Profesor: N. Tomás Atauje Calderón
Repaso de Biología
Quinto Año 2015
Plastos
También llamados plastidios.
Son organelas características de algas y plantas; existen
varios tipos y cumplen diversas funciones.
Tipos de plastidios:
Leucoplastos: Almacenan moléculas orgánicas(almidón,
aceites, proteínas).
Cromoplastos: Dan color a las plantas.
Cloroplastos: Realizan fotosíntesis.
Todos los plastidios maduros se forman a partir de un
plasto inmaduro llamado proplastidio.
Tipos de plastos
Cloroplastos
Son organelas presentes en las algas verdes y en las plantas.
Poseen una doble membrana con un estrecho espacio
intermembranoso, un fluido interno llamado estroma y
sacos membranosos llamados tilacoides, los cuales en su
conjunto forman granas. Dentro de los tilacoides se
encuentra el pigmento clorofila, que es el que capta la luz
durante la fotosíntesis.
Poseen ADN circular, por lo que pueden autoduplicar su
material genético y además poseen ribosomas que les
permiten elaborar muchas de las enzimas que poseen.
Cloroplastos
Fotosíntesis
Proceso metabólico mediante el cual la luz aporta energía
que es utilizada en la elaboración de moléculas orgánicas.
La energía luminosa es transformada en energía química.
Es el principal mecanismo por el que se elaboran moléculas
orgánicas y se inicia la cadena alimenticia en los
ecosistemas.
Si en el proceso se libera oxígeno (plantas y algas) se
denomina oxigénica, sino se le denomina anoxigénica
(fotobacterias).
La fotosíntesis oxigénica aporta O2 a la atmósfera y favorece
la regeneración de la capa de ozono.
Fotosíntesis
Fotosíntesis oxigénica
Las plantas la llevan acabo en tallos y principalmente en hojas,
los que se consideran como órganos fotosintéticos típicos. En
estos órganos se encuentra el parénquima clorofiliano, que es un
tejido vegetal formado por células con abundantes cloroplastos.
Algunas algas presentan plecténquima, que es un tejido
primitivo cuyas células poseen plastos con nombres distintos;
rodoplastos en algas rojas y feoplastos en algas pardas.
Ecuación general:
Luz
12H2O + 6CO2
--->
Clorofila
C6H12O6 + 6O2 +6H2O
Cuantosoma
Es la unidad fotosintética; está conformada por los pigmentos
integrados en la membrana y asociados a proteínas, que se
encuentran en las membranas de los tilacoides. El pigmento más
importante es la clorofila, los otros pigmentos actúan como
pigmentos auxiliares.
En el cuantosoma se presenta la llamada partícula F, que
también se conoce como ATPasa o ATP sintetasa, que sintetiza
ATP.
El cuantosoma presenta dos fotosistemas (I y II) con pigmentos
P700 y P680, con clorofilas excitables a la luz. Además en el
fotosistema II existe una proteína encargada de la ruptura del
agua, que es llamada proteína Z.
Entre los dos fotosistemas se encuentra una cadena
transportadora de electrones formada por varias proteínas
(plastoquinonas, citocromos, plastocianina y ferredoxina).
Pigmentos y longitudes de onda
Etapas de la fotosíntesis oxigénica
En la fotosíntesis oxigénica se pueden diferenciar dos etapas o
fases:
Fase luminosa: Ocurre en las membranas de los tilacoides,
donde están localizados los cuantosomas.
En esta etapa se llevan a cabo la fotoexcitación, la fotólisis del
agua, el transporte de electrones , la fotoreducción y la
fotofosforilación.
Fase oscura: También llamada como Ciclo de Calvin-Benson;
ocurre en el estroma. Es aquella en la cual se utilizan los
productos de la fase luminosa (ATP y NADPH+ + H+); y con la
incorporación de CO2, se van a sintetizar azúcares.
En esta etapa se llevan a cabo la fijación de CO2, la reducción, la
síntesis de glucosa y la reactivación de la ribulosa.
