RESPIRACION CELULAR:
GLUCOLISIS:
FORMACION DE ACETIL COENZIMA A Y CICLO DE KREBS:
RESPIRACIÓN CELULAR: FERMENTACIÓN
LAS MITOCONDRIAS Y LA GENERACIÓN DE ENERGÍA CELULAR.
CONTENIDOS DIDACTICO PEDAGOGICOS PARA LA ASIGNATURA: BIOLOGÍA CONTEMPORÁNEA, CORRESPONDIENTE AL PLAN DE ESTUDIOS DE V SEMESTRE DE LA ESPECIALIDAD TÉCNICO LABORATORISTA CLINICO DE CBTIS 189, TURNO VESPERTINO.
viernes, mayo 24, 2013
RESPIRACIÓN CELULAR.
Silvia Márquez - Enrique Zabala
El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía recibe el nombre de RESPIRACIÓN CELULAR.
La respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP. Decimos parte de la energía porque no toda es utilizada, sino que una parte se pierde.
Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa se conserva en forma de ATP. Cerca del 75% de la energía de la nafta se pierde como calor de un auto; solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La célula es mucho más eficiente.
La respiración celular es una combustión biológica y puede compararse con la combustión de carbón, bencina, leña. En ambos casos moléculas ricas en energía son degradadas a moléculas más sencillas con la consiguiente liberación de energía.
Tanto la respiración como la combustión son reacciones exergónicas.
Sin embargo existen importantes diferencias entre ambos procesos. En primer lugar la combustión es un fenómeno incontrolado en el que todos los enlaces químicos se rompen al mismo tiempo y liberan la energía en forma súbita; por el contrarío la respiración es la degradación del alimento con la liberación paulatina de energía. Este control está ejercido por enzimas específicas.
En segundo lugar la combustión produce calor y algo de luz. Este proceso transforma energía química en calórica y luminosa. En cambio la energía liberada durante la respiración es utilizada fundamentalmente para la formación de nuevos enlaces químicos (ATP).
La respiración celular puede ser considerada como una serie de reacciones de óxido-reducción en las cuales las moléculas combustibles son paulatinamente oxidadas y degradadas liberando energía. Los protones perdidos por el alimento son captados por coenzímas.
La respiración ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica (ocurre en las mitocondrias), y en el segundo caso la respiración anaeróbica o fermentación (ocurre en el citoplasma).
GLUCÓLISIS
La glucólisis, lisis o escisión de la glucosa, tiene lugar en una serie de nueve reacciones, cada una catalizada por una enzima específica, hasta formar dos moléculas de ácido pirúvico, con la producción concomitante de ATP. La ganancia neta es de dos moléculas de ATP, y dos de NADH por cada molécula de glucosa.
Las reacciones de la glucólisis se realizan en el citoplasma, como ya adelantáramos y pueden darse en condiciones anaerobias; es decir en ausencia de oxígeno.
Los primeros cuatro pasos de la glucólisis sirven para fosforilar (incorporar fosfatos) a la glucosa y convertirla en dos moléculas del compuesto de 3 carbonos gliceraldehído fosfato (PGAL). En estas reacciones se invierten dos moléculas de ATP a fin de activar la molécula de glucosa y prepararla para su ruptura.
Paso 1
La serie de reacciones glucolíticas se inicia con la activación de la glucosa
Glucosa + ATP glucosa 6 fosfato + ADP
La reacción del ATP con la glucosa para producir glucosa 6-fosfatoy ADP es exergónica. Parte de la energía liberada se conserva en el enlace que une al fosfato con la molécula de glucosa que entonces se energiza.
Paso 2
La glucosa 6-fosfato sufre una reacción de reordenamiento catalizada por una isomerasa, con lo que se forma fructosa 6-fosfato.
Paso 3
La fructosa 6-fosfato acepta un segundo fosfato del ATP, con lo que se genera fructosa 1,6-difosfato; es decir fructosa con fosfatos en las posicio-nes 1 y 6.
La enzima que regula esta reacción es la fosfofructocinasa.
Nótese que hasta ahora se han invertido dos moléculas de ATP y no se ha recuperado energía.
