Metabolismo celular

Fotosíntesis

• Es un proceso anabólico que utiliza materia inorgánica para producir materia orgánica simple como monosacáridos, aminoácidos, ácidos grasos y nucleótidos.
• Requiere pigmentos fotosintéticos y energía.
• Se lleva a cabo en plantas, algas y bacterias fotosintéticas (cianobacterias).

Fases de la fotosíntesis

• Fase luminosa: captura la energía luminosa y la convierte en ATP (energía química) y NADPH (poder reductor). La luz incide sobre la clorofila, impulsando la formación de ATP y la ruptura del agua en oxígeno e hidrógeno, que se combina con NADP+ para formar NADPH.
• Fase oscura (Ciclo de Calvin): utiliza la energía del ATP y NADPH para formar compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas.

Localización de la fotosíntesis en las plantas

• Cloroplastos: partes aéreas de las plantas como tallo y hojas

• Membrana tilacoidal: ocurre la fase luminosa

• Estroma: ocurre la fase oscura

• La reacción global de la fotosíntesis convierte la energía solar en energía química.

Fase Luminosa

• Convierte la energía solar en energía química utilizable (ATP) y poder reductor (NADPH).
• El ATP y el NADPH se utilizan durante la fase oscura para la síntesis de glucosa.
• Implica la oxidación (pérdida de electrones) y la reducción (ganancia de electrones).

Localización de la fase luminosa

• Tilacoides: sacos membranosos donde están los fotosistemas, las proteínas de la cadena transportadora de electrones y el complejo enzimático ATP-sintasa. El espacio dentro de los tilacoides se llama lumen o espacio intratilacoidal.

Fotosistemas

• Componentes:
  • Complejo antena: pigmentos (clorofila a, b, carotenos y xantofilas). Capturan fotones y transfieren energía al centro de reacción.
  • Centro de reacción: clorofila a diana. Recibe energía del complejo antena, se excita y libera un electrón.
• Tipos:
  • Fotosistema I (PS I): Clorofila a capta luz de 700 nm.
  • Fotosistema II (PS II): Clorofila a capta luz de 680 nm.

Estroma

• El líquido que rodea los tilacoides, donde se acumulan el ATP y el NADPH después de su formación.

Fotoexcitación

• La clorofila y otros pigmentos fotosintéticos absorben luz a una longitud de onda específica.
• Esta luz excita un electrón en la clorofila, elevándolo a un nivel de energía más alto.

Transferencia de Energía

• La energía liberada por el electrón excitado se transfiere de una molécula de clorofila a otra, aumentando gradualmente la longitud de onda.

Pérdida de un electrón en la clorofila a

• Esta energía llega a la clorofila a en el centro de reacción quien pierde un electrón transferido a un aceptor primario de electrones.
• A partir del PSII, los electrones pasan por:
  • PH (feofitina): realiza fotólisis para obtener energía.
  • PQ (plastoquinona)
  • PQH2 (Plastoquinol): cede electrones al citocromo b6f y libera 2H+ al lumen, creando un gradiente de protones.
  • Cyt b6f (citocromo b6f)
  • PC (Plastocianina): crea un gradiente.
  • PSI: requiere la absorción de otro fotón (700nm).

Fotólisis

• El Fotosistema II (PSII) requiere la fotólisis del agua para reponer los electrones perdidos al absorber la luz.
• Reacción: H2O → 2H+ + 2e- + 0.5 O2
  • 2 protones (H+): se liberan al espacio intratilacoidal, contribuyendo al gradiente de protones.
  • 2 electrones (e-): se transfieren al PSII para reponer los electrones perdidos.
  • Oxígeno (O2): se libera como subproducto.
• La fotosíntesis, antes de evolucionar plantas y cianobacterias, no liberaba oxígeno y utilizaba otros donadores de electrones como el ácido sulfhídrico (H2S).

Fotofosforilación

• Generación de ATP (a partir de ADP y fosfato).
• Durante el transporte de electrones, se libera energía que bombea protones (H+) del estroma al interior del tilacoide, creando un gradiente electroquímico.
• Los protones regresan al estroma a través de las ATPasas, sintetizando ATP a partir de ADP y Pi.

