PREGUNTAS
METABOLISMO (ANABOLISMO)
1.- ¿Cómo y cuándo tiene lugar la
descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis? ¿Cuáles son sus
consecuencias?
Se
hidroliza la molécula de agua en la fotosíntesis oxigénica, más concretamente
en la fase luminosa acíclica ya que es la fase en la que participa el
Fotosistema II. La molécula se rompe obteniendo 2H+, 2é y un poco de oxígeno,
liberando este último al medio y utilizando los protones para obtener energía
(ATP-sintetasa).
2.- Cloroplastos y fotosíntesis.
A) Durante el proceso fotosintético,
coexisten un flujo cíclico y un flujo no cíclico de electrones. Exponga
brevemente el sentido fisiológico de cada uno de ellos y cuáles son sus
componentes principales.
B) Existen algas procarióticas
(cianobacterias) que carecen de cloroplastos y sin embargo realizan el proceso
fotosintético de forma similar a como lo realizan las plantas superiores. ¿Cómo
es posible?
a)
Dentro de la fase luminosa se distinguen las fases acíclica y cíclica. Lo que
principalmente se obtiene en la fase no cíclica es gran cantidad de ATP para
utilizarla en la fase oscura, poder reductor en forma de NADPH y romper las
moléculas de agua. Los componentes principales son el Fotosistema I y II, el
ATP-sintetasa y diferentes elementos del tilacoides.
Por
otro lado, en la fase luminosa cíclica, la principal función es obtener la
pequeña cantidad de ATP que se necesita para la fase oscura (aparte de la fase
luminosa acíclica). Solo tiene como componentes principales el Fotosistema I y
la ATP-sintetasa.
b) El
principal componente de los cloroplastos son los pigmentos fotosintéticos
situados en el tilacoides de estos en las plantas. Las cianobacterias poseen
también otro tipo de pigmentos fotosintéticos (ficocianina y ficoeritrina
además de clorofilas y carotenoides) en los tilacoides.
3.- Explique brevemente la finalidad que
tienen los siguientes procesos:
- metabolismo - Respiración celular
- Anabolismo - Fotosíntesis
- Catabolismo
-El
metabolismo tiene como finalidad la transformación de unas biomoléculas en
otras, obteniendo asía materia y energía. Dentro de este encontramos la
respiración celular que tiene de objetivo obtener gran cantidad de energía quen
es precisada por la célula.
-La
finalidad del anabolismo es construir moléculas más complejas a partir de otras
más sencillas y, a su vez encontramos la fotosíntesis, por el cual se pretende
convertir la energía luminosa en química.
-El
catabolismo tiene como función destruir la materia, es decir, convertir las
moléculas más complejas en otras más sencillas obteniendo energía.
4.- Defina: Fotosíntesis, fotofosforilación,
fosforilación oxidativa y quimiosíntesis.
La
fotosíntesis es un proceso que ocurre en las plantas algas y bacterias, gracias
a los pigmentos fotosintéticos presentes en estas y tiene como objetivo
convertir la energía luminosa en energía química.
La
fotofosforilación es una proceso en el que, a partir de la energía de un fotón,
se consigue crear una molécula de ATP y H2O partiendo de una molécula de ADP +
fósforo. Esto ocurre en la fotosíntesis, más concretamente en la fase acíclica
y cíclica de la fase luminosa.
La
fosforilación oxidativa es un proceso que tiene como función la obtención de
ATP a partir de ADP unido al fósforo. Esto sucede gracias a que los protones se
mueven en el interior de una proteína llamada ATP-sintetasa.
Por
último, está un proceso para la síntesis de ATP a partir de la energía
desprendida de las reacciones de oxidación de algunas sustancias inorgánicas. Este
proceso se llama quimiosíntesis.
5.- Anabolismo y catabolismo. Citar dos
ejemplos de cada uno de estos procesos y en qué orgánulos celulares se producen.