La fosfofructocinasa es una enzima alostérica, el ATP es un efector alostérico que la inhibe. La interacción alostérica entre ellos es el principal mecanismo regulador de la glucólisis. Si existe ATP en cantidades suficientes para otros fines de la célula, el ATP inhibe la actividad de la enzima y así cesa la producción de ATP y se conserva glucosa. Al agotar la célula la provisión de ATP, la enzima se desinhibe y se reanuda la degradación de la glucosa. Este es uno de los puntos principales del control de la producción de ATP.
Paso 4
La fructosa 1,6 -difosfato se divide luego en dos azúcares de 3 carbonos, gliceraldehído 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato. La dihidroxiacetona fosfato es convertida enzimáticamente (isomerasa) en gliceraldehído fósfato. Todos los pasos siguientes deben contarse dos veces para tener en cuenta el destino de una molécula de glucosa.
Debemos recordar que hasta el momento no se ha obtenido ninguna energía biológicamente útil. En reacciones subsecuentes, la célula recupera parte de la energía contenida en el PGAL.
Paso 5
Las moléculas de PGAL se oxidan es decir, se eliminan átomos de hidrógeno con sus electrones, y el NAD+ se reduce a NADH. Esta es la primera reacción de la cual la célula cosecha energía. El producto de esta reacción es el fosfoglicerato. Este compuesto reacciona con un fosfato inorgánico (Pi) para formar 1,3 difosfoglicerato. El grupo fosfato recién incorporado se encuentra unido por medio de un enlace de alta energía.
Paso 6
El fosfato rico en energía reacciona con el ADP para formar ATP. (en total dos moléculas de ATP por molécula de glucosa). Esa transferencia de energía desde un compuesto con un fosfato, de alta energía se conoce como fosforfiación.
Paso 7
El grupo fosfato remanente se transfiere enzimáticamente de la posición 3 a la posición 2 (ácido 2-fosfoglicérico).
Paso 8
En este paso se elimina una molécula de agua del compuesto 3 carbono. Este reordenamiento interno de la molécula concentra energía en la vecindad del grupo fosfato. El producto es el ácido fosfoenolpirúvico (PEP).
Paso 9
El ácido fosfoenolpirúvico tiene la capacidad de transferir su grupo fosfato a una molécula de ADP para formar ATP y ácido pirúvico. (dos moléculas de ATP y ácido pirúvico por cada molécula de glucosa).
RESUMEN DE LA GLUCÓLISIS
Fig. 9.1 - Resumen de las dos etapas de la glucólisis. En la primera etapa se utilizan 2 ATP y la segunda produce 4 ATP y 2 NADH. Otros azúcares, además de la glucosa, como la manosa, galactosa y las pentosas, así como el glucógeno y el almidón, pueden ingresar en la glucólisis una vez convertidos en glucosa 6-fosfato.
http://www.genomasur.com/lecturas/Guia09.htm
EL CICLO DE CALVIN
El ciclo de Calvin (también conocido como ciclo de Calvin-Benson) son una serie de reacciones bioquímicas que ocurren en los cloroplastos de los organismos fotosintetizadores.
Las reacciones luminosas utilizan energía luminosa y agua para producir energía química en forma de ATP y NADPH. Estos productos impulsan la segunda parte de la fotosíntesis, el ciclo de Calvin, que fabrica fosfatos de azúcar simples. El ciclo de Calvin debe su nombre a Melvin Calvin, quien junto con el que fue su estudiante, Andrew Benson y más tarde con James Bassham, determinó en 1953 la ruta mediante la que los vegetales convierten el CO2 en azúcares. En 1961, Calvin recibió el premio Nobel por su descubrimiento.
Gracias a la energía obtenida en forma de poder reductor (NADPH) y poder energético (ATP) en la fase luminosa, ahora será posible la fijación del carbono inorgánico (CO2) en carbono orgánico (glúcidos simples). Además, por otras vías metabólicas, también se podrán fijar, en forma de compuestos orgánicos, los nitratos (NO3-) y sulfatos (SO42-) inorgánicos.
