UNIDAD 18: ANABOLISMO

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1 UNIDAD 18: ANABOLISMO ORGANISMOS SEGÚN EL TIPO DE NUTRICIÓN. Tipos de organismos Fuente de carbono Fuente de energía Ejemplos Fotoautótrofos CO 2 Luz Bacterias fotosintéticas, algas y plantas Quimioautótrofos CO 2 Bacterias quimiosintéticas Oxidación de compuestos inorgánicos (NH + 4, NO - (nitrificantes, 2, H 2 S, Fe 2+, sulfooxidantes, H 2 ) ferrooxidantes, etc.) Fotoheterótrofos A partir de moléculas orgánicas Luz Bacterias rojas no sulfúreas. Quimioheterótrofos A partir de moléculas orgánicas Oxidación de moléculas orgánicas, como la glucosa. Bacterias heterótrofas, protozoos, hongos y animales. ANABOLISMO. El anabolismo es la parte del metabolismo en que se produce la síntesis de moléculas complejas a partir de precursores más sencillos (inorgánicos como la fotosíntesis y quimiosíntesis u orgánicos). Las rutas anabólicas son: Endergónicas (necesitan ATP). Reductoras (necesitan poder reductor en forma de NADPH) Ejemplos de procesos anabólicos son la fotosíntesis y la quimiosíntesis. FOTOSÍNTESIS Proceso anabólico que transforma la luz en energía química (ATP) que se utilizará luego para la síntesis de moléculas orgánicas. Tipos de fotosíntesis Donador de electrones Ejemplos Oxigénica El agua cede los electrones y se libera O 2. Cianobacterias. Algas. Plantas. No utilizan H 2 O como donador de electrones, Resto de bacterias Anoxigénica sino H 2 S o algún compuesto orgánico reducido. No libera O 2. fotosintéticas. Página 1 de 6

2 Etapas de la fotosíntesis: Fase lumínica. En los tilacoides de los cloroplastos (o en la mb plasmática de las células procariotas). Se produce la captación de la luz y la formación de ATP y NADPH. Fase oscura. No necesita luz. Síntesis de moléculas orgánicas a partir del CO2 utilizando el ATP y el NADPH obtenidos en la etapa anterior. Ocurre en el estroma del cloroplasto. 1.- FASE LUMÍNICA. Tiene lugar a lo largo de tres procesos: a) Captación de la luz. Por moléculas fotorreceptoras o complejos antena, que están formados a su vez, por un centro de reacción formado por moléculas de clorofila (P700 y P680) y pigmentos accesorios o carotenoides (β-carotenos y xantofilas); y otras proteínas asociadas. Centro de reacción: o Clorofilas (P700 y P680). Complejo antena o Carotenos: β-carotenos y xantofilas. Otras proteínas de las membranas tilacoidales. b) Transporte de electrones dependiente de la luz. - Flujo de electrones abierto: esquema en Z. Se obtiene poder reductor en forma de NADPH. - Flujo de electrones cíclico. No se genera NADPH. c) Síntesis de ATP o Fotofosforilación. La energía que van perdiendo los electrones al descender por la cadena transportadora sirve para bombear protones (H+) desde el interior del tilacoide al estroma. Este gradiente de H+ está acoplada a unas ATP sintetasas que emplea esta energía en la fosforilación del ADP y obtener así ATP. En el flujo de electrones abierto (en Z): fotofosforilación no cíclica. Los electrones circulan desde el H 2 O (donador) hasta es NADP (aceptor final). Página 2 de 6

3 En el flujo de electrones cerrado: fotofosforilación cíclica. Es más primitiva esta forma de obtener ATP y los organismos (bacterias) solo tienen un fotosistema. Fotosíntesis bacteriana: Se lleva a cabo en invaginaciones de la propia membrana plasmática. - Las cianobacterias. Clorofila a. Fotosíntesis oxigénica. Fotofosforilación no cíclica. - Bacterias fotosintéticas. Bacterioclorofilas. Fotosíntesis Anoxigénica y fotofosforilación cíclica (un solo fotosistema). 2.- FASE OSCURA. Consiste en la fijación del CO 2 mediante el ciclo de Calvin o de las pentosas. Consta de 3 fases: 1. Fijación del CO 2 a la ribulosa-1,5-difosfato mediante la rubisco. 2. Reducción del 3-fosfoglicerato a gliceraldehido-3-fosfato (se necesita ATP y NADPH producidos en la etapa lumínica). 3. Regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato. Página 3 de 6

