Metabolismo

¡Bienvenidos un día más a mi blog! En la entrada de hoy vamos a aprender un montón de cosas sobre EL METABOLISMO.
Para comenzar a explicar este tema tan complejo aquí os dejo esquemas y resúmenes sobre el catabolismo para conocerlo mejor.

Tras exponer todos los puntos anteriores mostrando al detalle los distintos procesos metabólicos, aquí dejo un esquema con los rasgos mas generales de lo citado con anterioridad. 

ANABOLISMO.

Como ya sabemos, el anabolismo es la vía constructiva del metabolismo, vamos a distinguir 2 tipos de anabolismo; 

• ANABOLISMO AUTÓTROFO:
• 
  
  • 1.Fotosíntesís: se produce gracias a la energía luminosa; se da en plantas, algas, cianobacterias y bacterias fotosintéticas.
  • 2.Quimiosíntesis: se produce gracias a la energía desprendida en la oxidación de ciertas moléculas, se da en bacterias quimiosintéticas 
• ANABOLISMO HETERÓTROFO: su objetivo es la síntesis de reservas energéticas y crear estructuras, se da en todos los organismos.

1.FOTOSÍNTESIS La fotosíntesis es un proceso anabólico por el cual se transforma energía luminosa captada por los pigmentos fotosintéticos en energía química, que se almacena en el ATP. Tenemos dos tipos de fotosintésis; la fotosíntesis oxigénica, cuyo dador de electrones es el H2O y por lo tanto desprende O2 y la fotosíntesis anoxigénica, cuyo dador de electrones es generalmente el H2S.Dentro de la fotosínteiss oxígenica destacamos dos fases: 

• Fase luminosa: se da en los tilacoides y se obtiene ATP y NADPH.
• Fase oscura: se da en el estroma y se utiliza el ATP y NADPH obtenidos en la fase anterior. 

1.1 FASE LUMINOSALa fase luminosa tiene lugar en las membranas de los tilacoides, cuando un fotón es captado por el pigmento diana del centro de reacción, sale del átomo dejándolo ionizado. Los electrones perdidos con la energía del fotón pasan de una moléula a otra, que se oxidan y se reducen sucesivamente. Se forma así la cadena transportadora de electrones. La energía captada se invierte en introducir H+ a través de la membrana, que al pasar por la ATP-sintetasa, da lugar a la formación de ATP. Dependiendo de cual sea el aceptor final de electrones , se distinguen dos procesos: FLUJO ACÍCLICO: Llegan dos fotones al fotosistema II, que provoca la excitación del pigmento diana y la clorofila P680 pierde 2 electrones, que irán pasando a través de la cadena. La clorofila repone sus electrones perdidos a través de la fotólisis del H2O, que se escinde en 2 H+ y 2 electrones. Los electrones perdidos pasan por la cadena de transporte electrónico, del fotosistema II, a la festinan, luego a la plastoquinona, luego al citocormo b6-f y despuéss a la plsatocianina. Antes de que estos electrones lleguen al fotosistema I, este recibe 2 fotones de luz, que provocan que la clorofila P700 se excite, y pierda 2 electrones, que son captados por la ferredoxina y de ahí los transporta a la NADP+ reducidas, donde se incorporan los H+ procedentes del estroma , que es recogido por un NADP+ que se reduce a NADPH+H+ ( FOTORREDUCCIÓN NADP+ ). La energía que desprende el movimiento de electrones , se utiliza para bombear protones desde el estroma al interior del tilacoide , creando un gradiente electroquímico que hace que los protones regresen al estroma a través de la ATP-sintetasa, formando ATP.(FOTOFOSFORILACIÓN) En resumen, en esta fase hemos obtenido ATP Y NADPH.

FLUJO CÍCLICO : Interviene unicamente el fotosisma I , es un flujo cíclico por que el aceptor final de electrones , es el propio centro de reacción de la clorofila P700 . Al no participar el fotosistema II no hay fotólisis de H2O y no hay reducción del NADP+ . Al llegar dos fotones al fotosistema I , la clorofila P700 pierde 2 electrones , que son cedidos a la ferredoxina , esta al citocromo b6-f ( que bombea H+ al interior del tilacoide) , de aquí pasan a la plastoquinona , luego a la plastocianina y de nuevo al fotosistema I . Los protones bombeados , saldrán a través de la ATP-sintetasa provocando la síntesiss de ATP . Finalmente , al acabar esta fase solo hemos obtenido ATP.

