deltilacoide cargado positivamente y el estroma cargado negativamente, los protonestienden a regresar hacia el estroma y lo hacen a nivel de las ATPasas, enzimas quecatalizan la síntesis de ATP partir de ADP + Pi. Según sea el destino final de loselectrones se distinguen dos tipos de fosforilaciones: cíclica y acíclica.

Fig.9.- Disposición de los fotosistemas y complejos transportadores de electrones en la membrana tilacoidal. Eltransporte de electrones libera energía para bombear H+ al interior del tilacoide. El gradiente creado permite a la ATPasaformar ATP.



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En la fotofosforilación acíclica se emplean los fotosistemas I y II. Cuando seexita el fotosistema I, pierde electrones que circulan a lo largo de la cadena detransportadores electrónicos hasta el NADP+, y provoca su reducción ( NADPH + H+).El hueco electrónico que queda en el fotosistema I, debe rellenarse con electrones loscuales provienen, en último termino del agua, gracia a otra cadena de transportadoreselectrónicos que se extiende desde el fotosistema II al fotosistema I generando algomás de una moléculas de ATP por cada par de electrones (Fig. 9).

En la fotofosforilación cíclica, sólo interviene el PS I, los electrones cedidos porel fotosistema I retornan a través de las proteínas transportadoras. En este retornose libera energía suficiente para sintetizar ATP. No se realiza la fotolisis del agua ni lafotorreducción del NADP, por tanto no se desprende NADPH ni O2, sólo ATP.

La finalidad de esta variante es ajustar la producción de ATP y NADPH a lasnecesidades de la fase oscura. En ella se requieren 3 ATP por cada 2 NADPH. Portanto, cada vez que ocurran dos fotofosforilaciones acíclicas, tendrá lugar una cíclica.

Al final de la fase lumínica tanto el ATP como elNADPH + H+ se encuentran en el estroma delcloroplasto. Ambas moléculas serán utilizadas para lareducción del CO2 en la fase oscura de la fotosíntesis.

Fig.10.- Fotofosforilación cíclica. Los electrones son transportados sólo enel PS I, al pasar por el complejo b-f, el bombeo de protones crea el gradienteelectroquímico necesario para generar ATP.

La ecuación global seria:

2 H2O + 2 NADP+ + 3 ADP + 3 Pi luz 6 O2 + 2 NADPH + 2 H+ + 3 ATP

7.1.2. FASE OSCURA O CICLO DE CALVIN-BENSON.

La fase oscura o biosintética agrupa todos los procesos y reacciones de lafotosíntesis que pueden ser llevados a cabo por los cloroplastos sin necesidad de la luz.Tiene lugar en el estroma de los cloroplastos mediante una ruta metabólica llamadaCiclo de Calvin-Benson. En esta fase se produce la incorporación de la materiainorgánica (CO2) a materia orgánica (hexosas y otros hidratos de carbono), a partir deestas primeras sustancias es posible la síntesis de todo tipo de compuestos:aminoácidos, ácidos grasos y glúcidos. Como en todo proceso anabólico se requiereenergía (ATP) y un potente reductor (NADPH) que en este caso proceden de la faseluminosa de la fotosíntesis.



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Podemos considerar tres fases en el proceso oscuro de la fotosíntesis:

• Fase de carboxilación o fijación del CO2. El CO2 se incorpora a unamolécula de 5 átomos de carbono (Ribulosa-1,5-difosfato), formándose un compuestode 6C, que se rompe inmediatamente en 2 moléculas de 3C (Ác. 3-fosfoglicerico).

C1 (CO2) + C5 (Ribulosa-1,5-difosfato) ▬▬▬▬▬▬► C6

C6 ▬▬▬▬▬▬►2 C3 (Ác. 3-Fosfoglicérido)

• Fase de reducción. El Ác. 3-fosfoglicerico es reducido ahora por elNADPH + H+ con gasto de ATP a Gliceraldehido-3-fosfato.

2 ATP 2 ADP + 2 Piúü

2 C3 (Ác. 3-Fosfoglicérido) ▬▬▬▬▬▬▬▬► 2 C3 (Gliceraldehido-3-fosfato)üú

2 NADPH + 2 H+ 2 NADP+

• Destino del gliceraldehido-3-fosafato. Tras la fijación de 3moléculas de CO2 a moléculas de ribulosa se habrán formado, finalmente, 6 moléculasde 3 C. El destino es doble.

- Regenerar el compuesto aceptor, de cada 6 moléculas de gliceraldehido3-P, cinco se transforman en tres moléculas de ribulosa 1,5 difosfato (conconsumo de ATP) cerrándose el ciclo.

- La sexta molécula de 3 C es extraída del ciclo y exportada alcitoplasma donde se utiliza para la síntesis de ácidos grasos, aminoácidos yalmidón.



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• Balance energético: En cada vuelta del ciclo, por cada molécula de CO2

que se incorpora, se consumen 3 ATP y 2 NADPH, o sea, que para incorporar 6 CO2 ylograr extraer del ciclo una molécula de glucosa (6C) harán falta 18 ATP y 12NADPH.

6 CO2 + 12 (NADPH + H+)+18 ATP▬▬▬►C6H12O6 + 6 H2O + 12 NAD++18 (ADP +Pi)

Rendimiento neto del proceso de fotosíntesis para obtener una molécula de glucosa

Ecuación general de la fotosíntesis.

MEMBRANADEL

TILACOIDE

FASE LUMINOSA DE LA FOTOSÍNTESISoxidación el agua 2 H2O ▬▬▬► 4 H+ + 4 e- + O2

reducción del NADP+ 2 NADP+ + 4 e- ▬▬▬► 2 NADPH + 2 H+

fotofosforilación 3 ADP + 3 Pi ▬▬▬► 3 ATP .Balance 2H2O +2 NADP+ + 3ADP + 3Pi ▬▬▬► 3ATP + O2 + 2NADPH + 2H+

Para obteneruna glucosa se

multiplica por 612H2O+12 NADP+ +18 (ADP +Pi)+ Luz ▬▬▬► 6 O2 + 12 (NADPH + H+) + 18 ATP

ESTROMA

FASE OSCURA DE LA FOTOSÍNTESISoxidación del NADPH: 2 NADPH + 2 H+ + CO2 ▬▬▬► (CH2O) + 2 NADP+ + 2 H2Oconsumo de ATP: 3 ATP + H2O ▬▬▬► 3 ADP + 3 PiBalance: CO2 + 2 (NADPH + H+)+3 ATP▬▬▬►C6H12O6 + H2O +2 NADP++3(ADP +Pi)

X 6 6 CO2 + 12 (NADPH + H+)+18 ATP ▬▬▬►C6H12O6 + 6H2O +12 NADP++18(ADP +Pi)

12 H2O + 12 NADP+ + 18 (ADP +Pi)+ LUZ ▬▬▬► 6 O2 + 12 (NADPH + H+) + 18 ATP

6 CO2 + 12 (NADPH + H+)+18 ATP ▬▬▬►C6H12O6 + 6H2O +12 NADP++18(ADP +Pi)

6 CO2 + 6 H2O ▬▬▬▬▬► C6H12O6 + 6 O2



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7.1.3 Factores que influyen en la fotosíntesis

▪Intensidad luminosa. La actividad fotosintética aumenta con la intensidadluminosa hasta alcanzar un límite máximo característico de cada especie.

▪Temperatura. Como norma general, a mayor temperatura, mayor actividadfotosintética, hasta que se llega a un máximo (variable según las especies de climascálidos, templados o fríos),, superado el cual se pueden desnaturalizar algunas enzimas.La temperatura óptima variará de unas especies a otras.

▪Concentración de CO2. A mayor concentración de CO2 mayor actividadfotosintética, hasta que se llega a un punto en el que se estabiliza.

▪Concentración de O2. Al aumentar la concentración de O2 baja elrendimiento de la fotosíntesis debido a la fotorrespiración.

▪Fotoperíodo. El rendimiento está en relación directa a las horas deexposición a la luz que tenga la planta.

▪Humedad ambiental. Cuando hay escasez de agua, los estomas (aberturasde la epidermis de las zonas verdes de las plantas superiores) se cierran para evitarpérdidas de agua por transpiración, lo cual dificulta el paso de CO2 y la actividadfotosintética disminuye.



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CUESTIONES:

6) En 1985 J. Goldstein y M. Brown obtuvieron el premio Nobel por sus trabajos sobre los receptoresde las lipoproteínas de baja densidad (LDL) y la endocitosis mediada por receptor de los complejosLDL-colesterol.

a) ¿Qué es la endocitosis? ¿Qué tipos de endocitosis conoces? 0.5 puntosb) ¿Qué es la digestión celular? ¿Qué tipos de digestión intracelular conoces? 0.5 puntosc) Utilizando un dibujo, explica el proceso de la digestión heterofágica de una bacteria. Indica los orgánulos

y estructuras que participan en dicha digestión y cuáles son sus funciones específicas. 1.0 puntos.

1) En el esquema adjunto se muestran varios procesos que ocurren en un orgánulo típico de lascélulas eucariotas.

a) ¿Qué nombres reciben cada uno de los procesosmetabólicos indicados con los números?. 0.8 puntos.b) Describe el papel que juega el NADH+H+ en elmetabolismo mitocondrial?. 0.7 puntos.c) Si el ácido graso fuese una molécula del ácido esteárico(ácido graso con 18 átomos de carbono) ¿Cuantasmoléculas de Acetil-CoA se producirían al oxidarsecompletamente?. ¿y de CO2?. 0.5 puntos.

