¿Cómo la célula obtiene su propia energía? METABOLISMO …
36
METABOLISMO CELULAR ¿Cómo la célula obtiene su propia energía? CLASE PSU CIENCIAS: BIOLOGÍA COMÚN Profesora: Daniela Marchant Cantillana [email protected]
Transcript of ¿Cómo la célula obtiene su propia energía? METABOLISMO …
METABOLISMO CELULAR¿Cómo la célula obtiene su propia energía?
CLASE PSU CIENCIAS: BIOLOGÍA COMÚNProfesora: Daniela Marchant Cantillana
• Se define como un conjunto de reacciones químicas que ocurren en una célula y que permitirán sus diversas actividades, tales como crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc
Metabolismo
Introducción
La energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma
Un proceso ocurre espontáneamente si aumenta la suma de las entropías del sistema y de su entorno
Antes de avanzar, debemos saber algunas cosas…
Leyes de la Termodinámica
No olvidar…
Sólo puede ser espontánea una reacción exergónica, es decir, aquélla en que la variación de energía libre es negativa (G<0).
Una reacción está en equilibrio, es decir, no varía la concentración de sustratos y productos, si no hay variación de energía libre (G=0). Si se modifican levemente las condiciones de la reacción en cualquier sentido, ésta tenderá a regresar al equilibrio, por lo que se comporta como reversible.
No son espontáneas las reacciones endergónicas, es decir, aquéllas en que la variación de energía libre es positiva (G>0). La tendencia espontánea será la producción de la reacción opuesta.
Energía libre de Gibbs
ATP (Adenosín Trifosfato)
ADP (Adenosín Difosfato)
NAD (Nicotín Adenín Dinucleótido)
FAD (Flavín Adenín Dinucleótido)
Acetil Coenzima A
Participantes del Metabolismo Celular
Participantes del Metabolismo Celular
ATP (AdenosínTrifosfato)
ADP (Adenosín Difosfato)
NAD (Nicotín Adenín
Dinucleótido)
FAD (Flavín Adenín
Dinucleótido)
Acetil Coenzima A
Ribulosa-5-fosfato
ATP: la moneda energética
• Es un tipo de ácido nucleico
• Composición:• Ribosa• Adenina• Tres grupos fosfatos
• Cuando una célula obtiene energía del exterior, sigue la siguiente reacción:
• Cuando la célula necesita realizar algún proceso endergónico , ocurre lo siguiente:
ADP + Pi ATP
ATP ADP + PI
Participantes del Metabolismo Celular
ADP
Participantes del Metabolismo Celular
• Adenosín Difosfato
• Es la parte SIN FOSFORILAR del ATP
• Se produce cuando hay descarboxilación en algunos de los compuestos de la glicólisis durante el Ciclo de Krebs
• Composición– Nucleósido– Dos grupos fosfato
NAD
Participantes del Metabolismo Celular
• Nicotín adenin dinucleótido
• Es una coenzima
• Formada por dos nucleótidos unidos a través de sus grupos fosfato con un nucleótido que contiene un anillo adenosina y el otro que contiene nicotinamida
• NAD+ es su forma oxidada
• NADH es su forma reducida
• NAD participa en reacciones de óxido-reducción
FAD
Participantes del metabolismo celular
• Coenzima que interviene en las reacciones de óxido-reducción
• Interviene como dador o aceptor de electrones y protones (poder reductor)
• Su forma oxidada es FAD+
• Su forma reducida es FADH2
• Función bioquímica general es oxidar alcanos y alquenos
Acetil Coenzima A
Participantes del Metabolismo Celular
• Molécula intermediaria clave en el metabolismo
Ribulosa-5-fosfato
Participantes del Metabolismo Celular
• Intermediario en ciclo de Calvin
Anabolismo y Catabolismo
Anabolismo:
• Reacciones de síntesis
• A partir de sustratos simples se pueden construir moléculas complejas
• Requieren gasto de energía
• Ejemplo: fotosíntesis
Catabolismo:
• Reacciones de degradación
• A partir de moléculas complejas se obtienen moléculas simples
• Se libera energía.
• Ejemplo: respiración celular
Procesos Metabólicos
Fotosíntesis: proceso anabólico
Procesos Metabólicos: Fotosíntesis
• Organismos fotosintéticos son organismos autótrofos
• Lugar donde ocurre: cloroplastos
• Definición: formación de moléculas orgánicas ricas en energía (carbohidratos) a partir de CO2 y H20 usando la luz del sol como fuente de energía
• Oxígeno como producto de desecho
• Ecuación general:
6 CO2 + 12 H20 + Luz solar C6H12O6 + 6H20+6O2
Fase Clara
• Ocurre en membranas tilacoides
• Permite almacenar la nergía solar como energía química en moléculas de ATP y NADPH.