1.2 FASE OSCURALa fase oscura tiene lugar en los estromas de los cloroplastos , y no depende de la presencia de la luz . En esta fase como he comentado al principio , se utilizarán el ATP y el NADPH de la fase anterior . Esta fase esta comprendida en un ciclo denominado ciclo de Calvin:

• 1.Fijación del CO2 : en primer lugar se produce la fijación de una molécula de CO2 a la ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la acción de la enzima rubisco ( ribulosa -1,5-difosfato carboxilasa oxidasa ) y da lugar a un compuesto inestable de 6 átomos de carbono, que se disocia en 2 moléculas de ácido-3-fosfoglicérico .
• 2. Reducción del CO2 fijado : ocurren a continuación una serie de reacciones en las que se usa el ATP y NADH obtenidos en la fase luminosa , para dar lugar a el ácido-3-fosfoglicérico que se reduce y da lugar a gliceraldehído-3-fosfato. A partir de aquí el ciclo puede tomar dos vías, realizar la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos en el estroma o bien sale al citosol para dar lugar a una molécula de glucosa y fructosa , para dar sacarosa .
• 3.Regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato : para que el ciclo comience de nuevo , tienen que ocurrir una serie de reacciones sucesivas , de 3 , 4 ,5 y 7 carbonos para que a partir de 5 gliceraldehído-3-fosfato se obtengan 3 ribulosas 5-fosfato y así poder regenerar la ribulosa-1,5-difosfato ( en este proceso se gasta ATP ) y poder comenzar el ciclo de nuevo . ( ciclo de las pentosas fosfato )

Rendimiento neto : por cada CO2 incorporado , se consumen 3 ATP y 2 NADPH. Por ejemplo , para una molécula de glucosa se necesitan 6 vueltas al ciclo y por lo tanto 12 NADPH y 18 ATP .Para conseguir esos 12 NADPH necesitamos que en la fase luminosa se hidrolicen 12 moléculas de H2O . Por cada molécula de agua hidrolizada se introducen 4 H+ , por lo que en total tenemos 48H+ . También obtenemos 6O2 y 6CO2 . En la lesson plan nos encontramos con varios videos , acerca de la fotosíntesis , en este caso he querido unir varios de ellos para poder tener todo el proceso fotosintético en un solo esquema : 

  FOTORRESPIRACIÓN DE LAS PLANTAS C4 La fotorrespiración es un proceso que tiene lugar en ambientes cálidos y secos,  y se basa en la utilización de oxígeno para producir dióxido de carbono. Durante este proceso la planta consume la energía generada durante las anteriores fases de la fotosíntesis.La responsable de este proceso es una enzima denominada rubisco (ribulosa-1-5-bifosfato carboxilasa oxidasa). Esta enzima fija el carbono durante la fase oscura de la fotosíntesis, pero cuando la temperatura aumenta, cambia su comportamiento, pasando a cumplir la función de una oxidasa. Esto es debido a que las plantas cierran sus estomas durante el día para evitar la pérdida de H2O . Y entonces el oxígeno alcanza grandes concentraciones y el CO2 disminuye ( ya que no puede entrar ) . La enzima rubisco actúa como oxidasa y oxida la ribulosa -1,5-difosfato dando ácido 3-fosfoglicérico y ácido fosfoglicocólico que pasa a los peroxisomas , donde se transforma en glicocola , que pasa a las mitocondrias donde se libera CO2 y NH3 . Este proceso es muy perjudicial , ya que se reduce a la mitad la capacidad fotosintética de la planta . 

QUIMIOSÍNTESISEs una reacción anabólica autótrofa que se produce gracias al aprovechamiento de la energía desprendida en la oxidación de ciertas moléculas para la síntesis de ATP. Este ATP se usará posteriormente para transformar materia inorgánica en materia orgánica. Hay 2 fases : 

• Primera fase : oxidación de sustancias inorgánicas que constituye la fuente de energía pa la síntesís de ATP por fosforliación oxidativa 
• Segunda fase : sigue las vías metabólicas de la fase oscura de la fotosíntesis                         

ANABOLISMO DE GÚCIDOS     

1.OBTENCIÓN DE GLUCOSA 

1.1 GLUCONEOGÉNESIS : es la ruta metabólica en la que se forma la glucosa a partir de precursores no glucídicos , ácido pirúvico , ácido láctico o glicerina . Se puede decir que es un proceso a la glucólisis , pero no del todo porque hay algunos pasos que son son reversibles , como la conversión del ácido pirúvico en ácido fosfoenolpirúvico , transformación de la fructosa-1,6-difosfato en fructosa-6-fosfato y la conersión de glucosa-6-fosfato a glucosa . 