2) Las células vegetales transforman el carbonoinorgánico en carbono orgánico mediante lafotosíntesis.a) Haz un esquema de la estructura del orgánulo donde ocurre la fotosíntesis e identifica sus partes. 0.5puntos.b) ¿De dónde procede y en qué reacción se forma el oxígeno que se libera en la fotosíntesis?. 0.75 puntosc) ¿Qué relaciona la captación de la luz con la fijación del carbono inorgánico? . 0.75 puntos.

3) El siguiente cuadro contiene los datos obtenidos en un experimento en el que utilizaron distintasmoléculas de origen biológico. Copia en tu hoja de examen el cuadro y señala lo que crees queindican los números en los recuadros. (0.2 puntos por recuadro)

4) La siguiente reacción está catalizada por la enzima fosfogliceratoquinasa. Se trata de una reacciónespecífica y reversible que ocurre en el citoplasma de las células.

ADP ATPAcido 3 fosfoglicérico Acido 1, 3 difosfoglicérico

Acetil-CoA

O2

O2

CO2

H+

H+

e-NADH + H

+

H+

ADP + Pi

ATP

H2O

H+ H+

Acidosgrasos

Acidosgrasos

43

21

Moléculas de importanciabiológica (Grupo general)

Productos más importantesde la ruptura de sus enlaces:

Función biológica (citar almenos una función si existenvarias)

(1) glicerina y ácidos grasos (2)

(3) glucosa (4)

(5) (6) Molécula que acumula la energíaen el metabolismo celular

(7) valina, prolina, cisteína, etc. (8)

(9) (10) Contiene la informanción genética



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a) ¿Qué es una enzima? Describe la estructura básica de una enzima e indica qué partes de la mismaestán directamente implicadas en la catálisis enzimática. 1.0 puntos

b) ¿Qué significa que la actividad enzimática sea específica?. ¿y reversible? 0.5 puntosc) ¿Describe brevemente de qué manera afectan la temperatura y el pH a la actividad enzimática?. 0.5

puntos

5) Dados los siguientes procesos metabólicos característicos de las células eucariotas animales,

a) Copia la siguiente tabla en tu hoja de examen y completa las casillas en blanco. (0.1 punto por casilla)b) Elabora un esquema simple del metabolismo mostrando las interrelaciones entre los distintos procesos

indicados en la tabla. 1.0 puntos

Proceso Lugar de la célula u orgánulo

en la que tiene lugar

Productos

(sin indicar cuantas moléculas)

Glucolisis

Ciclo de Krebs

Cadena de transporte electrónico

Fosforilación oxidativa

ß-oxidación

7) El siguiente esquema generaliza el transcurso de una de las reacciones que ocurren en elmetabolismo celular:

LipasaTriglicéridos Acidos grasos + glicerina

a) ¿Qué tipo de lípidos son los triglicéridos? ¿Qué funciones biológicas tienen este tipo de lípidos? 1.0puntos

b) ¿Qué "transformación" sufren los triglicéridos para convertirse en ácidos grasos + glicerina? ¿Se captaríaagua en el transcurso de la reacción representada en el esquema?. Explícalo brevemente. 0.5 puntos.

c) ¿Quiénes son los sustratos y los productos de la reacción indicada? ¿Se trataría de una reacciónanabólica o cataból ica?. Razona la respuesta. 0.5 puntos.

8) Copia la siguiente tabla en tu hoja de examen y completa las casillas vacías. Utilizando tusconocimiento de la biología celular deberás indicar la función o funciones de cada orgánulo oestructura indicada. (0.2 puntos por casilla)

Estructura/Orgánulo Función principalAparato de GolgiCentriolosCitoesqueletoCloroplastos



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CromosomasLisosomasMitocondriasNúcleoRetículo endoplasmáticoRibosomas

9) En un proceso metabólico que permite captar la energía de la luz, las células vegetales puedentransformar el carbono inorgánico en carbono orgánico con liberación de oxígeno.a) ¿De qué proceso se trata y dónde se produce?. Realiza un dibujo mostrando la estructura de dichoorgánulo. 1.0 puntos.b)¿Cómo se denominan y dónde se localizan físicamente dentro del orgánulo las distintas fases del procesoque se mencionan en el enunciado? 1.0 puntos

10) El monóxido de carbono (uno de los gases expulsados en el humo de los coches) es un poderosoinhibidor de la citocromo-oxidasa que, como sabes, es uno de los complejos enzimáticos de lacadena respiratoria mitocondrial.a) ¿Qué función tiene la cadena de transporte electrónico en la mitocondria?. ¿En qué lugar de la

mitocondria se localiza físicamente?. 1.0 puntos.b) ¿Qué efectos puede tener la intoxicación con monóxido de carbono sobre el consumo de O2 en la

mitocondria? ¿Y sobre la producción de ATP?. Razona tu respuesta. 1.0 puntos.

11) Copia en tu hoja de examen la siguiente tabla y completa los términoscorrespondientes a las biomoléculas que se mencionan. (0.1 punto por casilla)

BIOMOLÉCULA UNIDADES QUE LA FORMAN EJEMPLOS

DisacáridosGlicerina + ácidos grasos + ácido fosfórico

AlmidónInmunoglobulinas

Ácidos nucleicos

12) El siguiente cuadro muestra algunasreacciones generales de varios procesosmetabólicos.

a) Indica a qué rutas metabólicas correspondecada reacción. 1.0 puntos.

b) Indica cuales corresponden al anabolismoautótrofo, anabolismo heterótrofo o alcatabolismo. Razona tu respuesta. 1.0puntos

13) Los lisosomas son orgánulos citoplásmicos que forman parte del sistema de endomembranas dela célula eucariótica. Los lisosomas son el origen de muchas enfermedades como la gota o laenfermedad de Gaucher.a) ¿Qué función principal tienen los lisosomas?. Sabiendo la función que desempeñan, ¿Qué podrías decir

de su composición química?. 1.0 puntos.b) Ayudándote de un dibujo, indica algún proceso celular en el que estén implicados los lisosomas. 1.0

puntos.

A) Glucosa + O2 CO2 + H2O + ATP

B) aminoácido + aminoácido + ....+ aminoácido proteína

D) Glucosa Álcohol etílico + CO2 + ATP

C) ácido graso + O2 CO2 + H2O + ATP

E) CO2 + H2O Glucosa + O2

Energía

Energía



28

14) En el esquema del metabolismoque se adjunta se representan, deforma simplificada, cuatro de lasprincipales vías metabólicas.

a) Di a qué vías metabólicascorresponden los recuadrosnumerados. ¿En qué parte de lacélula tiene lugar cada una deellas? 1 punto.b) Los electrones que entran enla cadena transportadora deelectrones, ¿dónde acaban?. Esdecir, ¿cuál es el aceptor finalpara estos electrones? 0,4puntos.c) ¿Cuáles de las cuatro vías quese representan estarían activas en una célula que obtiene energía (es decir,ATP) a partir de sus reservas de grasas en presencia de oxígeno? ¿Y en unacélula que obtiene energía a partir de sus reservas de hidratos de carbono,también en presencia de oxígeno? 0,6 puntos.

15) La fotosíntesis es el principal proceso por el que obtienen energía losvegetales.

a) Di en qué orgánulo de las células vegetales tiene lugar este proceso,dibújalo y da nombre a sus componentes principales. 0,7 puntos.b) En la fase luminosa de la fotosíntesis vegetal (o fotosíntesis acíclica) seproduce un bombeo de electrones que son finalmente cedidos al NADP+, que setransforma en NADPH. ¿De qué sustancia provienen estos electrones? ¿En qué setransforma esta sustancia cuando cede los electrones? 0,7 puntos.c) Además de NADPH, el otro productoprincipal de la fase luminosa esATP. Ambos se usan luego en la faseoscura, es decir, en el Ciclo deCalvin. ¿Cuál es la finalidad deeste ciclo? 0,6 puntos.

16) En el esquema adjunto serepresenta parte del metabolismocelular.

a) Pon nombre a los procesosrepresentados con los números del1 al 3. ¿En qué parte de la célulaocurren? 1 punto.b) Explica con tus palabras qué es lo que ocurre en cada una de las fasesseñaladas con números. 1 punto.

17) La mayor parte de las proteínas funcionan como enzimas, es decir, catalizanreacciones químicas.

c) ¿Qué diferencia fundamental presenta la reacción catalizada por la enzimaen comparación con la reacción que se lleva a cabo en ausencia de la misma?0,8 puntos.d) En una reacción anabólica en la que los sustratos son monosacáridos, ¿quétipo de compuesto puede ser el producto? 0,6 puntos.e) Una de las características de las enzimas es su especificidad para lossustratos. Explica brevemente qué significa que una enzima es muy específicapara un sustrato. ¿Cuál es la causa de esta especificidad? 0,6 puntos.