-Catabolismo:
Por
respiración podemos citar el siguiente ejemplo. La glucosa se convierte en ácido
pirúvico por la glucólisis en el citoplasma, este se convierte en Acetil- CoA y
entra al ciclo de Krebs en la mitocondria (matriz mitocondrial), donde
finalmente se obtiene energía en la membrana interna mitocondrial.
La
fermentación también forma parte del catabolismo. Por ejemplo, la glucosa se
convierte en etanol en el citoplasma, llamado este proceso fermentación
alcohólica.
-Anabolismo:
La
fotosíntesis convierte la energía luminosa en química. Como ejemplo tenemos a
las plantas, que realizan este proceso en los cloroplastos de sus células
gracias a los pigmentos fotosintéticos. Participan sobre todo ambos tilacoides,
de grana y estroma.
También
tenemos la quimiosíntesis que se realiza en el citoplasma y las membranas de
las bacterias.
6.- Un proceso celular en eucariota genera
ATP y NADPH (H) con producción de oxígeno por acción de la luz sobre los
pigmentos. ¿De qué proceso se trata? ¿Para qué se utiliza el ATP y el NADPH
formados? ¿Participan los cloroplastos? (indicar brevemente cómo).
Se trata
de la fotosíntesis, más concretamente este ATP, NADPH + H y O2 se genera en la
fase luminosa acíclica. Esta energía y poder reductor lo utiliza la célula
eucariota para realizar la fase oscura de la fotosíntesis, sintetizando
moléculas orgánicas. Ambos procesos ocurren en los cloroplastos. En las fases
luminosas se obtiene la energía gracias al Fotosistema I (tilacoides de estroma
y Fotosistema II (tilacoides de grana). En la fase no cíclica captan la luz y
tras generar un flujo de protones producen ATP y NADPH + H. En la no cíclica
también se producen protones y con ello ATP. Por otro lado la oscura ocurre solo
en los tilacoides de grana, gracias al ciclo de Calvin.
8.- De los siguientes grupos de organismos,
¿Cuáles llevan a cabo la respiración celular? ¿Cuáles realizan la fotosíntesis
oxigénica?: algas eucariotas, angiospermas, cianobacterias (cianofíceas),
helechos y hongos.
Respiración
celular: Algas eucariotas, helechos y hongos.
Fotosíntesis
oxigénica: Algas eucariotas, angiospermas, cianobacterias (cianofíceas),
helechos y hongos.
9.- Del orden de un 50 % de la fotosíntesis
que se produce en el planeta es debida a la actividad de microorganismos.
Indique en qué consiste el proceso de la fotosíntesis. ¿Cuáles son los
sustratos necesarios y los productos finales resultantes?
El anabolismo
fotosintético es un proceso por el cual se obtiene energía química a partir de
energía luminosa gracias a los pigmentos fotosintéticos de las plantas, algas,
cianobacterias y bacterias fotosintéticas. Hay dos tipos de fotosíntesis, la
oxigénica necesita como sustrato H2O y la energía luminosa de fotones y se obtiene ATP (el poder reductor se va
reutilizando de la fase luminosa a la fase oscura y viceversa). Por otro lado
la anoxigénica necesita H2S, requiriendo también NADPH y ATP, obteniendo iones
nitrato o sulfato.
10.- Describe la fase luminosa de la
fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosintético global.
La
primera fase de la fotosíntesis es la fase luminosa. Dentro de esta se
distinguen una fase no cíclica (donde se obtiene la mayoría de la energía) y
otra cíclica. Fase acíclica: El fotosistema I recibe luz en forma de fotón,
cediendo electrones al primer aceptor de estos. También ocurre la fotólisis en
consecuencia, para reponer esa pérdida de protones (consiste en la hidrólisis
del agua). Se quedan dos protones en el interior del tilacoide y esos
electrones van pasando de un aceptor a otro hasta llegar al Fotosistema I
(sirven de repuesto ya que a este fotosistema también incide un fotón,
perdiendo electrones), donde pasan otros dos protones al interior del
tilacoide. Los protones del interior de tilacoide se convierten en ATP gracias
a la ATP-sintetasa y cuando el Fotosistema I cede electrones al aceptor, se
produce un NADPH+H. Fase cíclica: Al incidir un fotón en el Fotosistema I, se
genera un flujo de electrones, que hace que haya protones en consecuencia.
