Tutoría 4: Unidad 2, Capítulos 2 y 3

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1 Tutoría 4: Unidad 2, Capítulos 2 y 3 Una de las alternativas que, desde, te ofrecemos para acompañarte en el estudio de esta materia, son las tutorías presenciales. En el campus encontrarás el Cronograma de tutorías que te da información sobre los horarios y las sedes donde se dictan, y también los temas del programa que se van a tratar semana a semana. Para que puedas aprovecharlas es muy importante que concurras con los textos leídos. Aquí presentamos algunos de los temas que trabajaremos en ese momento. FOTOSÍNTESIS Ecuación general luz CO 2 + H 2 O GLUCOSA + O 2 - es un proceso anabólico y endergónico; - es un proceso de óxido-reducción (un compuesto se oxida cuando cede electrones y H +. Un compuesto se reduce cuando gana electrones y H + ). Considerando la ecuación general, el H 2 O se oxida y forma O 2 (sus electrones se usarán para formar glucosa luego) y el CO 2 se reduce y forma glucosa. Etapas de la fotosíntesis 1) Etapa fotodependiente: - las clorofilas de ambos fotosistemas absorben la energía de la luz y pasan a un estado energéticamente muy alto. Como consecuencia se desprenden electrones de dichos fotosistemas (fotooxidación). - Los electrones desprendidos del fotosistema I tienen como aceptor final al NADP+ que se reduce a NADPH + H +. El fotosistema I queda con déficit de electrones.

2 - Los electrones desprendidos del fotosistema II se transfieren por una cadena de transporte de electrones que va del fotosistema II al I. Se cubre así el déficit de electrones del fotosistema I. Este recorrido de los electrones entre ambos fotosistemas permite la síntesis de ATP (modelo quimioosmótico). - El déficit de electrones en el fotosistema II es compensado con electrones que provienen de la fotólisis del H 2 O. Por este mecanismo el H 2 O se oxida y forma O 2 liberado a la atmósfera. Modelo quimioosmótico: Cuando hay un transporte de electrones a lo largo de una cadena transportadora, los electrones en su trayecto liberan energía. Esa energía es utilizada para transportar H + generando así un gradiente de H + (los H + se concentran de un lado de la membrana). La energía de ese gradiente se utilizará para la síntesis de ATP. De esto se ocupa el complejo ATP sintetasa. Resumen de sustratos y productos: NADP+ NADPH + H+ Membrana tilacoidal (euca) ADP + P ATP Membrana plasmática (proca) H 2 O O 2 2) Etapa fotoquímica: Consiste en una serie compleja de reacciones químicas encadenadas en forma de ciclo. Es decir que se parte de cierto compuesto y, al finalizar el ciclo, se debe formar el mismo compuesto de partida. Este ciclo es el Ciclo de Calvin. Comienza con la reacción entre ribulosa 1-5 di fosfato con CO 2 (fase de fijación). Se forma otra molécula (PGA) que con gasto de energía del ATP y electrones provistos por el NADPH formará otra molécula, PGAL (fase de reducción). Algunos PGAL se utilizan para regenerar ribulosa 1-5 difosfato (fase de regeneración) y otros, para la síntesis de otras moléculas como la glucosa. 2

3 Resumen de sustratos y productos: NADPH + H + NADP + Estroma (euca) ATP ADP + P Citoplasma (proca) CO 2 Glucosa Integración de las etapas fotodependiente y fotoquímica 3