La fijación del carbono tiene lugar a través del ciclo de Calvin o ciclo C3, ya que la mayoría de los metabolitos intermediarios tienen tres carbonos. Básicamente, en este ciclo se pueden diferenciar tres etapas:
La fijación del carbono tiene lugar a través del ciclo de Calvin o ciclo C3, ya que la mayoría de los metabolitos intermediarios tienen tres carbonos. Básicamente, en este ciclo se pueden diferenciar tres etapas:
- Carboxilación. La enzima rubisco* cataliza la combinación de la ribulosa difosfato con el CO2, formándose un compuesto intermedio e inestable (de 6 átomos de carbono), que se descompone en dos moléculas de fosfoglicerato (con 3 átomos).
- Reducción. Mediante la energía que suministra el ATP y el poder reductor del NADPH, el fosfoglicerato se transforma en gliceraldehído 3-fosfato.
- Recuperación. De cada 6 moléculas de gliceraldehído 3-fosfato, 5 se transforman en 3 moléculas de ribulosa difosfato (con consumo de ATP) y la otra se considera el rendimiento neto del ciclo.
Esquema del ciclo de Calvin. Por cada tres vueltas se forma como rendimiento neto una molécula de gliceraldehído 3-fosfato.
* RuBisCO es la forma abreviada con que normalmente se designa a la enzima cuyo nombre completo es ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa oxigenasa. Esta enzima tiene un doble comportamiento que justifica su nombre, catalizando dos procesos opuestos. Primero la fijación del CO2 a una forma orgánica, lo que justifica su clasificación como carboxilasa. Segundo, la fotorrespiración, en la que actúa como oxigenada del mismo sustrato. La RuBisCO es la proteína más abundante en la biósfera.
ANIMACION SOBRE LA TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
Pihttp://passel.unl.edu/pages/animation.php?a=transferencia_electrones.swf&b=1013032239
FOTOSINTESIS
La fotosíntesis es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química.
Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biósfera terrestre —la zona del planeta en la cual hay vida— procede de la fotosíntesis.
La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz.
La velocidad de la primera etapa, llamada reacción lumínica, aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites), pero no con la temperatura. En la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.
Fase primaria o lumínica
La fase lumínica de la fotosíntesis es una etapa en la que se producen reacciones químicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila.
La clorofila es un compuesto orgánico, formado por moléculas que contienen átomos de carbono, de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y magnesio.
Estos elementos se organizan en una estructura especial: el átomo de magnesio se sitúa en el centro rodeado de todos los demás átomos.La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula de agua (H2O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O); es decir, el enlace químico que mantiene unidos al hidrógeno y al oxígeno de la molécula de agua, se rompe por efecto de la luz.
El proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP. En consecuencia, cada vez que la luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso descrito.
Fase secundaria u oscura
La fase oscura de la fotosíntesis es una etapa en la que no se necesita la luz, aunque también se realiza en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende directamente de los productos obtenidos en la fase lumínica.
En esta fase, el hidrógeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO2) presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos; es decir, compuestos cuyas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATP que da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6HI2O6), un tipo de compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho. Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más. A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.
Cada uno de estos procesos no requiere de la participación de luz ni de la clorofila, y por ende se realiza durante el día y la noche. Por ejemplo, el almidón producido se mezcla con el agua presente en las hojas y es absorbido por unos tubitos minúsculos que existen en el tallo de la planta y, a través de éstos, es transportado hasta la raíz donde se almacena. Este almidón es utilizado para fabricar celulosa, el principal constituyente de la madera.
El resultado final, y el más trascendental, es que la planta guarda en su interior la energía que proviene del Sol. Esta condición es la razón de la existencia del mundo vegetal porque constituye la base energética de los demás seres vivientes.
Por una parte, las plantas son para los animales fuente de alimentación, y, por otra, mantienen constante la cantidad necesaria de oxígeno en la atmósfera permitiendo que los seres vivos puedan obtener así la energía necesaria para sus actividades.
Si los químicos lograran reproducir la fotosíntesis por medios artificiales, se abriría la posibilidad de capturar energía solar a gran escala. En la actualidad se trabaja mucho en este tipo de investigación. Todavía no se ha logrado sintetizar una molécula artificial que se mantenga polarizada durante un tiempo suficiente para reaccionar de forma útil con otras moléculas, pero las perspectivas son prometedoras.