Estos protones generan un gradiente electroquímico, generando ATP gracias a la
ATP-sintetasa.
El
aporte fotosintético global es que se genera ATP suficiente para que se produzca
la fase oscura, además de NADPH+H.
11.- ¿Qué es un organismo autótrofo
quimiosintético?
Un
organismo autótrofo quimiosintético son aquellos seres vivos que sintetizan
moléculas orgánicas sencillas a partir de moléculas inorgánicas, gracias a la
energía procedente de reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos. Estos
organismos son las bacterias quimiosintéticas.
14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo
antena y centro de reacción. Función y localización.
El
complejo antena se encarga de captar la energía luminosa del sol, excitándose y
transmitiendo esta energía de excitación de unas moléculas a otras hasta
cederla al primer aceptor de electrones. Se localiza en la parte superior de
los fotosistemas.
El
centro de reacción, pigmento diana, se encarga de recibir la energía de
excitación que el complejo antena ha ido cediendo, y transfiere sus electrones
al primer aceptor de é, que los cederá a su vez a otra molécula externa. Se
localiza en el centro del fotosistema y tiene clorofila a.
15.- Compara: a) quimisíntesis y fotosíntesis
b) fosforilación oxidativa y fotofosforilación
a) Tanto
la quimiosíntesis como la fotosíntesis son dos tipos de anabolismo autótrofo,
ya que transforman moléculas inorgánicas en moléculas orgánicas sencillas. Sin
embargo, el anabolismo fotosintético utiliza la energía luminosa para convertirla
en química y poder realizar este proceso, al contrario que la quimiosíntesis,
que utiliza la energía que es desprendida de la reacciones de oxidación de
compuestos inorgánicos.
b) Ambos
son procesos relacionados con las moléculas energéticas de los organismos. La
fosforilación oxidativa forma parte del catabolismo, más concretamente de la
cadena transportadora de electrones, y la fotofosforilación forma parte del
anabolismo (ambas fases luminosas de la fotosíntesis). También se puede
observar que el primer proceso sirve para sintetizar una molécula de ATP a
partir de la unión del ADP + P, al contrario que la fotofosforilación.
16.- La vaca utiliza los aminoácidos de la
hierba para sintetizar otras cosas, por ejemplo la albúmina de la leche
(lactoalbúmina). Indica si este proceso será anabólico o catabólico. Razona la
respuesta.
Este será un proceso anabólico, ya que la
vaca transforma un compuesto orgánico en otro mucho más complejo, como es la
albúmina de la leche (lactoalbúmina).
18.- ¿En qué lugar de la célula y de qué
manera se puede generar ATP?
El ATP
se puede generar desde:
-La
glucólisis en el catabolismo (citosol).
-El
ciclo de Krebs del catabolismo en forma de poder reductor (matriz
mitocondrial).
-Cadena
transportadora de electrones en la membrana interna de la mitocondria, gracias
a la ATP-sintetasa, convirtiendo el poder reductor obtenido en el catabolismo
en ATP.
-En las
fermentaciones (citosol).
-Catabolismo
lípidos, aminoácidos y ácidos nucleicos (citosol).
-En la
fase luminosa (acíclica y cíclica) por la fotofosforilación del ADP (cloroplastos).
-En el
Ciclo de Calvin (cloroplastos).
-En la
quimiosíntesis de las bacterias en forma de ATP o poder reductor.