Fase Luminosa
Fotoexcitación:
La luz es absorbida por los
pigmentos, se desencadena una excitación electrónica
molecular y la pérdida de electrones por las clorofilas
de los fotosistemas.
Fotólisis del agua: La energía absorbida provoca la
ruptura de las moléculas de agua (participación de la
proteína Z), como consecuencia, se libera oxígeno
molecular (O2), electrones (2e-) y protones (2H+) hacia
el interior del tilacoide.
Fase luminosa
Transporte de electrones y fotoreducción: Los electrones
liberados del agua son transferidos a través de la cadena
transportadora de electrones hacia el NADP+ que se reduce
transformándose en NADP-; luego acepta protones (2H+)
originando NADPH + H+.
Fotofosforilación: La acumulación de protones en el espacio
intratilacoidal y el transporte de electrones genera una gradiente
de concentración y carga entre el tilacoide y el estroma; por lo
que se sintetiza ATP por acción de la ATP sintetasa.
*Se ha establecido que por cada O2 liberado se generan 3 ATP, dos
elaborados en secuencia lineal mientras que el tercero es sintetizado en
un proceso cíclico con flujo de protones y electrones llamado
fotofosforilación cíclica; también se forman 2 NADPH + H+.
Reacciones dependientes de la luz
Fase Oscura
Fijación de CO2: Moléculas de ribulosa difosfato captan el
CO2 de la atmósfera, con la participación de la enzima
Ribulosa carboxilasa. Inicialmente se forman moléculas de
sesis carbonos, inestables y que se rompen en unidades de
tres carbonos denominadas fosfogliceratos.
Reducción:
Las moléculas de fosfoglicerato son
transformadas hasta fosfogliceraldehído (también llamado
ácido fosfoglicérico). Este proceso incorpora protones y
electrones provenientes del NADPH+ + H+, consumiendo
energía proporcionada por el ATP.
Fase Oscura
Síntesis de glucosa: Doce fosfogliceraldehídos darán
origen a la fructosa, que por isomeración, se transforma en
glucosa. Los carbonos restantes son transformados hasta
ribulosa fosfato.
Reactivación de la ribulosa: Las moléculas de ribulosa
reaccionan con ATP para generar ribulosa difosfato, la que
actúa como fijador del CO2.
*Las moléculas de glucosa elaboradas pueden ser utilizadas como
fuente de energía o para síntesis de moléculas estructurales;
además pueden ser almacenadas en el mismo lugar de la síntesis
como almidón o pueden ser transportadas a otros órganos
vegetales para su uso o almacén.
Ciclo de Calvin-Benson
Mitocondrias
Organelas presentes en todas las células eucariontes.
Están formadas por doble membrana, siendo la
interior más grande y con proyecciones hacia el
interior. Estas proyecciones se denominan crestas y
poseen proteínas que transportan electrones, así como
partículas F para la síntesis de ATP.
La membrana interna rodea una estructura coloidal
conocida como matriz mitocondrial, la cual es muy
rica en enzimas (que realizarán el ciclo de Krebs),
presenta un ADN circular y algunos ribosomas (55S).
Mitocondrias
Respiración celular
Proceso intracelular de tipo catabólico y en cadena, donde las
biomoléculas orgánicas energéticas (glúcidos, lípidos y aminoácidos) se
transforman en biomoléculas inorgánicas más simples (H2O y CO2).
Cuando los enlaces de estas biomoléculas se rompen, se libera energía
donde un 60% se pierde en forma de calor y el 40% se almacena
temporalmente como ATP. El ATP es la molécula energética utilizada
por la célula en el transporte activo, división celular y movimiento entre
otras funciones.
En las células procariotas se realiza a nivel de citoplasma y mesosomas;
mientras que en las eucariotas se realiza en el citoplasma y
mitocondrias.