• Se libera O2 gaseoso como producto
Fase Oscura
• También llamado Ciclo de Calvin
• Ocurre en estroma
• NO DEPENDE DE LA LUZ
• Serie de reacciones que involucran ensamblaje de carbohidratos, usando CO2 y Ribulosa fosfato
Fotosíntesis
Fase clara y fase oscura
Fotosíntesis
Interrelación fase clara y oscura
Intensidad Luminosa: La tasa fotosintética aumenta al aumentar la intensidad lumínica (hasta 600 Watts) sobre este valor, inicialmente se mantiene constante, y luego desciende
Temperatura: proceso es eficiente entre los 10°C y 35 °C
Concentración de CO2: fuente de carbono para la síntesis de moléculas orgánicas
Agua: aporta electrones y protones y también participa en todas las reacciones químicas de este proceso
Sales minerales: necesarias para la síntesis de la clorofila y algunos cofactores enzimáticos
Fotosíntesis
Factores que inciden en la tasa de fotosíntesis
• Conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente (carbohidratos, proteínas y ácidos grasos) por oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que proporciona energía aprovechable por la célula (principalmente en forma de ATP)
Procesos Metabólicos: Respiración Celular
Respiración Celular
Oxidación de la glucosa
Se lleva a cabo en el citoplasma celular
Se ejecuta en ausencia de O2
Respiración Celular
Glucosa 2 piruvatos + 2 ATP + 2NADH
Glucólisis
También llamada acetilación
Participa la piruvato deshidrogenasa (matriz mitocondrial)
Se lleva a cabo en presencia de oxígeno
El piruvato sale del citoplasma y llega a la matriz mitocondrial. Acá sufre un proceso de descarbolxilación oxidativa en el que participa la enzima piruvato deshidrogenasa, que cataliza la reacción desde piruvato a Acetil CoA
Respiración Celular
Oxidación del piruvato
Ácido pirúvico Acetil-CoA
Ciclo del ácido cítrico
Ocurre en la matriz mitocondrial
El Acetil coA se oxida liberando CO2, H2O y poder reductor formado a partir de las coenzimas NAD+ y FAD+. Éstas se convierten en NADH y FADH2, que son moléculas donadoras de electrones a la cadena de transporte de electrones para que ésta sintetice ATP
Vía anfibólica procesos catabólicos y anabólicos
Respiración Celular
Ciclo de Krebs
Respiración Celular
Cadena Respiratoria
Se lleva a cabo en la membrana mitocondrial interna
El NADH Y FADH2 donan sus electrones la cadena transportadora
Esta cadena se constituye de complejos multienzimáticos: citocromos
Cadena de óxido-reducción
Aceptor final: O2; al combinarse con los protones H forman agua
Se libera energía a medida que los electrones avanzan por la cadena respiratoria
Respiración CelularFosforilación oxidativa
La energía que se liberó de la cadena respiratoria es reconducida por la mitocondria y se usa para generar ATP
Cada dos electrones que pasan del NADH al O2 se forman 3 moléculas de ATP
Cada dos electrones que pasan del FADH2, que se recogen a un nivel de energía menor, se forman dos moléculas de ATP
Teoría quimiosmótica de Mitchell: la transferencia de electrones va acompañada del transporte de protones desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana. El aporte de protones al espacio produce un gradiente de cargas eléctricas y de pH entre espacio y la matriz, llamado potencial electroquímico. Éste es el que proporciona la energía necesaria para que la ATP sintetasa forme ATP
Fermentación
Alcohólica: el ácido pirúvico queda
como etanol y CO2
Láctica: el ácido pirúvico queda
como ácido láctico
Fermentación
Proceso catabólico de oxidación que no requiere de oxígeno y el producto final es un compuesto orgánico
Fermentación Alcohólica
Fermentación Láctica
Fermentación
Ecuación general Respiración Celular
C6H1206 + 602 6H20 + 6CO2 + 38 ATP
Balance general
Resumen Respiración Celular
• El bloqueo farmacológico de la bomba transportadora de protones en lamitocondria de una célula eucarionte aeróbica estricta producirá
A) una disminución de la producción de ATP
B) una disminución de la producción de lactato
C) una disminución de la producción de piruvato
D) un aumento del pH en la matriz mitocondrial
E) un aumento de la liberación de CO2 y acetil coenzima A
Pregunta N° 17- Modelo Prueba Ciencias DEMRE, año 2013
TAREA
• Guía para desarrollar en casa
• Plazo entrega: martes 12 de Mayo, antes de la medianoche
• ENVIAR EN DOCUMENTO WORD AL MAIL: [email protected]
• En el nombre de archivo, favor colocar su nombre y número de guía (Ejemplo: Respuestas guía 4_ Perico de los Palotes)
• Si no cumple, será considerado para evaluar su continuidad en el preuniversitario
• ¡¡¡ ENVIAR EN DOCUMENTO WORD!!! No se recibirán tareas por messenger ni escrito en mail
• ¡¡¡Felicitaciones a la mayoría del curso por entregar su tarea el 5 de Mayo a tiempo!!!!
Tarea
Ejemplo de tareas bien enviadas
Otro ejemplo
METABOLISMO CELULAR¿Cómo la célula obtiene su propia energía?
CLASE PSU CIENCIAS: BIOLOGÍA COMÚNProfesora: Daniela Marchant Cantillana
