Biología CT2B

ATP: Metabolismo y energía.
-Naturaleza química: Adenosín-trifosfato: Puridín nucleótido formado por una ribosa, una adenina y tres ácidos fosfóricos unidos entre sí.
-Funciones/Papel/Importancia: Energética: Todo trabajo celular necesita energía, que generalmente proviene de la hidrólisis del ATP en ADP, soltando un fosfato y liberando energía (7 kcal/mol) de fosforilación. El ADP se convierte en ATP al unirse un Pi (y fosfato) empleando 7 kcal/mol. Las reacciones que liberan energía son para la síntesis de ATP, que se puede trasportar. Sistema ATP/ADP (reacciones de fosforilación/ defosforilación). Sistema universal de intercambio de energía; intermediario en procesos exergónicos (producir energía) y endergónicos( consumir energía).
desfosforilación
ATP H2O ADP + P: + 7 Kcal/mol
Fosforilación
-Mecanismos de obtención: el ATP no se puede almacenar, por lo que produce energía por catabolismo para fosforilar el ADP cuando se necesita energía.
• Respiración celular (fosforilación oxidativa)
 Definición: degradación por oxidación (= deshidrogenación) de sustancias orgánicas que liberan energía al romperse sus enlaces. Principal mecanismo de síntesis de ATP de las células aerobias.
 Proceso: conjunto de sistemas redox. Se transfieren electrones desde la sustancia orgánica inicial que se oxida (glucosa) hasta el aceptor final (O2). Mitocondrias.
 Sistemas transportadores de electrones: piridín-nucleótidos, flavín-nucleótidos y citocromos
Cadena respiratoria: conjunto de estos, que son sustancias que se oxidan y reducen alternativamente.
 Al pasar los electrones de un nivel a otro pierden energía que se emplea para formar ATP.
 ADP + Pi + energía ATP + H2O
• Fosforilación a nivel de sustrato. Algunos compuestos pueden ceder fosfatos directamente al ADP, sin transporte de electrones. Fuente de ATP en todas las células (glucólisis: en el citoplasma)-
R –P + ADP R + ATP
• Fotofosforilación: Transporte de electrones + luz.
-Tipos de células según su forma de obtener ATP (E) (/ nutrición): Todas las células necesitan sustancias orgánicas para crear sus materiales (por anabolismo) y obtener energía (ATP, por catabolismo).
• Heterótrofas: se nutre de materia inorgánica y orgánica que obtiene del medio que las rodea.
• Autótrofas: se nutren de materia inorgánica que por procesos anabólicos especiales con energía transforman en materia orgánica. Tipos según el tipo de energía que emplean.
 Quimiosintéticas. Energía de reacciones químicas exotérmicas que provocan en el medio.
 Fotosintéticas: Energía luminosa(sol?) en procesos de fotofosforilación (fotosíntesis). Plantas y algas verdes.