Ecuación general:
C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38P ---> 6CO2 + 6H2O + 38ATP
Etapa citosólica
Se realiza en la parte soluble del citoplasma (citosol), donde la
glucosa es degradada en dos piruvatos. A este proceso se le
conoce como glucólisis o glicólisis.
La glucosa se activa utilizando 2 ATP, luego el proceso generará 4
ATP mediante lo que se conoce como fosforilación a nivel de
sustrato. Simultáneamente a la glucólisis se liberan hidrógenos
citoplasmáticos mediante el proceso conocido como
deshidrogenación, los cuales son retenidos por la coenzima
NAD+ que tras recibir 2 H, reduce a NADH + H+.
El ácido pirúvico o piruvato que se forma, puede continuar
participando en reacciones a través de dos vías: anaeróbica o
aeróbica.
Etapa citosólica
Vía anaeróbica: Se da cuando hay escasez o ausencia de O2
citoplasmático.
También se le conoce como vía fermentativa, de ella se conocen
dos formas:
Fermentación láctica: Se realiza en el tejido muscular tras ejercicio
intenso donde el piruvato se reduce a ácido láctico.
Fermentación alcohólica: Ocurre en las levaduras fermentadoras
(vino, pan, cerveza), en las cuales el piruvato produce CO2 y etanol
(C2H5OH).
Vía aeróbica: Se da cuando hay consumo de oxígeno. Los
piruvatos generados ingresan a las mitocondrias atravesando las
dos membranas para llegar a la matriz mitocondrial.
Tipos de fermentación
Fermentación láctica:
Fermentación alcohólica:
etanol
Etapa mitocondrial
Dentro de las reacciones que se dan en la matriz
mitocondrial se pueden diferenciar tres fases:
Descarboxilación y deshidrogenación del piruvato:
El ácido pirúvico pierde carbono en forma de CO2; luego
pierde 2 H que son recibidos por el NAD+, que se reduce a
NADH + H+.
El piruvato (C3) se convierte en acetilo (C2) e
inmediatamente despúes se le acopla la coenzima A (CoA), formándose el acetil-coenzima A.
Etapa mitocondrial
Descarboxilaciones y deshidrogenaciones del acetilo en el
Ciclo de Krebs:
El acetilo es transportado por la coenzima A hacia el Ciclo de
Krebs, donde va ser fijado por el oxalacetato y juntos formarán el
citrato. El Ciclo de Krebs también se conoce como Ciclo del
Ácido cítrico o Ciclo de los ácidos tricarboxílicos.
El citrato es transformado por las enzimas del ciclo, que le van
retirando de manera secuencial dos carbonos en forma de CO2 y
4 pares de H que serán retenidos por 3NAD+ y 1 FAD+, formando
3 NADH2 y 1 FADH2. Adicionalmente se forma una molécula de
GTP que dará origen a 1 ATP.
Luego de todo este proceso, el citrato se ha vuelto a convertir en
oxalacetato y el ciclo se reinicia.
*Los 3 NADH2 y el FADH2 son atraídos a la superficie de la membrana
mitocondrial interna.
Ciclo de Krebs
Etapa mitocondrial
Actividades en la membrana interna:
Cuando el NADH2 o FADH2 se acerca a la membrana, sufrirá la
pérdida de hidrógenos, que se descomponen en H+ y e-. Los H+
quedan en la cámara externa, mientras que los e- saltan hacia la
superficie de la membrana interna, donde son recibidos por
complejos proteicos integrales que forman una cadena
transportadora de electrones; los componentes más importantes
de esta cadena son los citocromos.
El flujo de electrones genera un potencial electrónico que sirve
para introducir H+ de la cámara interna a la externa. Cuando los
e- lleguen al último transportador se unirán al O2.
Los H+ que pasaron a la cámara externa se han acumulado y
generaron un potencial químico. Los protones pasarán hacia la
cámara interna a través del canal protónico de la partícula F
liberando energía. Sobre la superficie de esta partícula se captura
energía en forma de ATP (gracias a la ATP sintetasa), lo que se
conoce como Fosforilación oxidativa.
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