Pregunta 5

5) METABOLISMO CELULAR A) Fotosíntesis ¿qué sucede en la fase luminosa y en la fase obscura y como se van formando las moléculas de azúcar B) Glicósis ¿cómo se forman 2 ATPS? C) ciclo de Krebs ¿cómo se van liberando iones y CO2y qué sucede en la quimioósmosis para formar hasta 36 ATPS? A) a) La fase luminosa, fase clara, fase fotoquímica o reacción de Hill es la primera etapa de la fotosíntesis, que convierte la energía solar en energía química. La luz es absorbida por complejos formados por clorofilas y proteínas. Estos complejos clorofila-proteína se agrupan en unidades llamadas fotosistemas, que se ubican en los tilacoides (membranas internas) de los cloroplastos. Se denomina fase luminosa o clara, ya que al utilizar la energía lumínica, sólo puede llevarse a cabo en condiciones de alta luminosidad, ya sea natural o artificial. b) La fase oscura de la fotosíntesis son un conjunto de reacciones independientes de la luz (mal llamadas reacciones oscuras porque pueden ocurrir tanto de día como de noche) que convierten el dióxido de carbono y otros compuestos en glucosa. Estas reacciones, a diferencia de las reacciones lumínicas (fase luminosa o fase clara), no requieren la luz para producirse (de ahí el nombre de reacciones oscuras). Estas reacciones toman los productos de la fase luminosa (principalmente el ATP y NADPH) y realizan más procesos químicos sobre ellos. Las reacciones oscuras son dos: la fijación del carbono y el Ciclo de Calvin. Las cuales se muestran a continuación: Fijación del carbono La fijación del carbono es el primer paso de las reacciones oscuras. El carbono proveniente del CO2 es "fijado" dentro de un gran carbohidrato. Tres pueden ser los caminos (procesos) que existen para que este tipo de reacción ocurra: Fijación del carbono C3 (la más común), fijación del carbono C4, y CAM. • La fijación del carbono C3 ocurre como el primer paso del ciclo de Calvin en todas las plantas. La enzima RuBisCO cataliza la reacción entre la ribulosa bisfosfato (una pentosa, es decir un monosacárido de 5C) con el CO2, para crear 1 molécula de 6 carbonos, que es inestable y se separara en 2 moléculas de fosfoglicerato que contienen 3 átomos de carbono cada una. • En las plantas C4, el dióxido de carbono, en vez de ingresar inmediatamente al ciclo de Calvin, reacciona con el fosfoenolpiruvato por acción de la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa originando oxalacetato, que es convertido posteriormente en malato. El malato es llevado a las células de la vaina, en donde es descarboxilado, produciendo el CO2 necesario para el ciclo de Calvin, además de piruvato. • Las plantas CAM realizan un proceso similar; se la en las crasuláceas que, como adaptación a a ambientes desérticos; estas plantas cierran sus estomas de día y por tanto no podría captar CO2 para realizar la fotosíntesis; lo absorben por la noche, cuando los estomas se abren y lo incorporan, como en las plantas 4 al fosfoenolpiruvato que acaba transformándose en malato. El malato suministra, durante el día, el CO2 necesario para el ciclo de Calvin.