Importancia biológica de la fotosíntesis
La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la biósfera por varios motivos:
1. La síntesis de materia orgánica a partir de la materia inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.
2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos
3. En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante.
4. La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora.
5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.
6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.
Se puede concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis.
LOS CLOROPLASTOS Y SUS PARTES:
La imagen a color muestra la estructura interna de los cloroplastos, organelos celulares que se encuentran en las plantas y en los cuales ocurre la fotosíntesis.
Podemos observar sus partes más pequeñas desde la membrana externa hasta lo más recóndito.
Al microscopio electrónico, los cloroplastos se observan como orgánulos constituidos por una doble membrana (externa e interna), un espacio intermembranoso y un espacio interior o estroma, en el seno del cual se localizan formaciones membranosas denominadas tilacoides, con forma de sáculos aplanados.
A.-Membrana externa e interna: su estructura es muy parecida a la que presentan el resto de las membranas. La externa tiene mayor permeabilidad a los iones y a las grandes moléculas que la interna, que es prácticamente impermeable, pero que contiene proteínas transportadoras.
B.-Tilacoides: Son sáculos aplanados que se pueden encontrar aislados o superpuestos e interconectados, como si se tratara de una pila de monedas formando una red interna membranosa. Cada uno de estos apilamientos, con un número variable de sacos, recibe el nombre de grana. El espacio entre dos granas se denomina intergrana, y está ocupado por sacos aplanados estromáticos que conectan los granas entre sí.
Por tanto, hay membranas tilacoidales estromales y membranas tilacoidales granales. En los tilacoides se realizan todos los procesos de la fotosíntesis que requieren luz, es decir, la formación de ATP y de NADPH. Sobre la cara externa de estas membranas se sitúan los complejos F1 y los pigmentos fotosintéticos.
C.-Estroma o matriz interna amorfa: Presenta en su interior una molécula de ADN circular de doble cadena y ribosomas, denominados plastorribosomas; es el lugar donde se realizan los procesos genéticos del cloroplasto y las reacciones oscuras de la fotosíntesis.
La matriz interna alberga todas las enzimas encargadas de la fijación del carbono, siendo la más abundante la rubisco, así como las enzimas que permiten la replicación, transcripción y traducción de la información genética del ADN del cloroplasto. La rubisco de las plantas es una proteína de mayor tamaño y representa alrededor del 50% de las proteínas totales cloplásticas, siendo la más abundante en la naturaleza.
La fotosíntesis es uno de los procesos metabólicos de los que se valen las células para obtener energía.
Es un proceso complejo, mediante el cual los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos captan energía luminosa procedente del sol y la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxigeno.:
CO2 + H2O+ LUZ 
GLUCOSA + O2
La energía captada en la fotosíntesis y el poder reductor adquirido en el proceso, hacen posible la reducción y la asimilación de los bioelementos necesarios, como nitrógeno y azufre, además de carbono, para formar materia viva. GLUCOSA + O2
La radiación luminosa llega a la tierra en forma de "pequeños paquetes", conocidos como cuantos o fotones. Los seres fotosintéticos captan la luz mediante diversos pigmentos fotosensibles, entre los que destacan por su abundancia las clorofilas y carotenos. Al absorber los pigmentos la luz, electrones de sus moléculas adquieren niveles energéticos superiores, cuando vuelven a su nivel inicial liberan la energía que sirve para activar una reacción química: una molécula de pigmento se oxida al perder un electrón que es recogido por otra sustancia, que se reduce. Así la clorofila puede transformar la energía luminosa en energía química..
En la fotosíntesis se diferencian dos etapas, con dos tipos de reacciones:
1) Fase luminosa: en el tilacoide en ella se producen transferencias de electrones. Los hechos que ocurren en la fase luminosa de la fotosíntesis se pueden resumir en estos puntos:
a) Síntesis de ATP o fotofosforilación que puede ser:
acíclica o abierta
cíclica o cerrada
b) Síntesis de poder reductor NADPH
2) Fotólisis del agua
Los pigmentos presentes en los tilacoides de los cloroplastos se encuentran organizados en fotosistemas (conjuntos funcionales formados por más de 200 moléculas de pigmentos); la luz captada en ellos por pigmentos que hacen de antena, es llevada hasta la molécula de "clorofila diana" que es la molécula que se oxida al liberar un electrón, que es el que irá pasando por una serie de transportadores, en cuyo recorrido liberará la energía.