1.2 BIOSÍNTESIS DE POLISACARIDOS : 

• Síntesis de glucógeno.GLUCOGENOGÉNESIS : glucosa-6-fosfato --> glucosa-1-fosfato---> UDP-glucosa , que se une al extremo de una cadena de glucógeno 
• Síntesisde almidón .AMILOGÉNESIS : glucosa --> almidón , el activador es el ATP , en vez del UDP.

ANABOLISMO DE LÍPIDOS 

1.OBTENCIÓN ÁCIDOS GRASOS :1.1 Transporte de acetil-CoA de la mitocondria al citosol , ya que allí se encuentra el complejo enzimático ácido graso-sintetasa ( SAG )que lleva a cabo la síntesis , para ello se une a un oxalacetato para dar citrato , sale al citosol y libera Acetil-CoA . 1.2 Condensación de moléculas de 2 carbonos hasta formar el ácido graso . Pero el SAG no puede introducir Acetil-CoA , sino malonil-CoA , por lo tanto se necesita una molécula de Acetil-CoA cebadora y otra que sufre una carboxilación para transformarse en malonil-CoA . La condensación de ambas da lugar a una molécula de 4 C , al que se le unirá un malonil-CoA . Este preceso se repite hasta que el ácido graso este completado . 

2.OBTENCIÓN DE GLICERINA La glicerina para que pueda unirse debe estar en forma de glicerol-3-fosfato , que se obtiene a partir de la dihidroxicetona -3-fosfato , que se forma durante la glucólisis .

3.FORMACIÓN TRIACILGLICÉRIDO Unión de ácido graso + glicerina , para ello ambos deben de estar activados , los ácidos graos uniendose al acil-CoA y la flicerina a un grupo fosfato . 

ANABOLISMO DE PROTEÍNAS 

SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS : Se necesita , la formación del esqueleto carbonado a partir de algunos intermediarios de la glucólisis y Ciclo de Krebs y la formación de los grupos amino , que se obtienen a partir de ión amonio o a través de la dieta por transaminaciones .El grupo amino se incorpora al ácido -alfa-cetoglutárico .

ANABOLISMO DE ÁCIDOS NUCLÉICOS 

SÍNTESIS DE NUCLEÓTIDOS : Se sintetizan por un lado las bases puricas , a través de unas reacciones sobre la ribosa -5-fosfato . Y por otro lado la síntesis de bases pirimidínicas , se froma el anillo y luego el nucléotido orotidín monofosfato . 

-ACTIVIDADES DEL TEMA-

1.- ¿Todos los organismos autótrofos son fotosintéticos?

No, existen organismos autótrofos, que realizan la  quimiosíntesis. Los fotosintéticos se produce gracias a la energía lumínica. Sin embargo, la quimiosíntesis se produce debido a la energía desprendida en la oxidación de algunas moléculas.

2.- Indica las semejanzas y las diferencias entre fotosíntesis y quimiosíntesis.

Ambas se realizan en organismos autótrofos para una vía constructiva anabólica, es decir, sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas sencillas. Las moléculas iniciales son inorgánicas. La diferencia es que la fotosíntesis se produce gracias a la energía luminosa. La quimiosíntesis se produce gracias a la energía desprendida en la oxidación de ciertas moléculas. 

3.- ¿Qué diferencia hay entre un pigmento diana y un pigmento antena? 

El complejo antena contiene clorofilas a y b que captan la energía lumínica y es captada por otras moléculas. El pigmento diana se sitúa en el centro de reacción y cede los electrones al último aceptor de electrones.

4.- ¿Qué se entiende por fotólisis del agua y cuántas moléculas han de sufrir este proceso, para generar una molécula de O2?

La fotólisis del agua se produce en la fase luminosa acíclica de la fotosíntesis en el fotosistema  II. Para generar una molécula de O2, ha de darse la fotólisis del agua dos veces. Porque cada vez que se rompe una molécula de agua produce ½ O2. Por tanto, 2 moléculas de H2O deben hidrolizarse.

6.-  Indica cuáles son los objetivos de la fase luminosa y de la fase oscura de la fotosíntesis, explicando la relación entre ambas. ¿Sería correcto decir que “la fase luminosa se realiza durante el día, mientras que la fase oscura ocurre durante la noche”? Razona la respuesta.

Los objetivos de la fase luminosa es la obtención de ATP y NADPH, en la cual tenemos dos fases; cíclica y acíclica.El objetivo de la fase oscura es la síntesis de materia orgánica a partir de ATP y NADPH obtenido en la luminosa y a partir de CO2. La fase luminosa se suele dar durante el día porque necesita luz solar. Pero en la fase oscura, no se requiere luz solar. Pero esto no quiere decir que se produzca durante la noche. La fase oscura se da a continuación de la luminosa.