18) El metabolismo es el conjunto de las reacciones químicas que ocurren en las células.a.- Explica en qué se diferencian el anabolismo y el catabolismo. 0,6 puntos. b.- Los pares de moléculas NADH/NAD+ y ATP/ADP

Acetil -CoA

Glucosa

Piruvato

Electrones(NADH y FADH2)

CO2

Cadena transportadora de electronesY

fosforilación oxidativa

Acidosgrasos

Acetil-CoA

3

21

Acetil -CoA

Glucosa

Piruvato

Electrones(NADH y FADH2)

CO2

Cadena transportadora de electronesY

fosforilación oxidativa

Acidosgrasos

Acetil-CoA

33

2211

Acetil-coenzima A

NAD+

NADH

FAD

FADH2

NAD+

H2O

O2

H+

H+

FAD

H+H+

H+H+

H+

ADP

ATP

1

23Acetil-coenzima A

NAD+

NADH

FAD

FADH2

NAD+

H2O

O2

H+

H+

FAD

H+H+

H+H+

H+

ADP

ATP

1

23



29

tienen un papel central en el metabolismo. ¿Cuál es su función? 0,7 puntos. c.- Algunas vías metabólicas se llevan a cabo en elinterior de ciertos orgánulos. Nombra tres y di en qué orgánulo se realizan. 0,7 puntos..

19) En el esquema adjunto se muestran varias de las principales vías del metabolismo, pero se omiten los nombres dealgunas de las vías, así como de algunos compuestos.a.- Copia el esquema en tu hoja de examen y completa lascasillas colocando en el sitio correcto los siguientes nombres:FADH2, ácido láctico, CO2, ß-oxidación o Hélice de Lynen,Ciclo de Krebs o del ácido cítrico, Acetil-CoA, glucosa,NADH. 0,7 puntos.b.- ¿Cuáles de estas vías estarían activas en una célulacreciendo en aerobiosis a expensas de sus reservas degrasas? ¿Y cuales estarían activas en una célula creciendoen anaerobiosis a partir de sus reservas de polisacáridos?0,7 puntos.c.-¿En qué parte de la célula se localizan las cinco vías quese muestra en el esquema? 0,6 puntos.

20) Las enzimas son los biocatalizadores orgánicos empleados por las células en todas susactividades metabólicas.a) ¿Qué significa que la actividad enzimática es específica?. 0.5 puntos.b) ¿Crees que es importante la estructura terciaria de la enzima para su función?. Razona la respuesta. 0.5puntos.c) Comenta brevemente qué factores pueden modificar la actividad enzimática. 1.0 puntos.

21) En el esquema adjunto C6 y C3 son moléculasorgánicas de seis y tres atómos de carbono,respectivamente. El rectángulo externo representa lamembrana y pared celular y los dos internos representansendos orgánulos celulares.a) A partir de las necesidades de luz y de la producción o elconsumo de oxígeno del esquema, ¿podrías deducir queorgánulos se están respresentando?. Razona tu respuesta.0.75 puntos.b) ¿Indica este esquema que la célula representada puedeproducir y consumir oxígeno? Razona tu respuesta. 0.5 puntos.c) ¿Podrías identificar procesos anabólicos y catabólicos en elesquema? ¿Cuales serían?. 0.75 puntos.

22) Copia en tu hoja de examen la siguiente tabla y completa los términos correspondientes a lasbiomoléculas que se mencionan. (0.2 puntos por casilla)

BIOMOLÉCULA UNIDADES QUE LA FORMAN FUNCIÓN EJEMPLOSDisacáridos Lactosa, Sacarosa

CelulosaAminoácidos Deshidrogenasa

Información genética

23) En el citoplasma tienen lugar un gran número de reacciones metabólicas fundamentales para lascélulas eucariotas.

a) ¿Qué es el citoplasma? ¿Cuál es su composición química? 0.5 puntos.b) ¿Qué principales rutas metabólicas tienen lugar en el citosol?. Nombra al menos una de ellas e indica su

papel en el metabolismo celular. 0.7 puntos.

CO2

Luz

C3C3

C6C3

C3

O2

O2

GLUCOLISISCADENA

TRANSPORTADORADEELECTRONES

ÁCIDOSGRASOS

FERMENTA

CIÓN

GLUCOLISISCADENA

TRANSPORTADORADEELECTRONES

ÁCIDOSGRASOS

FERMENTA

CIÓN



30

c) Se sabe que el citoplasma de las células animales contiene un entramado complejo denominadocitoesqueleto. ¿Qué es y qué funciones desempeña el citoesqueleto? Describe los principales elementosdel citoesqueleto y defínelos. 0.8 puntos.

24) La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos gracias a la presencia de una serie de pigmentosfotorreceptores que capturan la energía solar para transformala en energía química.a) Realiza un dibujo mostrando la estructura de un cloroplasto. 0.5 puntos.b) ¿Qué son los pigmentos fotosintéticos? ¿Cuál es el papel de los mismos? 0.6 puntos.c) ¿Qué gas se produce en presencia de la luz en la fotosíntesis? ¿De donde procede? ¿Qué relación

existe entre la reacción en la que se libera este gas y la cadena de transporte de electrones? 0.9 puntos.25) En el esquema adjunto se indica una serie dereacciones cíclicas que tienen lugar en el interior de untípico orgánulo celular. (C6, C5 y C4 son compuestosde 6, 5 y 4 átomos de carbono, respectivamente)a) ¿En qué orgánulo celular se producen estas

reacciones?. Describe brevemente su estructura. 0.5puntos.

b) ¿Qué proceso metabólico se representa? ¿De dondeprocede el Acetil-CoA que entra en el ciclo? 0.7 puntos.

c) Usando tus conocimientos de metabolismo celular,indica cual es el destino de las diferentes moléculasproducidas en el ciclo de la figura. 0.8 puntos.

26) La energía es un requerimiento básico para las células ya que es imprescindible para que puedanocurrir los procesos metabólicos.a) ¿Cuál es la relación entre la energía de activación y la velocidad de una reacción química? ¿La catálisis

enzimática produce un aumento o una disminución en la energía de activación?. 0.6 puntos.b) Si la temperatura disminuyera, ¿cambiaría la velocidad de las reacciones enzimáticas? Razónalo.0.6

puntos.c) ¿Qué parte o partes del enzima son responsables de que su actividad sea

específica tanto en sustrato como en el tipo de reacción que cataliza?.Descríbelo brevemente. 0.8 puntos.

27) Todos los organismos vivos llevan a cabo numerosas reacciones químicas en elinterior de sus células, en una serie de procesos conocido conjuntamente comometabolismo.a) Dentro del metabolismo celular, algunas reacciones consumen energía mientras que otras la liberan.

Según este criterio, ¿Cómo clasificarías las reacciones metabólicas?. 0.4 puntos.b) Copia la siguiente tabla en tu hoja de examen y completa las casillas en blanco. (0.2 punto por casilla)

Proceso Compuestos iniciales Productos finalesGlucólisis Glucosa

Acetil-CoA, NADH+H+ y FADH2

Ácido Pirúvico y NADH+H+ Ácido láctico y NAD+

Fosforilación oxidativaCO2, NADH+H+, FADH2 y GTP

28) La vida tal como la conocemos en la Tierra depende de la fotosíntesis, en la cual la energía solarse convierte en energía química.a) ¿Qué son los fotosistemas?, ¿Por qué tipo de moléculas están formados?, ¿En qué parte del cloroplasto

se encuentran situadas?. 1.0 puntos.b) ¿Qué compuesto es el primer donante de los electrones para la fotofosforilación no cíclica? ¿En qué

molécula se transforma al ceder sus electrones?. 0.5 puntos.c) ¿Qué compuestos ricos en energía se producen durante la fotofosforilación no cíclica?. 0.5 puntos.

29) En las células eucariotas, tanto las mitocondrias como los cloroplastostienen un importante papel en la producción de energía.

a) Haz un esquema de cada uno de ellos señalando los elementos principales. 1punto.

CO2

NADH +H+

FADH2

GTP

C6

C5

C4

CO2

NADH +H+

NADH +H+

Acetil-CoA



31

b) En ambos orgánulos existen cadenas transportadoras de electrones. Di cuáles la finalidad de cada una de ellas y cuáles son los donadores y losaceptores finales de electrones para ambas. 1 punto.

30) En la siguiente tabla se presentan cuatro de las principales víasmetabólicas.

a) De todos los productos que se incluyen para cada vía metabólica, uno esincorrecto. Copia la tabla en tu hoja de examen y tacha el que es incorrecto.0,25 puntos cada uno.

VÍA METABÓLICA MÓLÉCULAS PRODUCIDASGlucólisis ATP, NADH, ácido succínico, ácido pirúvico-oxidación de los ácidosgrasos

Acetil CoA, NADH, ATP

Ciclo de Krebs (o del ácidocítrico)

ATP, GTP, NADH, CO2, O2

Fase luminosa de lafotosíntesis

NADPH, CO2, O2

b) ¿De qué manera se conecta la cadena transportadora de electrones con laproducción de ATP en las mitocondrias? 1 punto.

31) El metabolismo es un proceso celular complejo en el que muchos sistemas enzimáticos cooperan entre sí.a) Copia la siguiente tabla en tu hoja de examen y completa las casillas en blanco. 1, 3 puntos.

Vía metabólica Sustrato osustratos

Producto o productos Lugar de la célula en que serealiza

glucólisisFermentación alcohólica

NADH, FADH2, O2 mitocondrias

Ac. grasoAcetil-CoA + NADH + FADH2 mitocondrias

Fosforilación oxidativaADP + Pi ATP

b) En el cloroplasto tiene lugar una vía anabólica que no aparece en la tabla. ¿De cuál se trata? ¿Cuál es su finalidad?¿Hay alguna relación entre esta vía y la autotrofía? 0,7 puntos

32) Copia en tu hoja de examen la tabla siguiente y completa las casillas vacías. 2 puntos.