Existen dos tipos de fotosistemas, el fotosistema I (FSI), está asociado a moléculas de clorofila que absorben a longitudes de ondas largas (700 nm)y se conoce como P700. El fotosistema II (FSII), está asociado a moléculas de clorofila que absorben a 680 nm. por eso se denomina P680.
La luz es recibida en el FSII por la clorofila P680 que se oxida al liberar un electrón que asciende a un nivel superior de energía; ese electrón es recogido por una sustancia aceptor de electrones que se reduce, la Plastoquinona (PQ) y desde ésta va pasando a lo largo de una cadena transportadora de electrones, entre los que están varios citocromos (cyt b/f) y así llega hasta la plastocianina (PC) que se los cederá a moléculas de clorofila del FSI.
En el descenso por esta cadena, con oxidación y reducción en cada paso, el electrón va liberando la energía que tenía en exceso; energía que se utiliza para bombear protones de hidrógeno desde el estroma hasta el interior de los tilacoides, generando un gradiente electroquímico de protones. Estos protones vuelven al estroma a través de la ATP-asa y se originan moléculas de ATP.
El fotosistema II se reduce al recibir electrones procedentes de una molécula de H2O, que también por acción de la luz, se descompone en hidrógeno y oxígeno, en el proceso llamado fotólisis del H2O. De este modo se puede mantener un
En el fotosistema I la luz produce el mismo efecto sobre la clorofila P700, de modo que algún electrón adquiere un nivel energético superior y abandona la molécula, es recogido por otro aceptor de electrones, la ferredoxina y pasa por una nueva cadena de transporte hasta llegar a una molécula de NADP+ que es reducida a NADPH, al recibir dos electrones y un protón H+ que también procede de la descomposición del H2O.
Los dos fotosistemas pueden actuar conjuntamente –proceso conocido como esquema en Z– para producir la fotofosforilación (obtención de ATP) o hacerlo solamente el fotosistema I; se diferencia entonces entre fosforilación no cíclica o acíclica cuando actúan los dos, y fotofosforilación cíclica, cuando actúa el fotosistema I únicamente. En la fotofosforilación acíclica se obtiene ATP y se reduce el NADP+ a NADPH , mientras que en la fotofosforilación cíclica únicamente se obtiene ATP y no se libera oxígeno.
Mientras la luz llega a los fotosistemas, se mantiene un flujo de electrones desde el agua al fotosistema II, de éste al fotosistema I, hasta llegar el NADP+ que los recoge; ésta pequeña corriente eléctrica es la que mantiene el ciclo de la vida.
Fase oscura: en el estroma. En ella se realiza la fijación de carbono. En esta fase, se va a utilizar la energía química obtenida en la fase luminosa, en reducir CO2, Nitratos y Sulfatos y asimilar los bioelementos C, H, y S, con el fin de sintetizar glúcidos, aminoácidos y otras sustancias.
CICLO DE CALVIN
Las plantas obtienen el CO2 del aire a través de los estomas de sus hojas. El proceso de reducción del carbono es cíclico y se conoce como Ciclo de Calvin, en honor de su descubridor M. Calvin.
La fijación del CO2 se produce en tres fases:
Carboxilativa: El CO2 se fija a una molécula de 5C, la ribulosa 1,5 difosfato, formándose un compuesto inestable de 6C, que se divide en dos moléculas deácido 3 fosfoglicérico conocido también con las siglas de PGA.
Reductiva: El ácido 3 fosfoglicérico se reduce agliceraldehido 3 fosfato, también conocido como PGAL ,utilizándose ATP Y NADPH.