Tipos de Fotofosforilación

• Fotofosforilación Acíclica:
  • Involucra los Fotosistemas I y II.
  • El Fotosistema I pierde electrones que pasan por la cadena de transportadores hasta reducir NADP+ a NADPH + H+.
  • Los electrones perdidos por el Fotosistema I se reemplazan con electrones del agua, gracias al Fotosistema II.
  • Por cada par de electrones, se producen 1 ATP y 1 NADPH + H+. y agua se produce uno tambien
• Fotofosforilación Cíclica:
  • Participa únicamente el Fotosistema I.
  • Los electrones cedidos regresan por la cadena transportadora, liberando energía para sintetizar ATP.
  • No se realiza la fotólisis del agua ni la reducción de NADP+, por lo que no se produce NADPH ni O2, solo se produce ATP.

Fotorreducción

• Después de que los electrones pasen por el PS700, hasta la ferredoxina transmitiendo 2 e-excitados a la NADP+ reductasa.
• NADP++ 2e- + 2H+ → NADPH + H+.

Resultado Fase Luminosa

• Al finalizar tanto el ATP como el NADPH + H+ se acumulan en el estroma para fijar el CO2.

Fase Oscura o Ciclo de Calvin

• Fase independiente de la luz.
• Localización: estroma de los cloroplastos.
• La enzima RuBisCO cataliza la reacción entre CO2 y RuBP.

Fases del ciclo de Calvin

• Fijación del carbono
  • Cada CO2 se une a una RuBP, formando 12 (3PGA).
• Reducción:
  • Necesita energia de ATP y NADPH para convertir el 3-PGA en Gliceraldehído-3-fosfato (G3P). 12 moléculas de 3-PGA (3 carbonos cada una) → 36 carbonos. Se usan 18 ATP y 12 NADPH para transformar el 3-PGA en 12 G3P (cada uno con 3 carbonos)
• Regeneración de RuBP Para que el ciclo continúe, los 6ATP restantes de 18ATP se utilizan para reorganizar los Carbonos y formar 6C02

Vida

• Para que haya vida se necesita:
  • Luz: los organismos autótrofos producen su propio alimento a partir de inorgánica.
• Los organismos autótrofos pueden utilizar 2 tipos de energía:
  • Energía luminosa: A partir luz plantas, bacterias fotosintéticas (cianobacterias) y algas
  • Energía química: obtienen energía de la oxidación de compuestos químicos inorgánicos como el hidrogeno o el azufre. →bacterias quimiosintéticas y arqueas.

Respiración Celular

• Proceso mediante el cual las células obtienen energía a partir de compuestos orgánicos, como la glucosa.
• Esta energía es almacenada en forma de ATP.

ATP

• El ATP (adenosín trifosfato), el ADP (adenosín difosfato) y el AMP (adenosín monofosfato) son nucleótidos que desempeñan un papel fundamental en el metabolismo celular.
• Si se rompe un enlace fosfato (hidrolisis) se libera energía.

Estructura del ATP

• Ácido nucleico con una pentosa (ribosa), 3 fosfatos y una base nitrogenada (Adenina).

Cantidad de energía almacenada

• ATP: es la forma de almacenamiento de energía más alta
• ADP: tiene menos energía almacenada que el ATP
• AMP: menor cantidad de energía almacenada.

Función del ATP

• Actúa como una fuente principal de energía inmediata para las células.
• Cuando se hidroliza a ADP o AMP, se libera energía que se utiliza para llevar a cabo diversas actividades celulares, como la contracción muscular, la síntesis de proteínas y el transporte activo de moléculas a través de las membranas celulares.
• Reciclaje:
  • EI ADP y el AMP pueden ser reciclados para formar ATP por fosforilación
  • ATP → ADP-AMP