TIPO DE BIOMOLÉCULA UNIDADES QUE LA FORMAN FUNCIÓN BIOLÓGICA EJEMPLO

Acido Nucleico Nucleótidos ADN/ARN

Proteínas Aminoácidos Cualquierenzima

Fosfolípidos Ácido fosfatídico

Glúcidos Glucosa ReservaAlmidón

Acido NucleicoATP

33) En el esquema adjunto se representa un cloroplasto y unamitocondria, orgánulos celulares que presentan varias característicascomunes.

a) Identifica cuál de los dos esquemas corresponde a unamitocondria y cuál a un cloroplasto. 0,6 puntos.

A BA B



32

b) Completa la tabla adjunta colocando SI o NO en cada casilla. 1,4 puntos.

Características Mitocondrias CloroplastosPoseen doble membranaPoseen tilacoidesPoseen granasPoseen matrizPoseen crestasPoseen estromaPoseen ADNPoseen ribosomasPresentes en células animalesPresentes en células vegetalesSu metabolismo necesita luzRealizan el ciclo de KrebsRealizan la ß-oxidación de los ácidos grasos (hélice de Lynen)Poseen cadena transportadora de electrones en alguna de sus membranas

34) En la imagen adjunta se muestra un esquema de la fermentaciónláctica, en la que se ha representado la generación de energía y elreciclado del poder reductor que ocurre en esta vía metabólica.

a) Haz corresponder los números con los siguientes elementos: ATP,ac. láctico, NAD+, glucosa, ADP, ac. pirúvico, NADH. 0,7 puntos.b) ¿Funciona siempre esta vía en las células? ¿De qué condicionesdepende para que lo haga? ¿Cuál sería la vía alternativa? ¿Qué ocurrecuando no lo hace? 1,3 puntos.

35) Gracias a las enzimas, las reacciones químicas ocurren en lascélulas de una manera compatible con la vida.

a) Explica cuál es el papel de las enzimas en las reaccionesquímicas. 0,5 puntos.b) El gráfico adjunto muestra la energía de activación en unareacción química catalizada o no por una enzima ¿A quécorresponden cada una de las dos curvas? Explica a qué serefieren los niveles de energía E1, E2, E3, E4 y los incrementosde energía A y B. ¿Por qué ocurren de diferente manera lasreacciones en las que intervienen enzimas y las que no? 1,5puntos.

LOGSE36.- En el esquema adjunto se muestrandiversos procesos celulares que tienenlugar entre el citolplasma y un tipo deorgánulo celular.a) ¿Qué orgánulo celular se representa.Describe brevemente su estructura. 0.5puntos.b) Identifica los procesos señalados conlos números. 1.0 puntos.c) Usando tus conocimientos de metabolismocelular haz una interpretación de lo quecrees que está ocurriendo en cada uno deestos procesos e indica su finalidaddentro del metabolismo. 1.5 puntos.

Piruvato

Acetil-CoA

O2

O2

CO2

H+

H+

e-

NADH +H+

H+

ADP + Pi

ATP

H 2O

H+

H+

Acidosgrasos

Piruvato

Acidosgrasos

54

32

1

Glucosa

1

6

23 4

7

5

3

1

6

23 4

7

5

3



33

37) El esquema anexo representa el efecto del pH sobre la actividad dedos enzimas A y B.

a) Describe el comportamiento de las dosenzimas. ¿Se comportan la misma manera?.Razona la respuesta. 1.0 puntos.b) El enzima A cataliza la transformaciónde X en Y, y la enzima B latransformación de X en Z. ¿Cuál de losdos productos se formará en mayorcantidad a un pH de 5? ¿Y a un pH de 7,5?Razona la respuesta. 1.0 puntos.c) ¿Qué relación tienen con la energía deactivación?. 1.0 puntos.d) Además del pH, ¿qué otros factorespueden modificar la actividadenzimática?. Utiliza ejemplos y razonasobre sus efectos. 1.0 puntos.

38) La degradación de la glucosa es un proceso universal de obtención de energía por partede las células.a) ¿Qué productos finales pueden obtenerse en la degradación de la glucosa por medio de las

vías anaerobias? ¿Cómo se llama el proceso?. 0.8 puntos.b) ¿Cuál es el destino del ATP obtenido en la degradación de la glucosa?. Razónalo. 0.6 puntos.c) ¿Qué procesos metabólicos están implicados en la degradación aerobia de la glucosa? ¿Por

qué se requiere oxígeno? Explícalo brevemente. 1.0 puntos.¿Por qué en general los organismos anaerobios no obtienen tanta energía en este proceso comolos organismos aerobios?. Razona la respuesta. 0.8 puntos

39) Los seres vivos se pueden clasificar atendiendo a las fuentes de energía y de carbonoque utilizan.a) Utilizando una tabla de doble entrada (fuente de carbono / fuente de energía), describe los 4

grupos principales de células según estos criterios. 1.0 puntos.b) ¿Sería correcto clasificar a los virus como procariotas?. Razona tu respuesta. 1.0 puntos.c) ¿Qué fuentes de energía y de carbono utilizan los virus?. 1.0 puntos

40) En el esquema adjunto está representado de forma esquemática un procesometabólico característico de organismosautótrofos.

a) ¿Qué proceso es el que serepresenta en la figura? ¿En quéorgánulo tiene lugar? Nombra algúnorganismo capaz de llevarlo acabo. 1,2 puntos.

b) Explica qué es lo ocurre en lasfases numeradas como 1 y 2 en lafigura. Las bacterias realizan unproceso similar al señalado con elnúmero 1, pero con varias diferencias. ¿Cuáles son estas diferencias? 1,2puntos.

c) ¿Cuál es el papel del agua en este proceso? ¿En qué se transforma? 0,6puntos

pH

Act

ivid

adEn

zim

átic

a

pH

3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

Enzima AEnzima B

CO2

Luz

NADPHATPGliceraldehido-

3-fosfato

12

CO2

Luz


3-fosfato

CO2

Luz


3-fosfato

1122



34

Gradiente

moléculas

naturaleza proteica

bicapalipídica

Energía

Energía

1 2 3

Gradiente

moléculas

naturaleza proteica

bicapalipídica

Energía

Energía

1 2 3

Gradiente

moléculas

naturaleza proteica

bicapalipídica

Energía

Energía

Energía

Energía

11 22 33

E2

E1

E3

0

25

50

75

100

0 7 14pH

Act

ivid

adE

nzi

mát

ica

.41) Conocemos como metabolismo al conjunto de las reacciones químicas que ocurren en las células. En laimagen adjunta se muestra sólo una pequeña parte de estas reacciones.

a) ¿Que vía metabólica comprende el conjunto de reacciones quetransforman glucosa en ácido pirúvico? ¿Y las que transforman glucosa enácido láctico? ¿Y las que transforman glucosa en etanol? 0,6 puntos.b) Como ves en la gráfica, el ácido pirúvico puede tener tres destinos:convertirse en ácido láctico, en etanol, o entrar en el ciclo de Krebs (ciclodel ácido cítrico). ¿Cuál de ellos sería más rentable para la célula desde elpunto de vista de la obtención de energía? Razona la respuesta. 1 punto.c) ¿Hay alguna relación entre la presencia de oxígeno en la células y elhecho de que el ácido pirúvico tome uno u otro camino? 0,6 puntos.d) Define los términos Anabolismo y Catabolismo. ¿Las vías del esquemaforman parte del anabolismo o del catabolismo? 0,8 puntos.

42) Los azúcares son compuestos orgánicos constituidos principalmente por Carbono, Hidrógeno y oxígeno.a. Copia la tabla adjunta en tu hoja de examen ycoloca en ella, en la casilla correspondiente, cadauna de las siguientes afirmaciones: Sólo seencuentra en los animales. Es una cetosa. Es elazúcar de mesa. Es una aldosa. Tiene funciónestructural. Tiene función de almacenamiento deazúcares. Es una hexosa. Es un disacárido. Esuna pentosa. Sólo se encuentra en los vegetales.

b. partir de la fórmula de la -D-glucosa que se muestra, escribe la del disacárido maltosa,que está formado por dos moléculas de -D-glucosa (o lo que es lo mismo, -D-glucopiranosa) unidas mediante un enlace O-glucosídico (14). 1 punto.

c. Explica a grandes rasgos (sin fórmulas) la estructura de los fosfolípidos de membrana.¿Qué hay en esta estructura que los hace idóneos para formar membranas? 1 Punto.

43) El par ATP / ADP y el par NADH / NAD+ tienen un papel central en el metabolismo, actuando como aceptores odonadores en diversas reacciones y vías metabólicas.

a.- ¿Qué es lo que aceptan o donan cada uno de estos pares? ¿Cuál de los dos miembros del par es el donador y cuál es elaceptor? 0,7 puntos .b.- El ATP es un nucleótido. ¿De qué se compone un nucleótido? ¿Y un nucleósido? ¿En qué macromoléculas podemosencontrar los nucleótidos? 1 punto. c.- En condiciones aerobias la mayor parte del ATP se produce en la fosforilación oxidativa .¿En qué lugar de la célula ocurre? Describe de qué manera se produce ATP a partir de NADH mediante este proceso. ¿Cuál esel aceptor final de los electrones en la cadena respiratoria? 1,3 puntos.d.- Una mutación que cambie solamente una base por otra en el ADN, ¿podría bloquear la fosforilación oxidativa en las célulasque contienen esa mutación? Razona la respuesta. 1 punto.