3.Regenerativa/Sintética: Las moléculas de gliceraldehido 3 fosfato formadas siguen diversas rutas; de cada seis moléculas, cinco se utilizan para regenerar la ribulosa 1,5 difosfato y hacer que elciclo de calvin pueda seguir, y una será empleada para poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, aminoácidos... etc; y en general todas las moléculas que necesita la célula.
jueves, mayo 16, 2013
METABOLISMO CELULAR:
En un sentido amplio, metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que se producen en el interior de las células de un organismo. Mediante esas reacciones se transforman las moléculas nutritivas que, digeridas y transportadas por la sangre, llegan a ellas.
El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:
·Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP (adenosín trifostato). Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes que se toman directamente del exterior o bien por degradación de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva.
·Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva.
Al producirse en las células de un organismo, se dice que existe un metabolismo celular permanente en todos los seres vivos, y que en ellos se produce una continua reacción química.
Estas reacciones químicas metabólicas (repetimos, ambas reacciones suceden en las células) pueden ser de dos tipos: catabolismo y anabolismo.
l.- catabolismo (fase destructiva)
Su función es reducir, es decir de una sustancia o molécula compleja hacer una más simple.
Catabolismo es, entonces, el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales las moléculas orgánicas más o menos complejas (glúcidos, lípidos), que proceden del medio externo o de reservas internas, se rompen o degradan total o parcialmente transformándose en otras moléculas más sencillas (CO2, H2O, ácido láctico, amoniaco, etcétera) y liberándose energía en mayor o menor cantidad que se almacena en forma de ATP (adenosín trifosfato). Esta energía será utilizada por la célula para realizar sus actividades vitales (transporte activo, contracción muscular, síntesis de moléculas) .
Las reacciones catabólicas se caracterizan por:
- Son reacciones degradativas, mediante ellas compuestos complejos se transforman en otros más sencillos.
- Son reacciones oxidativas, mediante las cuales se oxidan los compuestos orgánicos más o menos reducidos, liberándose electrones que son captados por coenzimas oxidadas que se reducen.
- Son reacciones exergónicas en las que se libera energía que se almacena en forma de ATP.
- Son procesos convergentes mediante los cuales a partir de compuestos muy diferentes se obtienen siempre los mismos compuestos (CO2, ácido pirúvico, etanol, etcétera).
El anabolismo (fase constructiva)
Reacción química para que se forme una sustancia más compleja a partir otras más simples.
Anabolismo, entonces es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de compuestos sencillos (inorgánicos u orgánicos) se sintetizan moléculas más complejas. Mediante estas reacciones se crean nuevos enlaces por lo que se requiere un aporte de energía que provendrá del ATP.
Las moléculas sintetizadas son usadas por las células para formar sus componentes celulares y así poder crecer y renovarse o serán almacenadas como reserva para su posterior utilización como fuente de energía.
Las reacciones anabólicas se caracterizan por:
- Son reacciones de síntesis, mediante ellas a partir de compuestos sencillos se sintetizan otros más complejos.
- Son reacciones de reducción, mediante las cuales compuestos más oxidados se reducen, para ello se necesitan los electrones que ceden las coenzimas reducidas (NADH, FADH2 etcétera) las cuales se oxidan.
- Son reacciones endergónicas que requieren un aporte de energía que procede de la hidrólisis del ATP.
- Son procesos divergentes debido a que, a partir de unos pocos compuestos se puede obtener una gran variedad de productos.
Rutas metabólicas
En las células se producen una gran cantidad de reacciones metabólicas (tanto catabólicas como anabólicas), estás no son independientes sino que están asociadas formando las denominadas rutas metabólicas. Por consiguiente una ruta o vía metabólica es una secuencia ordenada de reacciones en las que el producto final de una reacción es el sustrato inicial de la siguiente (como la glucólisis o glicólisis).
Mediante las distintas reacciones que se producen en una ruta un sustrato inicial se transforma en un producto final, y los compuestos intermedios de la ruta se denominanmetabolitos. Todas estas reacciones están catalizadas porenzimas específicas.
Tipos de rutas metabólicas.
Las rutas metabólicas pueden ser:
Lineales. Cuando el sustrato de la primera reacción (sustrato inicial de la ruta) es diferente al producto final de la última reacción.