-En el
anabolismo de los glúcidos en forma de poder reductor (citosol).
-En la
síntesis de glicerina (citosol).
19.- Papel del acetil-CoA en el metabolismo.
Posibles orígenes del acetil-CoA celular y posibles destinos metabólicos
(anabolismo y catabolismo). Principales rutas metabólicas que conecta.
El principal
papel del Acetil-CoA es la entrada de algunos a la mitocondria, así como la
salida. Este puede proceder del ácido pirúvico de la glucólisis, del ácido
cítrico a través de la hélice de Lynen convirtiéndose en Acil-CoA, de los
aminoácidos y de un ácido graso (de Acil-CoA a Acetil-CoA). En el catabolismo
puede entrar al Ciclo de Krebs uniéndose al ácido oxalacético (proviniendo de
la glucólisis, hélice de Lynen o la transaminación de los aminoácidos). En el
anabolismo puede proceder de los glúcidos (un compuesto del Ciclo de Krebs a
partir del Acetil-CoA unido al ácido oxalacético) y en los lípidos sirve de
iniciador. Conecta la glucólisis, la síntesis de lípidos y proteínas con el
ciclo de Krebs.
23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la
fotosíntesis? ¿Qué enzima cataliza esta reacción? ¿A qué moléculas da lugar?
La
ribulosa-1,5-difosfato acepta CO2 en el Ciclo de Krebs, siendo catalizada la
reacción por la enzima ribulosa-difosfato-carboxilasa-oxidasa (rubisco). Da
lugar a un compuesto inestable de 6 átomos de carbono, que se disocia en el
ácido-3-fosfoglicérico.
24.- Indique cuál es el papel biológico del
NAD, NADH + H. en el metabolismo celular. Escriba tres reacciones en las cuáles
participe.
El NAD+
es un aceptor de hidrógenos y está en forma de coenzima reducida, sin embargo
el NADH+H es una coenzima reducida que ya ha aceptado los protones y es un
poder reductor, que puede ser convertido en energía. En el Ciclo de Krebs entra
tres veces en forma de NAD para convertirse en tres NADH+H. Estos NADH+H van a
la cadena transportadora de electrones, donde gracias a los grandes complejos
proteicos se convierte en ATP. En la quimiosíntesis se obtiene NADH+H en la
primera fase ya que se provoca un transporte inverso de electrones.
25.- Explique brevemente el esquema
siguiente:
En la
fotosíntesis (anabolismo autótrofo) el CO2 se une a la ribulosa-1,5-difosfato
dando lugar a un compuesto inestable (6 C) y después al
ácido-1,3-difosfolricérico, que siguiendo elm Ciclo de Calvin puede convertirse
en el gliceraldehído-3-fosfato, retornando este otra vez a la
ribulosa-1,5-difosfato. En este proceso se desprende 2 NADP+ y 2 ADP+Pi. El
gliceraldehído-3-fosfato puede seguir varias rutas: almidón, ácidos grasos,
aminoácidos o glucosa y fructosa (monosacáridos).
26.- Bioenergética: a) Defina los conceptos
de: fosforilación a nivel del sustrato, fotofosforilación y fosforilación
oxidativa. b) ¿En qué niveles celulares se produce cada uno de dichos
mecanismos y por qué?
a) Fosforilación
a nivel de sustrato: Proceso catabólico por el que se sintetiza el ATP gracias
a la energía liberada de una biomolécula, ya que se rompe un enlace con
energía.
Fotofosforilación:
Proceso anabólico en el que se une un ADP a un fosforo inorgánico formando un
ATP, gracias al movimiento de protones en el interior de la proteína ATP-sintetasa.
Fosforilación
Oxidativa: Proceso catabólico en el que se une un ADP a un fosforo inorgánico formando
un ATP, gracias al movimiento de protones en el interior de la proteína ATP-sintetasa.
b) La
fosforilación a nivel de sustrato se produce en la glucólisis y en el Ciclo de
Krebs porque entra ADP a las reacciones y se une al Pi formando ATP.