Respiración Aeróbica Celular

• Etapas:
  • Citoplasmática: Glucólisis (en el citoplasma de la célula general)
  • Mitocondrial:
    • Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico (en la matriz mitocondrial)
    • Ciclo de Krebs (en la matriz mitocondrial)
    • Fosforilación oxidativa (CTE y Quimiosmosis (ATP sintasa)) (en la membrana interna / crestas mitocondriales)

Glucolisis

• Se degrada una molécula de glucosa en una serie de reacciones con enzimas.
• Ocurre en el citoplasma de la célula.
• Proceso catabólico
• No requiere oxígeno.
• Inversión Inicial de Energía (Activación de la Glucosa)
  • La célula utiliza 2 ATP (adenosín trifosfato para activar la glucosa (C6H1206).
  • Cada ATP libera energía a la perdida un fosfato Pi
  • Esta energía hace la glucosa sea más reactiva y fácil de romper.
• Ruptura de la Glucosa
  • La glucosa (6 carbonos) se divide en dos moléculas de G3P (gliceraldehído-3-fosfato).
• Obtención de Energía
  • A partir de las dos moléculas de G3P, se generan 4 ΑΤΡ y la ganancia neta es de 2 ATP.
  • Los ADP se recargan con los Pi libres para formar ATP
• Obtención de Poder Reductor (NADH)
  • Simultáneamente, dos moléculas de NAD+ actúan como "transportadores de electrones".
  • Durante la oxidación de la glucosa , se liberan protones (H+) y electrones (e-).
  • Cada NAD+ acepta 2 electrones y un protón, convirtiéndose en NADH
  • EI NADH transporta estos electrones a la cadena de transporte de electrones en la mitocondria para generar más ATP.
• Obtención de Piruvato: se obtienen dos moléculas de ácido pirúvico (piruvato).
• RESULTADO NETO DE LA GLUCÓLISIS:
  • 2 moléculas de piruvato (o ácido pirúvico)
  • 2 moléculas de ATP (ganancia neta)
  • 2 moléculas de NADH + H+

Mitocondrial

• Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico
  • La descarboxilación ocurre cuando el ácido pirúvico entra en la mitocondria.
  • Cada molécula de ácido pirúvico pierde una molécula de dióxido de carbono (CO2).
  • El fragmento restante se une a la coenzima A (CoA) para formar Acetil-CoA.
  • El NAD+ se reduce a NADH + H+.
  • Ecuación simplificada:
    • Ácido Pirúvico + CoA + NAD+ → Acetil – CoA + CO2 + NADH + H +
  • Importancia:
    • Convierte el piruvato en Acetil-CoA .
    • Libera CO2.
    • Genera NADH.

Ciclo de Krebs

• Procesa el Acetil-CoA para generar CO2, NADH, FADH2 y ATP.
• Lugar Tiene lugar en la matriz mitocondrial.
• La glucólisis entran en la mitocondria → Cada molécula de ácido pirúvico sufre una descarboxilación oxidativa, para formar Acetil-CoA
• Productos: 2 moléculas de CO2
  • 3 moléculas de NADH + H+
  • 1 molécula de FADH2
  • 1 molécula de ATP
• Productos totales: 4 moléculas de CO2
  • 6 moléculas de NADH + H+
  • 2 moléculas de FADH2 2 moléculas de ATP NADH + H+ & FADH2 → llevan H+ & e-

Fosforilación Oxidativa

• Etapa final donde se utiliza la energía liberada durante el transporte de electrones para generar un gradiente de protones a través de la membrana interna mitocondrial.
• Este gradiente impulsa la síntesis de ATP a través de la ATP sintasa.
• CTE: Es una serie de complejos de proteínas que transfieren electrones, liberando energía que se utiliza para bombear protones
• Ubicación: membrana interna de la mitocondria Componentes:
  • Complejos proteicos I, II, III, IV
  • Coenzimas Q (ubiquinona)
  • Citocromo c (Cyt c).
• Proceso:
  • NADH y FADH2 donan electrones Convirtiéndose en NAD+ o FAD para reusar el ciclo.
  • Transferencia y Liberación de Energia Donado para tranferir a lo largo e la CTE.
  • El flujo de electrones bombea protones desde la matriz mitocondrial hacia el espacio.
  • Los electrones que han pasado por toda la cadena llegan al Complejo IV, y se forma el O2
• EQuimiosmosis: Proceso el cual la energía almacenada en el gradiente se uiliza para generar ATP
• Bombeo de protones (contra gradiente
• La CTE bombea protones la parte electroquímica, donde la concentración aumenta de protones.
• Los protones regresan a la matriz mitocondrial a través de la ATP sintasa, que actúa como una turbina molecular generando ATP
• Balance de energía de electrones: impulsa la carga de energia dando 3 de ATP
• Oxigeno como aceptor final