Cíclicas. Cuando el producto de la última reacción es el sustrato de la reacción inicial, en estos casos el sustrato inicial de la ruta es un compuesto que se incorpora en la primera reacción y el producto final de la ruta es algún compuesto que se forma en alguna etapa intermedia y que sale de la ruta.
Frecuentemente los metabolitos o los productos finales de una ruta suelen ser sustratos de reacciones de otras rutas, por lo que las rutas están enlazadas entre sí formando redes metabólicas complejas.
Cuadro sinóptico
Catabolismo
|
Anabolismo
|
Degrada biomoléculas
|
Fabrica biomoléculas
|
Produce energía (la almacena como ATP)
|
Consume energía (usa las ATP)
|
Implica procesos de oxidación
|
Implica procesos de reducción
|
Sus rutas son convergentes
|
Sus rutas son divergentes
|
Ejemplos: glucólisis, ciclo de Krebs, fermentaciones, cadena respiratoria
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Ejemplos: fotosíntesis, síntesis de proteínas
|
Características de las rutas metabólicas.
Todas son irreversibles y globalmente exergónicas.
Las rutas en los dos sentidos nunca pueden ser iguales porque si lo fuesen uno de los dos nunca se podría realizar. Los pasos distintos permiten asegurar los procesos en los dos sentidos. Hay muchos pasos comunes pero no todos.
Las rutas metabólicas están localizadas en unos compartimentos específicos lo que permite regularlas eficazmente.
En todas las rutas hay una reacción inicial que es irreversible y que desprende mucha energía, necesaria para llegar al final de la misma.
Todas las rutas están reguladas. Cada reacción tendrá su enzima.
Ejemplo de una ruta metabólica: utilización de los monosacáridos por el hígado.
Fuente Internet de la imagen:
http://www.efdeportes.com/efd94/hepat.htm
Tipos metabólicos de seres vivos
No todos los seres vivos utilizan la misma fuente de carbono y de energía para obtener sus biomoléculas.
Teniendo en cuenta la fuente de carbono que utilicen existen dos tipos de seres vivos:
Autótrofos, utilizan como fuente de carbono el CO2. (vegetales verdes y muchas bacterias).
Heterótrofos, utilizan como fuente de carbono los compuestos orgánicos. (animales hongos y muchas bacterias).·
hora, teniendo en cuenta la fuente de energía que utilicen se diferencian dos grupos:
Fotosintéticos, utilizan como fuente de energía la luz solar.
Quimiosintéticos, utilizan como fuente de energía, la que se libera en reacciones químicas oxidativas (exergónicas).
Según cual sea la fuente de hidrógeno que utilicen pueden ser:
Litótrofos, utilizan como fuente de hidrógeno compuestos inorgánicos, como H2O, H2S, etc.
Organótrofos, utilizan como fuente de hidrógenos moléculas orgánicas.
Tomando en su conjunto todos estos aspectos, se pueden diferenciar cuatro tipos metabólicos de seres vivos:
- Fotolitótrofos o fotoautótrofos: También se denominan fotosintéticos. Son seres que para sintetizar sus biomoléculas utilizan como fuente de carbono el CO2; como fuente de hidrógeno, compuestos inorgánicos, y como fuente de energía, la luz solar. A este grupo pertenecen: las plantas, las algas, las bacterias fotosintéticas del azufre, cianofíceas.
- Fotoorganótrofos o fotoheterótrofos: Son seres que utilizan comofuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógeno compuestos orgánicos y como fuente de energía la luz. A este grupo pertenecen bacterias púrpuras no sulfuradas.
- Quimiolitótrofos o quimioautótrofos: Se les denomina también quimiosintéticos. Son seres que utilizan como fuente de carbono el CO2, como fuente de hidrógenos compuestos inorgánicos y como fuente de energía la que se desprende en reacciones químicas redox de compuestos inorgánicos. A este grupo pertenecen las llamadas bacterias quimiosintéticas como las bacterias nitrificantes, las ferrobacterias, etc.