La fotofosforilación
se produce en la fase luminosa acíclica y cíclica de la fotosíntesis por la
acción de la ATP-sintetasa.
La
fosforilación oxidativa se produce en la cadena transportadora de electrones por
la acción de la ATP-sintetasa.
28.- ¿Qué tipos y cuántas moléculas se
consumen y se liberan en cada una de las vueltas de la espiral de Lynen en la
B-oxidación de los ácidos grasos?
Encada vuelta de la hélice de Lynen se parte del ácido
graso, se consumen 2 ATP y se libera 1 AMP+2PPi, se consume un FAD y se libera
un FADH2 8poder reductor), se consume un H2O y una CoA (coenzima) y se consume un NAD para liberar un NADH+H (poder
reductor).
30.- ¿Cuál es la primera molécula común en
las rutas catabólicas de los glúcidos y los lípidos? ¿Cuál es el destino final
de dicha molécula en el metabolismo?
La
primera molécula común es el Acetil-CoA y el destino de ambas es entrar al
ciclo de Krebs uniéndose al ácido oxalacético.
31.-
Ciclo de Calvin: concepto, fases y rendimiento neto
Proceso anabólico de la fotosíntesis. Se produce en la
fase oscura, sintetizando compuestos de carbono y tiene dos fases: la fijación
del dióxido de carbono y la reducción del CO2 fijado. El rendimiento es de un
ADP.
35.- La siguiente molécula representa el
acetil CoA: H3 C-CO-S-CoA.
a) ¿En qué rutas metabólicas se origina y en
cuáles se utiliza esta molécula?
b) De los siguientes procesos metabólicos:
Glucogénesis, fosforilación oxidativa y B-oxidación, indica:
- Los productos finales e iniciales.
- Su ubicación intracelular.
a) Se
origina en la glucólisis, hélice de Lynen y la síntesis de aminoácidos. Y se
utiliza en el Ciclo de Krebs.
b)
Glucogénesis: de ácido graso a ácido fosfoenolpirúvico. Se produce en el citosol.
Fosforilación
oxidativa: de ADP a ATP. Se produce en la mitocondria.
B-oxidación:
de ácido graso a acetil-CoA. Se produce en el citosol.
36.- En el siguiente diagrama se esquematiza
el interior celular y algunas transformaciones de moléculas que se producen en
diferentes rutas metabólicas:
a) ¿Qué es el metabolismo? ¿Qué entiendes por
anabolismo y catabolismo? ¿Cómo se relacionan el anabolismo y el catabolismo en
el funcionamiento de las células? ¿Qué rutas distingues? (Cita sus nombres e
indica, si existen, cuáles son los productos inicial y final de cada una de
ellas).
b) ¿Qué compartimentos celulares intervienen
en el conjunto de las reacciones? (Indica el nombre de los compartimentos y la
reacción que se produce en cada uno de ellos).
a) El metabolismo celular es el conjunto de las
reacciones que se producen en nuestro organismo, transformando estas unas
moléculas a otras, liberando materia y energía. El catabolismo es la oxidación
de compuestos, transformando moléculas orgánicas complejas en otras más
sencillas, al contrario que el anabolismo, que son reacciones de reducción
donde se convierten moléculas orgánicas más sencillas a otras más complejas. La
energía que desprende en el catabolismo es utilizada en el anabolismo, al igual
que algunos compuestos. Glucólisis (glucosa-ácido pirúvico), fermentación
láctica (ácido pirúvico-lactato), Ciclo de Krebs (acetil-CoA+ácido oxalacético)
y la cadena transportadora de electrones.
b) En el citosol se produce la glucólisis y la
fermentación láctica. En la matriz mitocondrial se produce el Ciclo de Krebs y
en la membrana interna de este orgánulo se produce la cadena transportadora de
electrones.