Ciclo de Calvin El ciclo de Calvin es el proceso en el cual el dióxido de carbono se incorpora ribulosa bisfosfato que acaba rindiendo una molécula neta de glucosa, que la planta usa como energía (respiración mitocondrial) y como fuente de carbono, y de la cual depende la mayor parte de la vida en la tierra. c)Las moléculas de azúcar se comienzan a formar en el ciclo de Calvin y lleva el siguiente procedimiento: Este ciclo comienza con una pentosa, la ribulosa-1,5-fosfato, que se carboxila con el CO2, y se descompone en dos moléculas de ácido-3-fosfoglicérico. Con el gasto de un ATP, el ácido-3-fosfoglicérico se fosforila en ácido-1,3bifosfoglicérico. Éste se reduce con el NADPH, y se libera una molécula de ácido fosfórico, formándose el gliceraldehido-3-fosfato. La molécula formada puede seguir ahora dos vías: una es dar lugar a más ribulosa-1,5-fosfato para seguir el ciclo, y la otra es dar lugar a los distintos principios inmediatos: glucosa o fructosa, almidón y a partir de ellos los demás glúcidos, y los lípidos, proteínas y nucleótidos que requiere la célula B) GLICÓSIS Por cada molécula de glucosa degradada se forman 2 de piruvato. se invierten 2 ATP en la fase preparatoria y se forman 2 ATP por cada piruvato en la fase de beneficios. Ademas la oxidación del gliceraldehido-3-P produce NADH; luego por cada glucosa degradada se generan 2 ATP + 2 NADH - Balance global: Glucosa + 2 ADP + 2 NAD+ ------> 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH - Recordar que cada NADH citoplasmático que entre en la cadena respiratoria mitocondrial producirá 3 ATP. - Balance energético: Glucosa + 2 ADP + 2 NAD+ ------> 2 piruvato + 8 ATP C) CICLO DE kREBS 1) Oxidación de los ácidos grasos: cada molécula de ácido graso en forma de molécula activada como acil_Co-A es hidrolizada por completo por un ciclo de reacciones que cada vez elimina dos átomos de carbono utilizadas para la formación del acetil_CoA. En este proceso también se produce una molécula de NADH y otra de FADH2. Las acil_CoA_sintetasas de la membrana externa de la mitocondria transforman los ácidos grasos en acil_CoA que pasa al espacio intermembrana, proceso que necesita gasto de ATP. La carnitin acil_transferasa_A que es una enzima ubicada en la membrana interna mirando al espacio intermembrana, va catalizar la transferencia del acil_CoA a la carnitina, formándose acil_carnitina y liberándose el Coa que sale por difusión fuera de la mitocondria y se vuelve a unir a jóvenes ácidos grasos. La acil_carnitina va a atravesar la membrana interna hacia matriz mediante una proteína transportadora específica. En la matriz, la acil_carnitina es escindida en carnitina y acil_CoA gracias a la carnitin_aciltransferasa_B que es una

enzima de la membrana interna que mira hacia matriz. La carnitina difunde a través de la membrana interna mediante un transportador específico y será reutilizada en el espacio intermembrana. En la matriz mitocondrial, el acil_CoA sufre la beta_oxidación, formándose acetil_CoA. Por otro lado, mediante la glucolisis en el citoplasma, se obtiene ácido pirúvico a partir de la glucosa. Este ácido pirúvico pasa a la matriz mitocondrial donde es transformado en acetil_CoA mediante lo complejo enzimático piruvato_desidroxenasa. En una segunda fase, el acetil_CoA entra en el ciclo de krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos, oxidándose a CO2 y generando NADH H y FADH2. El acetil reacciona con el ácido oxalacético utilizando una molécula de agua y formando ácido cítrico y liberándose CoA. El siguiente paso ocurre en dos etapas. Primero se libera una molécula de agua y después se utiliza otra nueva formándose ácido isocítrico. En el siguiente paso se desprende una molécula de CO2 con el paso acoplado de una molécula de NAD a NADH H y obtenemos el ácido alfa_cetoglutárico. En el siguiente paso se libera otra molécula de CO2 y se forma NADH H . Se añade una molécula de CoA formándose el subccinil_CoA. Después el subccinil_CoA va a liberar el CoA en un proceso que es energéticamente favorable y conlleva a la síntesis de una molécula de GTP (GDP P = GTP). Este GTP se va hidrolizar y la energía liberada en esta reacción se utiliza en la formación de una molécula de ATP, en este proceso obtenemos ácido subccínico. El siguiente paso es una doble deshidroxenación del ácido subccínico que formará ácido fumárico acoplado con el paso de una molécula de FAD a FADH2. Al ácido fumárico se le añade una molécula de agua formándose el ácido málico. El último paso es una desidrogenación del ácido málico para formar el ácido oxalacético, reacción acoplada al paso de una molécula de NAD a NADH H.

2) Quimioósmosis