4 RESPIRACION CELULAR Ecuación general GLUCOSA + O 2 CO 2 + H 2 O - es un proceso catabólico y exergónico; - es un proceso de óxido-reducción. Considerando la ecuación general, la glucosa se oxida y forma CO 2 y el O 2 se reduce y forma H 2 O. Etapas de la respiración celular aeróbica, o sea en presencia de O 2 1) Glucólisis: degradación parcial de la glucosa (molécula de 6 carbonos) a 2 ácidos pirúvicos (molécula de 3 carbonos). Consiste en una serie de reacciones encadenadas. Hay reacciones de oxidación (cuyos electrones se utilizan para reducir NAD a NADH), reacciones en las que se requiere energía (que se obtiene del ATP) y reacciones en las que se libera energía (que se utiliza para formar ATP). Es un proceso que ocurre en todos los tipos de células (universal). Glucosa 2 Ácido Pirúvico Citoplasma 2 NAD + 2 NADH + H + 2 ADP + P 2 ATP 2) Descarboxilación oxidativa: cada ácido pirúvico se oxida originando acetilo (dos carbonos) y los electrones liberados pasan al NAD + que se reduce a NADH + H +. El acetilo se transfiere a la coenzima A formando así acetil-coa. Además de oxidarse, el ácido pirúvico pierde un átomo de carbono en forma de CO 2. (Aclaración: en el siguiente cuadro se tiene en cuenta lo que ocurre con 1 ácido pirúvico. Hay que recordar que por glucosa original hay 2 ácidos pirúvicos) Ácido Pirúvico Acetil-Coa Matriz mitocondrial (euca) CO 2 Citoplasma (proca) NAD + NADH + H + 3) Ciclo de Krebs: conjunto de reacciones encadenadas en forma de ciclo. Se produce la oxidación completa de cada acetil-coa. Los electrones liberados se utilizan para reducir al NAD + a NADH + H + y también al FAD + a FADH 2. También hay liberación de energía que es utilizada para sintetizar GTP. En este ciclo se liberan también 2 CO 2 a la atmósfera. (Aclaración: en el siguiente cuadro se tiene en cuenta lo que ocurre con 1 acetil-coa. Recordar que por cada glucosa original se formaron 2 acetl-coa) Acetil-Coa 2 CO2 Matriz mitoc (euca) 3 NAD + 3 NADH + H + Citoplasma (proca) 1 FAD + 1 FADH 2 1 GDP + P 1 GTP 4

5 4) Cadena respiratoria: todas las moléculas de NADH + H + y de FADH 2, formadas hasta el momento, se oxidan (formando entonces NAD + y FAD + ). Esos electrones pasan por una serie de complejos transportadores de electrones (la cadena respiratoria), siendo el último aceptor de esos electrones al final de la cadena el O 2, que entonces se reduce y forma H 2 O. (Aclaración: en el siguiente cuadro no se precisa la cantidad de NADH + H + y FADH 2 pero correspondería a todos los formados y acumulados hasta el momento) NADH + H + NAD + Membrana interna mitoc. (euca) FADH 2 FAD + Membrana plasmática (proca) O 2 H 2 O 5) Fosforilación oxidativa (síntesis de ATP): a medida que los electrones son transportados en la cadena respiratoria, liberan energía. Esa energía (y de acuerdo con la hipótesis o modelo quimioosmótico) se utiliza para transportar H+ formando un gradiente de H+. La energía de ese gradiente se emplea luego para formar ATP. En este proceso participa la ATP sintetasa. ADP + P ATP Membrana interna mitoc. (euca). Membr.plasm.(proca) Rendimiento energético: una molécula de glucosa sometida a respiración celular aeróbica rinde un total de 38 moléculas de ATP. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa 5

6 El Ciclo de Krebs como nudo metabólico: de la degradación de glucosa se obtiene acetil-coa como ya vimos, que ingresará al ciclo de Krebs y luego continuará la cadena respiratoria y fosforilación oxidativa. Pero de la degradación de otras moléculas, también se obtiene acetil-coa que seguirá ese mismo camino. De la degradación de los ácidos grasos y de las proteínas también se genera acetil-coa y todo acetil-coa ingresará entonces a Krebs. Vías anaeróbicas: la fermentación Implica una degradación y oxidación parcial de la glucosa, que entonces no es degradada completamente como en la respiración celular aeróbica. Tiene como obetivo la reoxidación del NADH + H +. Un fermentador hace primero glucólisis y luego fermenta el ácido pirúvico. O sea que un fermentador obtiene el ATP de la glucólisis. Hay dos tipos de fermentación: Fermentación alcohólica: el ácido pirúvico se reduce a etanol (los electrones para eso provienen del NADH + H + que se oxida a NAD + ). Se da en algunas bacterias y hongos. Fermentación láctica: el ácido pirúvico se reduce a ácido láctico (los electrones para eso provienen del NADH + H + que se oxida a NAD + ). Se da en algunas bacterias, en células musculares, en glóbulos rojos. Rendimiento energético: a un individuo que hace fermentación, una molécula de glucosa le rinde 2 ATP (provenientes de la glucólisis). Integración respiración celular y fermentación 6