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FOTOSÍNTESIS: Anabolismo autótrofo.
1.- Generalidades sobre el anabolismo: Metabolismo en el que a partir de sustratos se crean productos más complejos y energéticos. Se consume energía que se almacena en los enlaces. Reacción de síntesis endergónica. Para fabricar materiales de construcción y de reserva.
2.- Definición: Proceso anabólico autótrofo mediante el que se transforma materia inorgánica en orgánica y a la vez se absorbe energía luminosa que se transforma en química, que se almacena en la materia orgánica obtenida.
3.- Fases: luminosa y oscura.
4.- Tipos: según como desarrollan la fase luminosa.
- Oxigénica: donador de electrones. H2O; aceptor de electrones: NADP+. Se desprende O2. En algas (uni y pluricelulares), plantas y cianobacterias. H2O 2H+ + ½ O2
- Anoxigenica: Donador electrones: No H2O; H2S; aceptor electrones: NAD+. No se desprende O2, sí S. En bacterias fotosintéticas. H2O 2H+ + ½ S2
3.- Fase luminosa: (FLF)
-Definición: conjunto de reacciones dependientes de la luz que transforma la energía luminosa en química. La clorofila absorbe la energía luminosa y transfiere electrones al transportador ( NADP+/ NAD+) desde el donador( H2O/ H2S); obteniéndose ATP, el transportador reducido y residuos (O2/S2).
-Localización: Membrana tilacoidal de los cloroplastos.
-Ecuación: 2H2D + A + ADP + Pi Luz AH2 + D + ATP D: donador de e- O (oxigénica) S(anoxigénica) A: aceptor de e- P: H3PO4
-Fotosistemas:
• Definición: proteínas con pigmentos (carotenos y clorofila) en la membrana tilacoidal que captan la energía luminosa.
• Partes:
 Centro de reacción: proteína + clorofila a; única molécula capaz de transformar la energía luminosa en energía química (específica).
 Moléculas antena(colectoras) Proteínas + otros pigmentos, absorben la energía luminosa y la transmiten al centro de reacción.
• Tipos:
 Fotosistema I: (PSI/ P700) Su centro activo se excita con hasta luz de 700nm de longitud de onda.
 Fotosistema II: (PSII/ P680) Su centro activo se excita con hasta luz de 600nm de longitud de onda.
• Ecuación: 2 H2O + NADP+ Luz 2NADPH + 2H+ + O2
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-Mecanismos físico- químicos:
• Flujo de e- desde el H2O al NADP: esquema en Z (desde el PSII al PSI): La energía luminosa llega al centro de reacción del PSI, un e- de la clorofila consigue la energía necesaria para saltar s electrones y un protón (H+), del H2O del cloroplasto , reduciéndolo a NADPH. Los huecos electrónicos del PSI rellenan con electrones excitados del PSII, que pasan a favor de gradiente por una serie de transportadores.
• Fotolisis del agua: 2H2O Luz 4H+ + 4e- + O2 Los electrones pasan a rellenar los huecos electrón del PSII. En la cara interna de la membrana tilacoidal. Los H+ (protones) quedan en el interior del tilacoide. El O2 difunde al ambiente.
• Fotofosforilación: síntesis de ATP, a partir de ADP + Pi, aceptando el flujo de electrones en la FLF.
 Hipótesis quimiosmótica: Las reacciones redox de transporte de electrones están relacionadas con la síntesis de ATP por el gradiente de protones de la membrana tilacoidal. El flujo de electrones a favor de gradiente desprende la energía necesaria para bombear protones (H+) del estroma al interior del tilacoide (contra gradiente) que se juntan con los procedentes de la fotólisis del agua. Se produce “presión de protones”, por lo que vuelven al estroma por el CF (ATPsintetasa) a favor de gradiente de tal forma que desprenden la energía suficiente para pasar el ADP + Pi a ATP.
 Tipos:
-Acícllica: Flujo de electrones, dirección: H2O PSII PSI NADP+ con liberación de energía que se emplea en la fosforilación. Por cada 2 electrones del H2O 1NADPH 1 ATP.
-Cíclica: como la fase oscura necesita más ATP, los mismos electrones de la clorofila vuelven a ella en un circuito cerrado. Solo PSI. No síntesis de NADPH ni liberación de O2. También cuando hay acumulación de NADPH pero se necesita ATP.
6.- Fase oscura (FOF)
-Definición: Conjunto de reacciones independientes de la luz, que consisten en la fijación del CO2 reduciéndolo a materia orgánica (CO2 (CH2O)n), utilizando ATP y NADPH.
-Localización: estroma del cloroplasto.
-Ecuación: CO2 + AH2 + ATP A + n (CH2O)n + ADP + Pi
NADP de FLF Glúcido
-Ciclo de Calvin (= FOF)
• Definición. Conjunto de reacciones en las que el CO2 es fijado y transformado en biomoléculas orgánicas e inorgánicas)
• Sustancias que intervienen:
 Sustancias iniciales: CO2 y ribulosa- 1,5- difosfato
 Productos intermedios: Ácido 3- fosfoglicérico y 3- fosfogliceraldehído
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 Productos finales: Glucosa y otras biomoléculas
 Enzima: Rubisco Coenzimas: ATP y NADP
• Fases:
 Fijación del CO2: Fijación del carbono inorgánico en un compuesto orgánico. El CO2 reacciona con la ribulosa – 1,5- difosfato (RuBP), donde 2 moléculas de Ácido 3- fosofoglicérico; catalizada por rubisco (ribulosa difosfato carboxilasa/ oxidasa).
 Reducción del CO2: Se consume ATP y NADPH de la FLF. Se obtiene 3- fosfogliceraldehido, primer glúcido producido en fotosíntesis. Por cada CO2 fijado se consiguen 2 triosas.
 Regeneración de la ribulosa y obtención de los productos finales: A partir de las triosas se obtienen glucosa y otras sustancias orgánicas sencillas (monosacáridos, glicerina, ácidos grasos, etc.) y se regenera ribulosa- 1,5- difosfato consumida, para poder continuar el proceso, cerrándose el ciclo de Calvin.
• Consideración: Para obtener 1 molécula de glucosa (C6H12O6) se dan 6 vueltas al ciclo de Calvin.
7.- Asimilación fotosintética del N2 y del S2 (aportados en sales minerales)
S.iniciales Enzima P. Inter Enzima P.Inter Enzima P.final + coenzimas
-N2 HNO3 HNO2 NH3 NH2 ATP ADP +Pi nitrato nitrato - nitrito nitrito- Glutamato Aminoác. NADPH NADP+ . reductasa reductasa sintetasa
S.Inicial P.Iinter P.Inter P.Final + coenzimas
-S2 SO42- SO32- H2S -SH (aminoácido ATP y NADPH ión sulfato ión sulfito sulfuro de hidrógeno cisteina)
8.- Balance global: comienza con la fotólisis del agua, de la que se obtienen O2, que se desprende, y electrones que rellenan los huecos dejados por los de la clorofila que se han transportado (tilacoides), obteniéndose energía para bombear protones al espacio tilacoidal y al regresar al estroma sintetizar ATP; y los H2 que reducen el NADP. Ambos, ATP (e. química procedente de e. luminosa) y NADPH de la FLF serán utilizados en la FOF para reducir el CO2en materia orgánica (inicialmente glucosa).
FLF: 12 H2O + 12 NADP+ + 18 (ADP + Pi) Luz 6O2 + 12(NADPH + H+) + 18 ATP
FOF: 6 CO2 + 18 ATP + 12 (NADPH + H+) C6H12O6 + 6 H2O + 18 (ADP + Pi) + 12 NADP+
General: 6 CO2 + 12 H2O Luz C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O




Continuación pág 38