Metabolismo | Los secretos del cuerpo humano

METABOLISMO: Ana cata la comida.

Metabolismo: Ana (bolismo) cata (bolismo)...

Bienvenidos a una nueva entrada del blog. Hoy os traigo la línea de metro de nuestro cuerpo, el anabolismo y el catabolismo. ¡Espero que os sea interesante y os ayude con vuestro estudio!

En primer lugar, ¿sabéis qué es el catabolismo? El catabolismo es un proceso por el cual se transforman las moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En él, se libera energía que se almacena en los enlaces fosfato del ATP.

El ATP actúa en el metabolismo como molécula energética. La síntesis del ATP, se realiza de dos formas distintas, por fosforilación a nivel de sustrato y reacción enzimática con ATP-sintetasas.

Las enzimas son biocatalizadores. Cuando se rebaja la energía de activación, aumentan la velocidad de la reacción y la aceleran. Además, todas las enzimas, excepto las ribozimas, son proteínas globulares. También hay vitaminas con función de coenzimas.

Los tipos de CATABOLISMO que se distinguen son:

- La RESPIRACIÓN CELULAR que se divide en tres fases:

La primera es la glucólisis por la cual a partir de una glucosa se obtiene ácido pirúvico y tiene lugar en el citosol.
La segunda es el ciclo de Krebs donde el ácido pirúvico obtenido en la glucólisis se transforma en Acetil-CoA y tiene lugar en la matriz mitocondrial.
La tercera fase es la cadena respiratoria o cadena de transporte de electrones constituida por grandes complejos proteicos y pequeñas moléculas que son la ubiquinona y la citocromo c.

La quimiósmosis, que es la energía perdida por los electrones se utiliza para bombear los protones al exterior. Allí se acumulan y cuando su concentración es elevada, los protones vuelven a la matriz mitocondrial a través de unos canales internos con enzimas englobadas en la membrana, llamadas ATP sintetasas.

Por cierto, en la fosforilación oxidativa las ATP-sintetasas están formadas por cuatro partes. Las partes se mueven entre sí cuando los protones fluyen por su canal interior. Hecho que provoca cambios en tres lugares que producen la unión de un ADP y un grupo fosfato generando así un ATP.

- Las FERMENTACIONES, son un proceso anacrónico, el aceptor final es un compuesto orgánico, y la síntesis de ATP ocurre a nivel de sustrato. Se distinguen la fermentación alcohólica, que es la transformación de ácido pirúvico en etanol y dióxido de carbono; la fermentación láctica de la cual se forma el ácido láctico; la fermentación butírica que es la descomposición de sustancias glucídicas de origen vegetal; y la fermentación pútrida en la que se obtienen sustancias orgánicas y malolientes.

También existen otras rutas catabólicas, que son el catabolismo de los lípidos que consisten en romper el ácido graso con la glicerina. El catabolismo de las proteínas que es la separación de los grupos aminos y, con ello, su eliminación y la transformación del resto de componentes resultantes en ácido pirúvico, acetil-coenzima A o en algún compuesto del ciclo de Krebs.

Fuente: imagen propia.

Por otro lado, encontramos el ANABOLISMO, que son reacciones redox y endotérmicas por las cuales a partir de una molécula sencilla se forma una molécula más compleja gastando energía. En los organismos autótrofos dependiendo de la fuente de energía se llevará a cabo la fotosíntesis (luz) o la quimiosíntesis (reacciones químicas).

Centrándonos en la FOTOSÍNTESIS, transforma la energía luminosa en energía química, se lleva a cabo en los cloroplastos, más concretamente, en los pigmentos fotosintéticos situados en el interior de los tilacoides. La fotosíntesis se divide en dos fases la fase luminosa y la fase oscura. A su vez, la FASE LUMINOSA consta de otras dos fases:

Fuente: Wikimedia Commons.