44) El transporte de ciertas moléculas a través de la membranacelular se esquematiza en el recuadro.

a) ¿Cómo se denomina cada uno de los tres tipos indicados como1, 2 y 3?b) ¿Mediante qué mecanismo pueden atravesar la membranacelular en contra de gradiente las sustancias cargadaseléctricamente tales como el sodio o potasio?

Compuesto AfirmacionesSacarosaCelulosaglucógenofructosaribosa

GLUCOSA

ÁCIDO PIRUVICOÁCIDO LÁCTICO

ETANOL

ÁCETIL COENZIMA A

FADH 2

NADHCO 2

...GLUCOSA

ÁCIDO PIRUVICOÁCIDO LÁCTICO

ETANOL

ÁCETIL COENZIMA A

FADH 2

NADHCO 2

...

C

C

C

C

CH2OH

OH

OH

OHH

H

H

O H CH2OH

C

C

C

C

CH2OH

O

OH

OH

HO

H

H

H

D-ribosa D-fructosa

C

C

C

C

CH2OH

OH

OH

OHH

H

H

O H CH2OH

C

C

C

C

CH2OH

O

OH

OH

HO

H

H

H

D-ribosa D-fructosa

CH2OHO

OH

OH

OHHO

H

H

HHH

-D-glucosa

CH2OHO

OH

OH

OHHO

H

H

HHH

CH2OHOO

OH

OH

OHHO

H

H

HHH

-D-glucosa



35

Glucosa

PiruvatoAcetil-Co AAc. grasos

NADH

O 2H2O

ATP

Fosfogliceraldehido

CitosolI

II

8

7

12ADP10

11

6

4

2

3 5NADPH

1 1

9 13

Glucosa

PiruvatoAcetil-Co AAc. grasos

NADH

O 2H2O

ATP

Fosfogliceraldehido

CitosolI

II

8

7

12ADP10

11

6

4

2

3 5NADPH

1 1

9 13

5.- En la gráfica se representa la variación de la actividad de tres enzimas salivares en relación con el pH.a.- ¿Se comportan las tres enzimas de la misma manera?b.- ¿Cuál es el pH óptimo para cada una?c.- ¿Cuál es la naturaleza de las enzimas?

6.- En el esquema se representan una serie dereacciones químicas (metabolismo) que tienen lugaren una célula eucariota.a.- Identifica los orgánulos I y II.b.- Haz corresponder los números con los siguienteselementos y vías metabólicas: Ciclo de Calvin, Glucólisis,H2O, O2, CO2, NAD+, ADP, ATP, Fotones, Ciclo deKrebs, síntesis de azúcares, -oxidación, NADP+.

47) Se tiene un cultivo de algas unicelulares en un medio isotónico con una concentración de cloruro sódico de 15g/l(concentración salina del 1,5%).a.- ¿Qué ocurrirá si se sumergen las células en un medio con una concentración salina del 0,5%?b.- ¿Y si se introduce en medio con 3,5%?c.- ¿Cómo se denomina el fenómeno?.d.- ¿Qué estructura celular participa?.

48) Jun04. El esquema representa una serie de procesos metabólicosque tiene lugar en el interior de la célula.

a.- ¿Cómo se denominan las vías indicadas en los círculos como A, B, Cy D?.

b.- Haz corresponder los números con: NADH, ATP, ADP+Pi , O2, H2O,NAD.

c.- ¿En el interior de qué orgánulo tiene lugar?d.- ¿Funciona el proceso D en ausencia de oxígeno?

49) El gráfico muestra la energía de activación en una reacción catalizada o no poruna enzima.a.- ¿A qué tipo de reacción corresponderá cada una de las curvas?b.- Explica a qué se refiere la diferencia de energía marcada como 1, 2 y 3Interpretar gráfico. Conocer la importancia de la

presencia de enzimas en las reacciones.

A c. g ra so s A c . p irú v ico

C O 2

?

A ce til – C o A

2

4

e -

A

5 6

C

D

B

3

1

H +

A c. g ra so sA c. g ra so s A c . p irú v icoA c . p irú v ico

C O 2C O 2

??

A ce til – C o AA cetil – C o A

22

44

e -e -

A

55 66

C

D

B

33

11

H +H +


En

erg

íaL

ibre

Reactivos

Productos

1

23


En

erg

íaL

ibre

Reactivos

Productos


En

erg

íaL

ibre

Reactivos

Productos

1

23



36

50) El esquema anexo representa el efecto de latemperatura sobre la actividad de dos enzimas A yB.

a) ¿Se comportan las dos enzimas de la mismamanera?. Razona la respuesta. 1.0 puntos.b) El enzima A cataliza la reacción X Y, yla enzima B la transformación de X Z.¿Cuál de los dos productos se formará en mayorcantidad a 40ºC? ¿Y a 70ºC?. Razona la respuesta.1.0 puntos.c) ¿Qué es una enzima y cuales son sus funcionesbiológicas?, ¿Por qué tipos de unidades básicasestán formadas?, ¿Qué relación tienen con laenergía de activación?. 1.0 puntosd) Además de la temperatura, ¿qué otros factorespueden modificar la actividad enzimática?. Utilizaejemplos y razona sobre sus efectos. 1.0 puntos.

51) En un proceso metabólico que permite captar la energía de la luz, las células vegetales puedentransformar el carbono inorgánico en carbono orgánico con liberación de oxígeno.

a) ¿De qué proceso se trata?. Realiza un dibujo mostrando la estructura del orgánulo en el que tiene lugareste proceso. 0.6 puntos.

b) ¿De donde procede y en qué reacción se forma el oxígeno que se libera en la fotosíntesis? 0.6 puntos.c) ¿Cómo se denominan y dónde se localizan dentro del orgánulo las distintas fases de los procesos que se

mencionan en el enunciado? 1.0 puntosd) Indica en un esquema cuales son los productos de la fase de la captación de la luz y cual es su destino.

¿Cómo acumulan las células vegetales el carbono orgánico formado en este proceso? 1.0 puntos.

52) Observa la microfotografía del interior de una célulahepática. Ocupando la mayor parte de la microfotografía seobserva un típico orgánulo subcelular.

a) ¿Cuál es su nombre? ¿Existe esta estructura en las célulasvegetales? ¿Y en las procariotas?. Razona la respuesta. 0.9puntos.

b) ¿Qué función tiene este orgánulo y qué relación mantiene conel oxígeno? ¿Qué ocurriría si se bloqueara la cadena detransporte de electrones? 1.5 puntos.

c) Construye una tabla donde relaciones las distintas partes deeste orgánulo y su función con las principales rutasmetabólicas. 1.6 puntos.

53) En la tabla siguiente se indican algunos de los procesos metabólicos máscaracterísticos de las células animales,c) Copia la siguiente tabla en tu hoja de examen y completa las casillas en blanco. (0.2 punto por

casilla)Proceso Lugar de la célula, orgánulo o parte del

mismo en la que tiene lugarProductos

T (ºC)

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Act

ivid

adE

nzim

átic

a

0

20

40

60

80

100

120 Enzima AEnzima B



37

Ácido pirúvico + ATPFosforilación oxidativa

CO2, NADH+H+, FADH2 y GTPAcido láctico + NAD+

ß-oxidación

d) Elabora un esquema simple del metabolismo celular en el que muestres las interrelacionesentre los distintos procesos indicados en la tabla. 2.0 puntos

54) La figura adjunta muestra la relación entre el concentración de CO2 y la producción de O2 sobre laactividad fotosintética a dos intensidades lumínicasdistintas (120 Lux y 10 Lux).

a) ¿Por qué se utiliza la producción de O2 como medidade la actividad fotosintética? ¿De donde procede elO2 producido? 1.0 puntos.

b) ¿Qué relación tiene la fotosíntesis con el CO2?.Explícalo. 1.0 puntos.

c) Describe lo que observas en la gráfica. ¿Cuál es elefecto del aumento de la intensidad de la luz sobre laproducción de oxígeno?. ¿Qué tipo de moléculas sonresponsables de captar la energía luminosa?. 1.0puntos.

d) ¿En qué orgánulo de las células eucariotas tienelugar?. Haz un dibujo mostrando la estructuradetallada del orgánulo en indica sus partes. 0.5puntos.

55) Las enzimas son compuestos orgánicos esenciales en las células vivas. Se hadicho de ellas que son las artífices de que pueda existir vida sobre la Tierra,ya que hacen posible que en las células vivas ocurran reacciones químicas de unamanera compatible con la vida.

a) ¿Cuál es la naturaleza química de las enzimas? 0,6 puntos.b) Explica brevemente cuál es la función de las enzimas. 1,2 puntos.c) Describe con ayuda de un gráfico cuál es la relación entre la energía deactivación y la acción de las enzimas. 1,2 puntos.

56) Las vitaminas son compuestos orgánicos relativamente sencillos y que sonimprescindibles para la vida.

d) ¿Por qué es esencial incluirlas en la dieta de los seres humanos, mientras que otros organismos pueden vivirsin ellas? 0,5 puntos.e) ¿Conoces algún ejemplo de vitamina? ¿Es liposoluble o hidrosoluble? ¿Qué efectos tiene su carencia? 1punto.f) Algunas vitaminas son de naturaleza proteica. Explica en qué lugar de la célula se realiza su síntesis, quéorgánulos participan y cuáles sonlos sustratos (precursores) que seusan en dicha síntesis. 1,5 puntos.