4 A partir del gliceraldehído-3-fosfato se pueden obtener: - Glucosa mediante una ruta inversa a la glucólisis. - Energía mediante la glucólisis. - Precursores metabólicos como el piruvato. - Regenerar la ribulosa-1,5-difosfato. Estequiometría: Para producir una molécula de hexosa (6C) como la glucosa, mediante el ciclo de Calvin, necesitamos: o 6 CO 2. o 6 x 3 ATP = 18 ATP. o 6 x 2 NADPH = 12 NADPH. FOTORRESPIRACIÓN. Cuando la concentración de CO 2 es baja y/o la concentración de O 2 es alta, el O 2 compite con el CO 2 como sustrato de la rubisco que actúa como oxigenasa originando CO 2 y H 2 O, fenómeno conocido como fotorrespiración. Esto disminuye drásticamente la eficacia fotosintética. Esta fotorrespiración es más acusada en plantas de climas calurosos y con elevada insolación que tienen que cerrar los estomas durante el día para evitar pérdidas de agua por evapotranspiración, con lo que se dificulta también la captación de CO 2. Algunas de estas plantas, denominadas C4, solucionan el problema, abriendo los estomas solo por la noche, captan el CO 2 y lo almacenan en forma de malato, que tras una descarboxilación se incorporará al ciclo de Calvin durante el día. Esta fijación del CO 2 es menos rentable pues se gasta más ATP y NADPH, pero compensa las pérdidas que se producirían por fotorrespiración. Factores que influyen en la fotosíntesis: Luz. Aumenta con la intensidad. Distintos pigmentos para captar distintas longitudes de onda. Concentración de CO 2. Aumenta la eficacia hasta la saturación de la rubisco. Temperatura. Se acelera al aumentar la T. Si aumenta mucho, se desnaturalizan las enzimas. Humedad. Si el % de humedad es bajo las plantas cierran los estomas y se produce la fotorrespiración. Concentración de O 2. Si aumenta mucho, la eficacia fotosintética disminuye debido a la fotorrespiración. Página 4 de 6

5 QUIMIOSÍNTESIS. Exclusivo de procariotas. Son autótrofos y utilizan el CO 2 como fuente de carbono. Pero al no tener cloroplastos, no obtienen la energía a partir de la luz, sino de la oxidación de moléculas inorgánicas. Ejemplos: o Bacterias nitrificantes. o Bacterias sulfooxidantes. o Bacterias ferrooxidantes. o Bacterias oxidantes del hidrógeno molecular. BIOSÍNTESIS DE POLISACÁRIDOS. Las plantas, obtienen los monosacáridos, por medio de la fotosíntesis, por el contrario los animales los consiguen por medio del alimento. Los polisacáridos sintetizados por las plantas son sobre todo almidón y celulosa. El principal polisacárido sintetizado por los animales es el glucógeno. Para que se lleve a cabo la polimerización de las glucosas en polisacáridos, éstas deben estar previamente activadas por unión a UTP. (UTP-hexosas). GLUCONEOGÉNESIS. Ruta metabólica inversa a la glucólisis. Es un proceso que requiere energía. Página 5 de 6

6 BIOSINTESIS DE LÍPIDOS Los ácidos grasos se forman a partir del acetil-coa que sale de la mitocondria hacia el citoplasma y se condensa con otras moléculas de malonil-coa (2C), hasta formar una cadena de ácido graso. Los triglicéridos (grasas) se formarán por la esterificación de la glicerina con 3 ácidos grasos en el citoplasma. BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS La síntesis del esqueleto carbonado a partir de precursores metabólicos (oxalacetato, α-cetoglutarato, piruvato, etc.) Incorporación del grupo amino (NH 2 ) mediante: Las plantas a partir del NO 3 - que reducen hasta NH 2. Las bacterias, también a partir de NO 2 -, NH 3 e incluso N 2. Los animales mediante reacciones de Transaminación (a partir de la ingesta de otros aminoácidos) Página 6 de 6

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