40. Metabolismo celular:
-Define los conceptos de metabolismo,
anabolismo y catabolismo.
-¿Son reversibles los procesos anabólicos y
catabólicos? Razone la respuesta.
-El ciclo de Krebs es una encrucijada
metabólica entre las rutas catabólicas y las rutas anabólicas ¿Por qué?
- El metabolismo celular es el conjunto de las
reacciones que se producen en nuestro organismo, transformando estas unas
moléculas a otras, liberando materia y energía.
El
catabolismo es un tipo de reacción metabólica que consiste en la oxidación de
compuestos, transformando moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas.
El
anabolismo es el otro tipo de reacción metabólica que son reacciones de
reducción donde se convierten moléculas orgánicas más sencillas a otras más
complejas.
-No son
reversibles ninguno de los procesos, ya que no se parte de un compuesto, se
obtiene otro y, siguiendo los mismo pasos se vuelve a obtener el primero.
-Al
ciclo de Krebs llegan compuestos procedentes del catabolismo y del anabolismo.
41. Quimiosíntesis: Concepto e importancia
biológica.
La quimiosíntesis es un tipo de anabolismo autótrofo en
el cual se obtienen moléculas orgánicas sencillas a partir de otras inorgánicas
utilizando la energía procedente de las reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos.
Es importante porque las bacterias posibilitan la vida en el planeta con este
proceso, cerrando los ciclos biogenoquímicos.
44.
A) En la figura se indican esquemáticamente
las actividades más importantes de un cloroplasto. Indique los elementos de la
figura representados por los números 1 a 8.
B) Indique mediante un esquema, qué nombre
reciben las distintas estructuras del cloroplasto. ¿En cuál de esas estructuras
tiene lugar el proceso por el que se forman los elementos 4 y 6 de la figura?
¿Dónde se produce el ciclo de Calvin?
C) Explique brevemente (no es necesario que
utilice formulas) en qué consiste el ciclo de Calvin.
a) 1
es CO2, 2 es ribulosa-1,5-difosfato, 3 es ADP, 4 es ATP, 5 es NADP+, 6 es
NADPH, 7 es H2O y 8 es O2.
b)
c) El
Ciclo de Calvin consiste en la unión de la ribulosa-1,5-difosfato con CO2 para
formar un compuesto, que posteriormente a través de muchas transformaciones,
retorna a la ribulosa-1,5-difosfato. Se obtiene con el almidón, ácidos grasos,
aminoácidos, glucosa o fructosa.
46.
a) El Esquema representa un cloroplasto ¿Qué
denominación reciben los elementos in-dicados por los números 1-7?
b) En los cloroplastos, gracias a la luz, se
producen ATP y NADPH. Indique esquemáticamente, como se desarrolla este proceso
c)
Las moléculas de ADN de los cloroplastos y las mitocondrias son mucho más pequeñas
que las bacterias. ¿Contradice este hecho la hipótesis de la endosimbiosis
sobre el origen de las células eucarióticas?
a) 1 es el espacio intermembranoso, 2 es membrana
interna, 3 es membrana externa, 4 es el tilacoide del estroma, 5 es ADN
plastidial, 6 es el estroma y 7 es el tilacoide de grana.
b)
FASE LUMINOSA
Produce
ATP y NADPH
Consume
ADP+Pi y NADP+
FASE
ORCURA
Produce
ADP+Pi y NADP+
Consume
ATP y NADPH
c)
No lo contradice.
47. El
Esquema (misma figura de la página anterior) representa un cloroplasto
a) En el interior de este cloroplasto hay
almidón. Explique, mediante un esquema, como se forma la glucosa que lo
constituye.
b) Indique tres similitudes entre cloroplastos
y mitocondrias.
a) No
sé.
b)
Ambos son orgánulos transductores de energía, tienen membrana interna y externa
y están en las células eucariotas.