57) Entendemos como metabolismo alconjunto de reacciones químicas que ocurrenen la célula.

a) En la imagen se muestra parte delmetabolismo celular. Completa loscuadros en blanco. 1 punto.b) ¿En qué orgánulo tiene lugar elproceso de la figura? 0,5 puntos.c) Explica el proceso que se muestraen el esquema, de manera que se

0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25 30

Concentración de CO2

Pro

ducc

ión

deO

2

120 Lux 10 Lux

NAD+

O2

FAD

ATP Ciclo deKrebs

e-

Cadenatransportadora

de electrones

ATPsintasa

Acetil CoANAD+

O2

FAD

ATP Ciclo deKrebs

e-

Cadenatransportadora

de electrones

ATPsintasa

Acetil CoA



38

Vo

lum

en

0 5 10 15 200

1

2

3

4

Tiempo (minutos)

Vo

lum

en

0 5 10 15 200

1

2

3

4

Tiempo (minutos)

entienda de dónde proviene la energía que se usa en la síntesis de ATP. 1,5 puntos.

58) En la gráfica que se ve al margen se representa la variación de la actividad de dosenzimas, A y B, respecto a la temperatura.

a) Explica qué diferencias hay entre las dos enzimas respecto a su comportamientofrente a la temperatura. ¿Cuáles son sus temperaturas óptimas? 0,8 puntos.b) En términos generales, ¿cuál es el efecto de una enzima sobre una reacciónquímica? ¿A qué se debe? 1,2 puntos.c) Algunas enzimas se encuentran sólo en el interior de ciertos orgánulos, en losque se lleva a cabo la vía metabólica en la que esta enzima participa. En la siguientetabla se muestran algunas enzimas y los procesos en que participan. ¿Sabrías deciren qué parte de la célula se encuentran estas enzimas? 1 punto.

ENZIMA PROCESO LOCALIZACIÓN

Fosfofructoquinasa Glucólisis

Malato deshidrogenasa Ciclo de Krebs o del ac. CítricoRuBisCo Fase oscura de la fotosíntesis o Ciclo de CalvinRNA polimerasa TranscripciónTransportador de glucosa Transporte de glucosa desde el medio exterior hacia el citoplasma

d) Los lisosomas son ricos en cierto tipo de enzimas. ¿De qué enzimas se trata? ¿Cuál es la función de estas vesículas? 1punto.

59) Las células llevan a cabo varias funciones: reacciones químicas(metabolismo), su propia división (mitosis), y muchas otras acciones.

a) En la figura adjunta se muestra un esquema de parte del metabolismo. Ponnombre a las diferentes partes e indica en qué región de la célula ocurren.1 punto.

b) Explica en qué condiciones el ac. pirúvico iría por uno u otro de los trescaminos que puede seguir. ¿Qué implicaciones energéticas tendría elhecho de que tomase uno u otro camino? 1 punto.

c) La mitosis tiene cuatro fases. Nómbralas por orden y relaciona con ellascada una de la siguientes afirmaciones: 1.- Reaparece la membrananuclear. 2.- Los filamentos del huso empiezan a acortarse. 3.- Loscromosomas se hacen visibles. 4.- Las cromátidas migran hacia los polosde la célula 5.- Los núcleos se desorganizan. 6.- Los cromosomas sedesorganizan. 7.- Los nucléolos desaparecen. 8.- Los cromosomas sesitúan en el plano ecuatorial . 9.- Comienza a formarse el huso acromático.

10.- Las dos cromátidas se separan. 1 punto

60) En la gráfica adjunta se representa la variación del volumen de una célula frente al tiempo. La célula fue colocada en unmedio con alta concentración de sales a tiempo cero y a los 10 min fue transferida a un medio con agua pura.

a) Describe con tus propias palabras cómo varía el volumen frente al tiempo, enfunción del medio donde se encuentra la célula. ¿Cuál es la razón delfenómeno observado en la gráfica?. Explícalo brevemente 1 punto.

b) Copia la tabla adjunta en la hoja del examen yrellénala. Explica la razón por la qué algunasproteínas transportadoras tienen actividadATPasa. 1 punto

Tipo de transporte Difusiónsimple

Difusiónfacilitada

Transporteactivo

Naturaleza de lasustancia a transportarNecesita una proteínatransportadora (SI/NO)Requiere energía (SI/NO)¿A favor o contragradiente?

Temperatura (ºC)

Act

ivid

adde

laen

zim

a

25 30 35 40 45

AB

Temperatura (ºC)

Act

ivid

adde

laen

zim

a

25 30 35 40 45Temperatura (ºC)

Act

ivid

adde

laen

zim

a

25 30 35 40 4525 30 35 40 4530 35 40 45

AB

Glucosa

Ac. Pirúvico

Ac. láctico

EtanolAcetil CoA

Ácidos grasos

1

23

4

5Glucosa

Ac. Pirúvico

Ac. láctico

EtanolAcetil CoA

Ácidos grasos

1

23

4

5



39

2

LUZLUZ LUZLUZe- e-

3

41 + H+½

78

5 69

2

LUZLUZ LUZLUZe- e-

3

41 + H+½

78

5 69

c) En la gráfica adjunta se muestra un proceso celular.Di cuál es, en qué orgánulo se realiza y cuál es sufinalidad. Di a qué corresponden los números. 1punto.

d) La cadena de transporte de electrones de lamitocondria permite la producción de ATP. Explicacuáles son los sustratos y productos de esta cadenay de qué manera se conecta con la producción deATP. 1 punto.

61 Sept 03) En un recipiente cerrado herméticamente se tiene un cultivo de levaduras que están consumiendo glucosa. Seobserva que cuando se agota el oxígeno en el frasco aumenta el consumo de glucosa y comienza a producirse etanol.Explica estos resultados indicando qué vía metabólica estaba funcionando antes y después del consumo total de oxígeno.

62 Sept 03) La imange adjunta muestra la fase luminosa o fotodependiente de la fotosíntesis. Haz corresponder los númeroscon los siguientes elementos: ATP, NADP+ , H2O, ADP, NADPH, H+ y O2

63) Explica en qué se diferencian: a) Las reacciones endergónicas y las exergónicas. b) Las reacciones catabólicas y lasanabólicas

64) El esquema adjunto representa un proceso de granimportancia biológica.

a.- Identifica las moléculas y orgánulos numerados.b.- Especifica si los orgánulos tienen o carecen de

membrana.c.- ¿En qué tipo de organización celular tiene lugar el

proceso?d.- ¿Cuál es la composición del numerado con el 2?

65) .- La gráfica adjunta corresponde a lasconcentraciones de glucosa, etanol y O2 registradasen el interior de una célula a lo largo del tiempo.

a.- Indica qué proceso metabólico se estáproduciendo en los tiempos t1 y t2

b.- ¿Qué orgánulo celular interviene en el proceso

LUZ LUZ

ee ee ee

H+

H+H++

H+

H+

Tilacoide

H2O O2

1 2

3

4

5 6

7 8

1 2

43

1 2

43

0

25

50

75

100

t

TIEMPO

CON

CEN

TRA

CiÓ

N(%

)

t1 t2

Glucosa

O2Etanol



40

del tiempo t1?c.- ¿En qué lugar celular se produce el proceso del tiempo t2?Deducir los procesos metabólicos bajo diferentes condiciones.a.- t1: respiración y t2: Fermentación.(0’4).b.- Mitocondria (0’3).c.- Citoplasma (0’3).

66.- La ingeniería genética ha sido posible, entre otros avances, gracias al descubrimiento y utilización de enzimas derestricción.

a.- ¿Cuál es la naturaleza del enzima?b.- ¿Qué es una holoenzima?c.- ¿Qué se entiende por centro activo?d.- ¿Y por especificidad enzimática?

67) El dibujo corresponde a un orgánulo celular donde se realiza un proceso metabólico muy importante para la vida en latierra.

a.- ¿Cómo se llama el orgánulo?.b.- ¿Qué proceso metabólico se realiza en su interior?.c.- Indica las dos fases en las que se divide el proceso.d.- Completa el esquema sustituyendo los números por el nombre que corresponda.

Sep 04 5.- La gráfica adjunta corresponde a lasconcentraciones de glucosa, etanol y O2 registradas enel interior de una célula a lo largo del tiempo.

a.- Indica qué proceso metabólico se estáproduciendo en los tiempos t1 y t2

b.- ¿Qué orgánulo celular interviene en el procesodel tiempo t1?

c.- ¿En qué lugar celular se produce el proceso deltiempo t2?

1.- Mitocondrias: importancia en la célula. Señalar en un esquema los procesos bioquímicos quetienen lugar en este orgánulo.

2.- ¿Por qué se llama ß-oxidación y Hélice de Lynen a la oxidación de ácidos grasos en la matrizmitocondrial?

3.- ¿Podría realizar la respiración celular un organismo cuyas células no pudieran llevar a cabo laglucólisis? Razona la respuesta.

4.- ¿Durante el ciclo de Krebs se produce energía química utilizable directamente por la célula?

5.- ¿En qué consiste la fosforilación oxidativa? ¿En qué lugar concreto de la célula se desarrolla?¿Cuál e su finalidad?

6.- Comenta esta reacción, indicando qué proceso se trata y en que condiciones se da.

Ác. pirúvico ▬▬▬▬▬▬▬▬► Acetaldehído ▬▬▬▬▬▬▬▬► Etanol

1

5

3

2

H2O

ATP +

CO2

4 + NADP+

6

11

55

33

22

H2O

ATP +

CO2CO2

44 + NADP+

66

0

25

50

75

100

t

TIEMPO

CO

NC

EN

TRAC

iÓN

(%)

t1 t2

Glucosa

O2

Etanol



41

7.- Explique el concepto general de catabolismo e indique en qué molécula o ruta central converge.