- Acíclica: En esta etapa ocurren tres procesos: la fotólisis del agua, la fotofosforilación del ADP y la fotorreducción del NADH. Los fotosistemas II y I captan los fotones de luz los que genera un transporte de electrones en la membrana de los tilacoides. Además para reponer los electrones transferidos el fotosistema II provoca una ruptura de una molécula de agua que da lugar a O2 y dos protones. En la cadena de electrones también participan complejos citocromos, plastoquinona, plastocianina, ferredoxina y ATP-sintetasa. Es la fase en la que se obtiene la mayor parte necesaria para pasar a la fase oscura, de 4 H+ se obtiene 1,33 ATP.

- Cíclica: Se encarga de producir energía necesaria para la fase oscura, solo actúa el fotosistema I, por tanto no habrá una descomposición de agua. Los electrones entran en la cadena transportadora de electrones permitiendo el flujo de protones que al pasar por la ATP-sintetasa producirá 2ATP.

En la FASE OSCURA tiene lugar el ciclo de Calvin que es una serie de reacciones bioquímicas que se producen durante la fase oscura de la fotosíntesis donde se pueden distinguir dos fases:

- La fijación del CO2 a la ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la acción de la enzima rubisco y da lugar a un compuesto de 6 átomos de carbono, que se disocia en 2 moléculas de ácido-3-fosfoglicérico (3 carbonos).

- La reducción del CO2 fijado que tras una serie de reacciones en las que se gastan 2 ATP y se reducen 2 NADH el ácido-3-fosfoglicérico se reduce y da lugar a gliceraldehído-3-fosfato. El ciclo podría continuar con el ciclo de las pentosas-fosfato, con la síntesis de glucosa, fructosa, almidón, ácidos grasos o aminoácidos.

Por otro lado, la QUIMIOSÍNTESIS consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas.

Muchos de los compuestos reducidos que utilizan las bacterias son sustancias procedentes de la descomposición de materia orgánica. Al oxidarlas, las transforman en sustancias minerales que pueden ser absorbidas por las plantas. Estas bacterias cierran los ciclos biogeoquímicos, posibilitando la vida en el planeta.

En los organismos heterótrofos se produce la formación de moléculas precursoras mediante el anabolismo. Donde se pueden distinguir dos fases: la biosíntesis de monómeros a partir de precursores y la biosíntesis de polímeros a partir de sus monómeros. Se puede diferenciar el anabolismo heterótrofo de glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Diferencias entre catabolismo y anabolismo

Fuente: imagen propia.

ACTIVIDADES.

2. Indica las semejanzas y las diferencias entre fotosíntesis y quimiosíntesis.

Ambas, fotosíntesis y quimiosíntesis son procesos anabólicos autótrofos. Mientras que en la fotosíntesis la energía para crear los nuevos enlaces se consigue a través de la luz solar, en la quimiosíntesis la energía proviene de la oxidación de otras moléculas. Por otra parte, la fotosíntesis la realizan las plantas, algas, cianobacterias y bacterias fotosintéticas, la quimiosíntesis la realizan las bacterias quimioautótrofas.

4. ¿Qué se entiende por fotólisis del agua y cuántas moléculas han de sufrir este proceso, para generar una molécula de O2?

La fotólisis del agua es la rotura del agua debido a la luz solar que ocurre en la fotosíntesis oxigénica. Para generar una molécula de O2 se necesitan romper dos moléculas de H2O ya que una molécula de agua cuando se rompe da 2H+, 2e- y 1/2 O2.

5. Tanto en la respiración mitocondrial como en la fase luminosa acíclica hay enzimas que trabajan con NADH o NADPH, una cadena transportadora de electrones y ATP-sintetasas, pero hay ciertas diferencias. Responde a las cuestiones de la siguiente tabla:

tabla características respiración celular y fotosíntesis.

7. ¿En qué orgánulos de la célula eucariota transcurren los siguientes procesos metabólicos?

β-oxidación de los ácidos grasos: mitocondria.
Fotofosforilación: membrana tilacoidal.
Glucólisis: citosol.
Fosforilación oxidativa: crestas mitocondriales.
Captación de luz por el complejo antena: fotosistemas (membrana tilacoidal)
Ciclo de Calvin: estroma.
Ciclo de los ácidos tricarboxílicos: matriz mitocondrial.

ACTIVIDADES P.A.U.