- Quimioorganótrofos o quimioheterótrofos: También se les denomina heterótrofos. Son seres que utilizan como fuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógenos compuestos orgánicos y como fuente de energía la que se desprende en lasreacciones redox de los compuestos orgánicos. A este grupo pertenecen los animales, los hongos, los protozoos y la mayoría de las bacterias.
ORGANISMO FOTOAUTOTROFO ORGANISMO QUIMIOHETEROTROFO
Vías principales del catabolismo y anabolismo en la célula, Se observan las tres etapas, la primera tiene lugar en el lumen del tubo digestivo, la segunda en el citosol y la última en las mitocondrias.
Fuente Internet:http://www.genomasur.com/lecturas/Guia09.htm
miércoles, mayo 15, 2013
CICLO CELULAR Y DIVISIÓN CELULAR.
CICLO CELULAR:
El crecimiento y desarrollo de los organismos vivos depende del crecimiento y multiplicación de sus células, cuando una célula se divide la información genética contenida en su ADN debe duplicarse de manera precisa y luego las copias se transmiten a cada célula hija. En los procariotas este proceso de división es sencillo y recibe el nombre de fisión binaria. En los eucariotas el ADN está organizado en mas de un cromosoma, siendo el proceso de división celular mas complejo.
A pesar de las diferencias entre procariotas y eucariotas, existen numerosos puntos en común entre la división celular de ambos tipos de células, las que deben pasar por cuatro etapas:
El crecimiento y desarrollo de los organismos vivos depende del crecimiento y multiplicación de sus células. En los organismos unicelulares la división celular implica una verdadera reproducción ya que por este proceso se producen dos células hijas. En los organismos multicelulares sin embargo derivan de una sola célula: CIGOTO y, la repetida división de esta y sus descendientes, determina el desarrollo y crecimiento del individuo.
En general todas las células pasan por dos períodos en el curso de sus vidas:
Estos procesos básicos deben ocurrir en ambos tipos de células.
La célula puede encontrarse en dos estados claramente diferenciados:
Es el período comprendido entre mitosis. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 90% del ciclo, trascurre entre dos mitosis y comprende tres etapas:
Es la división celular en la que una célula progenitora (células eucariotas, células somáticas -células comunes del cuerpo-) se divide en dos células hijas idénticas. Esta fase incluye la mitosis, a su vez dividida en: profase, metafase, anafase, telofase; y la citocinesis, que se inicia ya en la telofase mitótica. Si el ciclo completo durara 24 h, la fase M duraría alrededor de media hora (30 minutos).
DIVISION CELULAR:
La división celular es la parte del ciclo celular en la que una célula inicial (llamada "madre") se divide en dos para formar dos células hijas. Gracias a la división celular se produce el crecimiento de los organismospluricelulares con el crecimiento de los tejidos y la reproducción vegetativaen seres unicelulares.
Los seres pluricelulares reemplazan su dotación celular gracias a la división celular y suele estar asociada a la diferenciación celular. en algunos animales la división celular se detiene en algún momento y las células acaban envejeciendo. Las células senescentes se detrerioran y mueren debido al envejecimiento del cuerpo.
Tipos de división celular
Bipartición: la división de la célula madre en dos células hijas, cada nueva célula es un nuevo individuo con estructuras y funciones idénticas a la célula madre. Este tipo de reproducción la presentan organismos como bacterias, amebas y algunas algas.
Gemación: se presenta cuando unos nuevos individuos se producen a partir de yemas. El proceso de gemación es frecuente en esponjas, celenterios, briozoos. En una zona o varias del organismo progenitor se produce una evaginación o yema que se va desarrollando y en un momento dado sufre una constricción en la base y se separa del progenitor comenzando su vida como nuevo ser.
Esporulación: la esporulación o esporogénesis consiste en un proceso de diferenciación celular para llegar a la producción de células reproductivas dispersivas de resistencia llamadas esporas. Este proceso ocurre en hongos, amebas, líquenes, algunos tipos de bacterias, protozoos esporozoos (como el Plasmodium causante de malaria), y es frecuente en vegetales (especialmente algas, musgos y helechos), grupos de muy diferentes orígenes evolutivos, pero con semejantes estrategias reproductivas, todos ellos pueden recurrir a la formación células de resistencia para favorecer la dispersión.
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