8.- A partir del proceso respiratorio aeróbico se obtiene: a) CO2 y H2O. b) Materia orgánica, CO2 yH2O. c) ATP, CO2 y H2O. d) ATP, materia orgánica y CO2. e) Compuestos orgánicos degradados.

9.- ¿Qué nombre recibe esteconjunto de reacciones? ¿Enqué parte de la célula sellevan a cabo estas reaccio-nes? ¿Qué finalidad tiene?¿Qué podrá suceder, en con-diciones aerobias, con elNADH formado?

10.- ¿Qué es y cómo esta formada la cadena respiratoria?

11.- ¿De dónde procede el Acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs?

12.- ¿Cómo se genera el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial interna?

13.- Papel del acetil-CoA en el catabolismo. Posible origen del acetil-CoA celular y principales rutascatabólicas que conecta.

14.- Di si son verdaderas o falsas las siguientes frases y explica por qué:a) «Para que en el proceso respiratorio se sintetice ATP, la membrana mitocondrial interna

debe estar intacta».b) «La denominada fase oscura se localiza en los tilacoides de los cloroplastos».

15.- Explique brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos:a) Metabolismo b) Respiración celular c) Anabolismod) Fermentación e) Catabolismo f) Fotosíntesis

16.- Una célula absorbe n moléculas de glucosa y la metaboliza generando 6n moléculas de CO2 yconsumiendo O2. ¿Está la célula respirando? ¿Para qué? ¿Participa la matriz mitocondrial? ¿Y lascrestas mitocondriales?

17.- Di si son ciertas o erróneas las siguiente afirmaciones: ___a) El ciclo de Calvin tiene lugar enlos organismos heterótrofos. ___b) La pérdida de una molécula de CO2 es una descarboxilación.___c) La fotofosforilación cíclica y la fosforilación oxidativa se producen sólo en los animales.

18.- ¿Qué es un fotosistema? ¿Que función desempeña el agua en la fotosíntesis? ¿Y el CO2?

19.- ¿Cuál es la diferencia principal entre el transporte de e- en la mitocondria y en el cloroplasto?

20.- Durante el proceso fotosintético coexisten un flujo no cíclico y un flujo cíclico de electrones.Exponga brevemente el sentido fisiológico de cada uno de ellos y cuáles son sus componentesprincipales.

21. Un proceso celular en eucariotas genera ATP y NADPH (H) con producción de oxígeno poracción de la luz sobre los pigmentos. ¿De qué proceso se trata? ¿Para qué se utiliza el ATP y elNADPH formados? ¿Participan los cloroplastos (indicar brevemente cómo)?



42

22.- Concepto de fotosíntesis vegetal. Señale las diferencias básicas entre la fotosíntesis vegetal(oxigénica) y la fotosíntesis bacteriana (anoxigénica).

23.- Indica qué orgánulo se representa en el esquema de la derecha y cuáles son los procesosseñalados. ¿Cuál es el origen de piruvato?.

24.- En el esquema adjunto se muestran varios procesos que ocuirren en un orgánismo típico de ladscélulas eucariotas.

a. ¿Qué nombre reciben cadas uno de los procesos metabólicos indicados con los números?b. Describe el papel que juega el NADH + H+ en el metabolismo mitocondrial?c. Si el ácido graso fuese una molécula del ácido esteárico (ácido graso con 18 átomos de carbono).¿Cuántas moléculas de Acetil-Co A se producirían al oxidarse completamnte?, ¿y de CO2 ?.

CUADRO COMPARATIVO DE LOS DIFERENTES TIPOS DE CATABOLISMO

RESPIRACIÓNEl aceptor final de electrones es una moléculainorgánica

FERMENTACIÓNEl aceptor final deelectrones es una moléculaorgánica

CONCEPTOSCONSIDERADOS

AEROBIAEl aceptor de hidrógenoses el O2 el aire disueltoen el agua

ANAEROBIAEl aceptor es unamolécula distinta deloxígeno.

El aceptor de hidrógenoses una molécula orgánicaque usualmente procede delpropio sustrato. Enocasiones es una moléculaorgánica externa.

¿Necesita O2 (aire)? Sí No No

Sustrato quepueden oxidar

Cualquier principioinmediato y diversasmoléculas inorgánicas

Cualquier principioinmediato

Preferentemente glúcidosy prótidos

Primer aceptor delos H+ y de loselectrones NAD NAD NAD

Aceptor final delos hidrógenos (H+

y e-) O2

Se trata de moléculasinorgánicas, como elSO4

2-, NO3-, CO2,

CO32-

Es una molécula orgánicaque generalmente procededel propio sustrato.Este presenta unos átomosque aceptan hidrógenos yotros que los ceden (seoxidan).



43

¿Puede darse sinotra moléculadistinta de la delsustrato que aceptesus H+ y e -? No No

Sí, por ejemplo:C6H12O6 º 2(CH3-CH2OH) + 2CO2

Productos en losque se transformanlos aceptoresfinales de H+ y e-? H2O SH2, NO2

-, N2 , CH4

Algún compuestoorgánico, como porejemplo el etanol, el ácidoláctico, etc.

Productos en losque se transforma elcarbono del sustrato

Generalmente da CO2.En ocasiones, laoxidación puede serincompleta.Por ejemplo,

Etanol + O2 ºº Ác. Acético + H2O

Generalmente da CO2.En ocasiones, laoxidación del carbonopuede ser incompleta.

Algún compuestoorgánico, como porejemplo el etanol, el ácidoláctico, etc. puede aparecerademás CO2

¿Son capaces deobtener ATP aloxidar el NADH2? Sí Sí

No. Carecen de cadenarespiratoria.Sólo hay fosforilación anivel de sustrato.El NADH2 da sushidrógenos al aceptor finalsin síntesis de ATP

Energía se obtienede una glucosa Hasta 38 ATP Hasta 38 ATP

Variable. Suele ser deunos 2 ATP

La Glucólisis es:• Una vía metabólica que sirve para comenzar la degradación de los glúcidos (glucosa) y

otros compuestos (glicerina,...).• Una vía que ocurre en el hialoplasma.• Una vía anaerobia, es decir, que no necesita oxígeno (O2) para que tenga lugar.• Una vía que proporciona energía, en forma de ATP (2 ATP/glucosa) y en forma de poder

reductor (coenzimas reducidos: 2 NADH + 2 H+).

Las fermentaciones:• Ocurren en el hialoplasma.• Son anaerobias en su mayoría.• Son energéticamente poco rentables.• Son una vía alternativa al catabolismo respiratorio en ausencia de O2. Consisten

fundamentalmente en que algún compuesto (normalmente el propio ác. pirúvico) acepte los e- y H+

de los coenzimas reducidos producidos en la glucólisis, para que ésta no se bloquee.

El Ciclo de Krebs:• Ocurre en la matriz mitocondrial.• A él se incorpora Acetil-CoA, procedente no sólo del Ác. pirúvico de la Glucólisis, sino

de la degradación inicial de otras biomoléculas como lípidos (Ác. grasos) y prótidos (Aminoácidos).



44

• En él se completa la oxidación a CO2 de los carbonos incorporados.• Se obtiene un GTP (equivalente a un ATP) como energía química rápidamente disponible.• El resto de energía obtenida se presenta en forma de poder reductor (coenzimas

reducidas): 3NADH+3H+ y 1FADH2, que más tarde será transformado en energía química.

La Cadena transportadora de electrones:• Es el proceso donde tiene lugar la intervención física del O2 respiratorio: acepta e- y H+

convirtiéndose en agua. Si faltara el O2, tanto la fase final, como la intermedia del catabolismoquedarían bloqueadas, ya que nadie podría aceptar más e-.

• Durante el transporte se extrae la energía contenida en los electrones, que luego se acoplaráa la síntesis de ATP.

• Está localizada en la membrana de las crestas mitocondriales, y consiste en una serie deproteínas que pueden captar y ceder e- (citocromos, etc.).

La Fosforilación oxidativa:• Se localiza en las crestas mitocondriales, concretamente en las "partículas elementales" o

esferas F1 (ATP-sintetasa mitocondrial).• La energía para esta fosforilación proviene del potencial electroquímico creado al

bombear H+ desde la matriz hacia el espacio intermembrana, con la energía extraída en lacadena de transporte de e-.

Rendimiento de 1 molécula de glucosa en el catabolismo aerobio:1. Glucólisis (De 1 C6 º 2 C3)1 Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi º 2 Ácido pirúvico + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP2. Del ácido pirúvico al acetil CoA (De 2 C3 º 2 C2)2 Ác. pirúvico + 2 HS CoA+ 2 NAD+ º 2 CO2 + 2 Acetil-CoA + 2 NADH3. Ciclo de Krebs.2(Acetil-CoA+H2O+3NAD++FAD+ADP+Pi)º4CO2+6NADH+6H++2FADH2+2ATP+4CoA-SH______________________________________________________________________________Glucosa+10 NAD++4 ADP+4Pi+2 HS CoA+2H2O+FAD+º 6CO2 + 2FADH2 + 10NADH +4ATP

(x 2ATP) (x 3ATP)9 9

4. Cadena respiratoria: 4 ATP + 30 ATP º 34ATP TOTAL: 38 ATP

La $-oxidación de los Ác. grasos:• Ocurre en la matriz mitocondrial.• En ella, los Ác. grasos se van troceando en fragmentos de 2C (Acetil-CoA) mediante la

oxidación del carbono $ del acil-CoA.• El proceso es un ciclo imperfecto, llamado por ello "Hélice de Lynen". En cada vuelta

desprende 1 Acetil-CoA, 1 FADH2 y 1 NADH.• El acetil-CoA se incorpora al ciclo de Krebs y los coenzimas reducidos a la cadena

respiratoria.