7.- ¿En qué orgánulos de la célula eucariota transcurren los siguientes procesos metabólicos?

1. β-oxidación de los ácidos grasos  -  Mitocondrias (Matriz mitocondrial)
2. Fotofosforilación  - Cloroplastos ( membrana tilacoidal )
3. Glucólisis  - Citosol
4. Fosforilación oxidativa  - Mitocondrias (Membrana mitocondrial interna)
5. Captación de luz por el complejo antena  - Cloroplastos 
6. Ciclo de Calvin  - Cloroplastos (Estroma)
7. Ciclo de los ácidos tricarboxílicos  - Mitocondria (Matriz mitocondrial)

8.- ¿Por qué disminuye el rendimiento de la fotosíntesis en las plantas C3, cuando en ellas hay escasez de agua? ¿Por qué no sucede esto en las plantas C4?

En las plantas C3 ,al estar en un ambiente seco y cálido, los estomas se cierran durante el día para evitar la pérdida de agua. El oxígeno producido en la fotosíntesis alcanza grandes concentraciones y disminuye la concentración de CO2. Esto reduce a la mitad la capacidad fotosintética de la planta , ya que es debido a que el CO2 y el O2 compiten por el centro activo de la rubisco .En las plantas C4 no sucede esto  , porque se ha resuelto fijando el Co2 mediante la ruta de Hatch-Slack , que captan el Co2 durante la noche cuando los estomas se pueden abrir sin problema , la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa cataliza la fijación del CO2 al fosfoenolpirúvico formándose ácido oxalacético , que es el primer prodcuto de la fotosíntesis . 

9.- ¿El oxígeno que se desprende durante la fotosíntesis procede del CO2 o del H2O?

Procede de la fotólisis del H2O.

10.- ¿A qué molécula orgánica se une el CO2, durante la fotosíntesis, para convertirse en carbono orgánico?

Gracias a la enzima ribulosa-1,5-difosfato carbonizada oxidasa (rubisco), el CO2 se une a la ribulosa 1,5-difosfato.

11.- ¿Cuáles son los productos iniciales y finales de la gluconeogénesis y de la glucólisis? ¿Se puede decir que simplemente son vías metabólicas inversas? Razona la respuesta.

Gluconeogénesis: productos iniciales ácido pirúvico, aminoácidos, ácido láctico o glicerina. Producto final, glucosa, Glucólisis: producto inicial, glucosa, y producto final el ácido pirúvico. Generalmente se puede decir que la gluconeogénesis es un proceso inverso a la glucólisis, aunque no es exactamente inverso, porque algunas reacciones que se realizan en un sentido, son irreversibles y por lo tanto imposibles de llevarse a cabo en sentido contrario. 

12.- ¿Por qué el ácido pirúvico entra en la mitocondria para iniciar la gluconeogénesis?

El ácido pirúvico entra en la mitocondria para iniciar la gluconeogénesis, ya que es aquí donde se encuentra la enzima piruvato carboxilasa, que transforma el piruvato en oxalacetato, consumiéndose ATP 

13.- ¿Por qué la gluconeogénesis tiene procesos en los que el ácido oxalacético pasa a málico y de nuevo a oxalacético?

Hay procesos en los que el ácido oxalacético pasa a málico y de nuevo a oxalacético , ya que el oxalacetato no puede atravesar la membrana mitocondria , así que se transforma en malato y al salir vuelve a formar oxalacetato .

14.- ¿Qué molécula actúa como cebador (iniciador de la reacción) en la síntesis de ácidos grasos?

El acetil-CoA.

15.- ¿Cuántas moléculas de malonil-CoA (3 carbonos) se necesitan para obtener ácido lignocérico (24 carbonos)?

Para obtener ácido lignocérico se necesitan 11 moléulas de malonil-CoA

16.- ¿Cuál sería el balance neto de la síntesis de un ácido graso de 14 C?

Balance ácido graso 14 C : Ac-CoA + 6 (malonil-CoA) + 12 (NADPH + H+) ——>ácido mirístico + 6 ( CO2 ) + 12 (NADP+) + 7 (CoA-SH ) + 6 H2O 

17.- ¿En qué parte de la célula se realiza la biosíntesis de los ácidos grasos?

En las células animales en el citosol y en las células vegetales en los cloroplastos.

18.- ¿Qué molécula es la que por transaminación, proporciona –NH2, en gran número de vías sintetizadoras de aminoácidos?

El ácido alfa - cetoglutárico , es la molécula que puede transferir el grupo -NH2 a otros cetoácidos , mediante reacciones de transaminación .