19.- Describa los procesos principales que ocurren durante la fase dependiente de la luz (fase luminosa) de la fotosíntesis. (Opción A-Junio 2004)

La fase luminosa tiene lugar en las membranas de los tilacoides, cuando un fotón es captado por el pigmento diana del centro de reacción, sale del átomo dejándolo ionizado. Los electrones perdidos con la energía del fotón pasan de una molécula a otra, que se oxidan y se reducen sucesivamente. Se forma así la cadena transportadora de electrones. La energía captada se invierte en introducir H+ a través de la membrana, que al pasar por la ATP-sintetasa, da lugar a la formación de ATP.

Dependiendo de cual sea el aceptor final de electrones , se distinguen dos procesos :

FASE LUMINOSA ACÍCLICA: Llegan dos fotones al fotosistema II, que provoca la excitación del pigmento diana y la clorofila P680 pierde 2 electrones, que irán pasando a través de la cadena. La clorofila repone sus electrones perdidos a través de la fotólisis del H2O, que se escinde en 2 H+ y 2 electrones. A continuación, los electrones perdidos pasan por la cadena de transporte electrónico, del fotosistema II, a la festina y, más tarde, a la plastoquinona. Posteriormente, pasa al citocromo b6-f y después a la plastocianina. Antes de que estos electrones lleguen al fotosistema I, este recibe 2 fotones de luz, que provocan que la clorofila P700 se excite, y pierda 2 electrones, que son captados por la ferredoxina y de ahí los transporta a la NADP+ reducidas, donde se incorporan los H+ procedentes del estroma, que son recogidos por un NADP+ que se reduce a NADPH+H+ (FOTORREDUCCIÓN NADP+). La energía que desprende el movimiento de electrones, se utiliza para bombear protones desde el estroma al interior del tilacoide, creando un gradiente electroquímico que hace que los protones regresen al estroma a través de la ATP-sintetasa, formando ATP (FOTOFOSFORILACIÓN )

En resumen , en esta fase hemos obtenido ATP Y NADPH

FASE LUMINOSA CÍCLICA : Interviene únicamente el fotosistema I, es un flujo cíclico porque el aceptor final de electrones es el propio centro de reacción de la clorofila P700. Al no participar el fotosistema II no hay fotólisis del H2O y no hay reducción del NADP+. Al llegar dos fotones al fotosistema I, la clorofila P700 pierde 2 electrones que son cedidos a la ferredoxina, esta al citocromo b6-f (que bombea H+ al interior del tilacoide), de aquí pasan a la plastoquinona , luego a la plastocianina y de nuevo al fotosistema I. Los protones bombeados saldrán a través de la ATP-sintetasa provocando la síntesis de ATP. Finalmente, al acabar esta fase solo hemos obtenido ATP.

20. Defina y diferencie los siguientes pares de conceptos referidos a los microorganismos: autótrofo/heterótrofo; quimiosintético/fotosintético; aerobio/ anaerobio. (Opción B-Junio 2002)

Los organismos autótrofos son aquellos que son capaces de producir su propio alimento por medio de la fotosíntesis, o de la quimiosíntesis. Sin embargo, los organismos heterótrofos son organismos que no pueden producir su propio alimento a partir de fuentes inorgánicas y, por lo tanto, se alimentan de otros organismos de la cadena alimenticia.

Los organismos fotosintéticos son aquellos capaces de capturar la energía solar y usarla para la producción de compuestos orgánicos. Entre estos se encuentran las plantas superiores, algunos protistas y bacterias, los cuales pueden convertir el dióxido de carbono en compuestos orgánicos y reducirlo a carbohidratos. Por otro lado, los organismos quimiosintéticos son aquellos que obtienen la energía química (ATP) a partir de la oxidación de sustratos inorgánicos como ácidos, sales minerales, óxidos, bases, anhídridos, etc.

Los microorganismos aerobios son los organismos que requieren oxígeno para vivir. Lo opuesto a lo aerobio es lo anaerobio. En este caso, los microorganismos anaeróbicos no emplean oxígeno en sus actividades metabólicas.

Hasta aquí la entrada de hoy. Espero que os haya servido y, ¡nos vemos en la próxima! ;-)