45

Balance energético del catabolismo de un ácido graso (Por ejemplo el ác. Palmítico):Ác. palmítico, 16 C (Hélice de Lynen) º 8 Acetil-CoA + 7 NADH + 7 FADH2

8 AcetilCoA (Ciclo de Krebs) ▬▬▬▬▬▬▬▬► 16 CO2 + 24 NADH + 8 FADH2 + 8ATP______________________________________________________________________________

31 NADH + 15 FADH2 + 8 ATP(x 2ATP) (x 3ATP)

9 9Cadena respiratoria: 93 ATP + 30 ATP + 8 ATP º 131 ATP

(Activación del ácido graso): -2 ATPTOTAL: 129 ATP

MEMBRANADELTILACOIDE

FASE LUMINOSA DE LA FOTOSÍNTESISoxidación el agua 2 H2O ºººº 4 H+ + 4 e- + O2reducción del NADP+ 2 NADP+ + 2 H+ + 4 e- luz 6 2 NADPHfotofosforilación 2 Pi + 2 ADP luz 6 2 ATP + 2 H2O

BALANCE 2 H2O + NADP+ + 2 Pi + 2 ADP luz 6 2 ATP + 2 H2O + O2 + 2NADPH + 2 H+

ESTROMA FASE OSCURA DE LA FOTOSÍNTESISoxidación del NADPH NADPH + 2 H+ + CO2 ºººº (CH2O) + 2 NADP+

+ 2 H2Oconsumo de ATP ATP + H2O ºººº Pi + ADP

La fase luminosa acíclica:• Requiere la presencia de luz.• Ocurre en la membrana de los tilacoides, en los cloroplastos.• Consta de una cadena de transporte electrónico acoplada a la fosforilación de ATP

(energía) y a la reducción de NADPH (poder reductor), generando una molécula de cada tipo cadavez que es transitada por un par de e-.

• El origen de los electrones transportados es la fotólisis del agua, que al descomponerseademás libera O2 como producto residual.

• La energía solar es captada por dos fotosistemas, el PSII y el PSI.

La fase luminosa cíclica:• Ocurre en las membranas de los tilacoides.• Solo genera ATP, uno por cada vuelta de los e-.• No produce O2 ni NADPH, ya que no hay ni fotólisis del agua ni fotorreducción.• Sólo interviene el PSI, en la captación de energía, y al ser cíclica los mismos e- que salen

de su clorofila diana vuelven a ella.• Se produce porque en la fase oscura se necesitan más ATP que NADPH.



46

La fase oscura o ciclo de Calvin:• Ocurre en el estroma de los cloroplastos.• No requiere la presencia de luz, puede ocurrir tanto de día como de noche.• Se incorpora CO2 (M.I.) que se fija sobre un compuesto de 5C (etapa de fijación).• A continuación se emplean el ATP y NADPH obtenidos en la etapa luminosa, para

reducir el carbono fijado (etapa de reducción).• Finalmente se produce una serie de reacciones destinadas a regenerar el compuesto de 5C

con el que comienza el ciclo (etapa de regeneración).• En cada vuelta del ciclo se produce un carbono orgánico que es utilizado para la síntesis

de biomoléculas en el estroma.

********************** ***********48.- De los siguientes grupos de organismos, ¿cuáles llevan a cabo la respiración celular? ¿Cuálesrealizan la fotosíntesis oxigénica?: algas eucariotas, angiospermas, cianobacterias, helechos yhongos.49.- Del orden de un 50 % de la fotosíntesis que se produce en el planeta es debida a la actividad demicroorganismos. Indique en qué consiste el proceso de la fotosíntesis. ¿Cuales son los sustratosnecesarios y los productos finales resultantes?50.- Compara los productos obtenidos en la fotofosforilación cíclica y en la no cíclica y razonacuando se realizará una u otra.51.- Describe la fase oscura de la fotosíntesis.52.- Señala las diferencias que existen entre anabolismo autótrofo y anabolismo heterótrofo.53.- ¿En qué orgánulos celulares tiene lugar la cadena de transporte de e-, uno de cuyos componentesson los citocromos? ¿Cuál es el papel del oxígeno en dicha cadena? ¿Qué seres vivos y para qué larealizan?54.- En la fotosíntesis oxigénica o vegetal el agua actúa como dador de electrones, mientras que elaceptor final de electrones es el: a) CO2. b) ATP. c) NADP. d) O2. e) Ninguno de los anteriores.55.- Señala la afirmación incorrecta en relación al proceso fermentativo: a) El rendimientoenergético es inferior al de la respiración. b) Es exclusivo de los microorganismos. c) Se degradanproductos similares a los utilizados en la respiración. d) Siempre se acumulan compuestos orgánicoscomo productos finales. e) Suele ocurrir en ausencia de oxígeno.56.- Durante la "fase luminosa", la energía solar se utiliza para obtener... ¿qué compuesto/s? ¿Puederesumir en una ecuación la fase luminosa de la fotosíntesis vegetal? ¿Cómo se utilizarán dichoscompuestos en la "fase oscura"?57.- Uno de los primeros investigadores de la fotosíntesis fue Theodore de Saussure. En 1804observó que la cantidad de oxígeno y de materia orgánica seca (después de eliminar el agua)producidos por la planta es mayor que la cantidad de CO2 consumido. ¿Cómo explicaría Ud. losdatos experimentales obtenidos por De Saussure?

58.- ¿A qué proceso corresponde este esquema? Haga una interpretación del mismo indicandobalance energético y orgánulo en el que tiene lugar el proceso.

59.- Señala la importancia de los siguientes procesos, indicando la localización de cada uno en laestructura celular: glucólisis, ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa, ciclo de Calvin y ß-oxidación.60.- ¿A qué proceso corresponde este esquema? Haga una interpretación del mismo indicandobalance energético y orgánulo en el que tiene lugar el proceso.



47

++++++++++++++

2.- ¿Por qué es necesaria la presencia de proteínas transportadoras en la membrana mitocondrialinterna?4.- ¿En forma de qué compuestos se incorporarán los aminoácidos al ciclo de Krebs para serdegradados?7.- El cianuro es un veneno que actúa rápidamente sobre la cadena respiratoria, inhibiendo eltransporte de e- entre los citocromos a, a3 y el O2. ¿Podrías explicar la causa del envenenamiento?8.- Define: ciclo de Krebs, cadena respiratoria y glucólisis.9.- ¿Cuántas moléculas de ATP se generan durante la oxidación completa, hasta CO2 y H2O, de unamolécula de acetil-CoA? ¿Y de una de ácido pirúvico?13.- En la vía glucolítica, ¿cuántas moléculas de ATP y de coenzimas reducidos se obtienen?16.- ¿Qué relación existe entre el ciclo de Krebs y la glucólisis?17.- Explica de manera sencilla el planteamiento de la hipótesis quimioosmótica.18.- Cuantas moléculas de FADH2 y de NADH se obtienen en cada espira de la hélice de Lynen?21.- Calcula la cantidad de ATP que se obtiene en el organismo a partir de la oxidación completa deuna molécula de ácido palmítico.23.- Razona cuántas moléculas de ATP se obtienen a partir de una molécula de NADH en lafosforilación oxidativa. ¿Se obtendría la misma cantidad de ATP partiendo de un FADH2? ¿Por qué?27.- Anabolismo y catabolismo: citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en qué orgánuloscelulares se producen.29.- ¿Qué ruta catabólica se inicia con la condensación del acetil-CoA y el ácido oxalacético, y quése origina en dicha condensación? ¿De dónde provienen fundamentalmente cada uno de loselementos? ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?31.- El agotamiento es debido a la acumulación de cristales de ácido láctico en las célulasmusculares. Explique por qué ocurre esto.32.- ¿Qué productos se obtienen en la fase luminosa de la fotosíntesis? ¿Para qué se utilizan ?34.- ¿Qué ventajas tiene el que en un fotosistema existan diferentes tipos de pigmentos?36.- Explica qué diferencias y qué semejanzas existen entre los seres autótrofos (quimiosintéticos yfotosintéticos), y entre estos y los heterótrofos. ¿Podrías explicar qué tenemos todos en común en loque respecta al metabolismo?37.- ¿Que función desempeña el agua en el proceso fotosintético? ¿Y el CO2?38.- ¿Podría vivir una planta con luz, CO2 y agua, pero sin aporte de nitrógeno y fósforo? Razona larespuesta.39.- ¿Las células de las raíces de una planta son autótrofas o heterótrofas? Razona la respuesta.40.- ¿Qué le ocurriría a un cloroplasto que careciera de ATP-sintetasas?41.- Explica que relación existe entre la estructura interna de los cloroplastos y las dos fases de lafotosíntesis.42.- ¿Qué función tiene el oxígeno en la fotosíntesis?43.- Las bacterias fotosintéticas no tienen al agua como dador de electrones. ¿Qué repercusión tieneeste hecho?44.- ¿Cómo, cuándo y dónde tiene lugar la descomposición del agua en la fotosíntesis? ¿Cuáles sonsus consecuencias?



tema 9. endomembranas organulos membranosos

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