Respiracion Celular Anaerobica

• Es un proceso permitiendo a obtener energía sin oxigeno.
• Proceso es llevado a cabo en fermentación, de dos tipos: levaduras y celulas musculares

Fermentación Láctica

• Un proceso catabólico anaeróbico en el citoplasma de las células de los músculos, donde el organismo demanda más energía de lo acostumbrada
• A causa de este proceso, la glucosa genera piruvato, el cual acepta eletronos y se tranforma a acido lattico.

Rendimiento:

• Res, aeróbica: Glucosa + O2→ CO2 + H2O Res. Anaeróbica: Glucosa→ lactato
• EL PAPEL DEL NAD: ayudando a que la enzima reaice sus fusiones, si falta no funcionan.
• Reacciones de oxido-reducción (redox):
  • Transportador de electrones de una sustancia para redicir y oxidar
  • NAD+ acepta electrones para funcionar y generar procesos.
  • EOxidacion siempre tiene que ser reductor y oxidante
• El proceso es cíclico: NAD+ se reduce a NADH + H+, y luego NADH + H+ se oxida de nuevo a NAD+,
• FASES: (su papel en:)

La función de NADPH y FADH

• En la fase luminosa (fotosíntesis), el NADPH + H+ libera H⁺ у е¯.
• En la respiración aeróbica celular, se produce NADH + H+ en el ciclo de Krebs.
• Estos se transportan de eletronos, haciendo esto posible.
• En la cadena se reduce y oxidan

Comparacion Lípidos y Carbonos

• La glucosa es el inmediato y mas rapido en consumirse.

• Humanos tienen dos reservas en Hígado y músculos

• Luego utlizan ácidos grasos (triglicéridos, acilglicéridos y fosfolípidos, NO CERAS)

• Al tener cadenas largas, son capaces de recudir mucho más. EI NAD+ se reduce a NADH repetición.

• Glucosa sea facilitaria

  • es la que tiene el metabolismo rapido
  • Consume menos oigeno por ATP

• Metabolismo rápido que los lípidos genera el ejercicio intenso

• Menor consumo de oxígeno: menor oxigeno por unidad de ATP producido que los lípidos

• Disponibilidad directa: hígado y músculos

Tabla contenido energético sustratos respiratorios

• sustratos Los sustratos respiratorios son las moléculas orgánicas que se oxidan durante la respiración celular para obtener energía en forma de ATP
• sustatoresp. Energía (KJ / g) Energía kcal / g (port 1gr de energía:
• carbohidratos 15,8
• lípidos 39,4
• proteínas 17

Espectro de Absorción, Cromatografia y Pigmentos.

• A: Pigmentos fotosintéticos: capaces de excitarse con la luz

Clorofila A y B : principales , luz verde B : Pigmentos accesorios no queda clorofila (clorosis) por no temperaturas, Carotenoides (rojizas) y Xantofilas (amarillo)

Cromatografía: para separar distintos elementos

• Fase estacionaria: papel retiene los componentes más solubles.
• Fase móvil: Un disolvente que transporte estos pigmentos por el papel

espectros

Los fotoles generan, la luz visible y blanco

Radios a nivel mutagénicas.

• NAD (Nicotinamida Adenina Dinucleótido):el termino general

• En el NAD - Actúa como agente oxidante

• Participa principalmente en reacciones catabólicas,

• Cuando El NADH es resultado de la reducción de NAD , habiendo ganado electrones y un protón

• el FADH2 es la forma reducida , importante transportador electrones