Tema 11. Anabolismo

1. El anabolismo.

ANABOLISMO

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Conjunto de procesos que producen la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas.

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Procesos endergónicos que necesitan incorporación de E.

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Aparecen rutas anabólicas en autótrofos y heterótrofos aunque existen algunas exclusivas de autótrofos.

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1. El anabolismo.

1. El anabolismo.

1.1. Rutas anabólicas comunes.

ANABOLISMO DE LOS GLÚCIDOS

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GLUCONEOGÉNESIS

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Se sintetiza glucosa a partir de compuestos orgánicos a partir de compuestos orgánicos no glucídicos como el ácido láctico, aminoácidos, glicerol.

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Se inicia en mitocondrias y se completa el proceso en el citosol.

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Todas las células pueden llevarla a cabo.

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1. El anabolismo.

1.1. Rutas anabólicas comunes.

ANABOLISMO DE LOS GLÚCIDOS

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GLUCOGENOGÉNESIS

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Se sintetiza glucógeno a partir de glucosa. Se produce en el hígado y músculo esquelético.

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ETAPAS:

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1. Se activa glucosa mediante UTP → UDP-Glucosa
2. Se añaden moléculas de UDP-Glucosa para formar glucógeno.

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• En mamíferos ocurre en el hígado, para mantener constantes los niveles de glucosa. Algunas células lo usan como único combustible.
• Glucógeno: glúcido homopolisacárido de reserva en animales.

1. El anabolismo.

1.1. Rutas anabólicas comunes.

1. El anabolismo.

1.1. Rutas anabólicas comunes.

ANABOLISMO DE LOS LÍPIDOS

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ANABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS

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1. El anabolismo.

1.2. Rutas anabólicas en autótrofos.

Tipos de autótrofos:

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• Fotosintéticos → Llevan a cabo la fotosíntesis. Utilizan la E de la luz para construir moléculas orgánicas.
• Quimiosintéticos → Realizan rutas de quimiosíntesis. Transforman materia inorgánica en orgánica con la E liberada en reacciones exergónicas.

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E= energía

2. La fotosíntesis.

Definición:

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Proceso de nutrición autótrofa por el que se forma materia orgánica por reducción de materia inorgánica, utilizando la energía luminosa.

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Importancia de la fotosíntesis:

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• Cambio de la atmósfera terrestre primitiva hace unos 2500 M.a. (presencia oxígeno)
• Síntesis de materia orgánica que es la base de todos los ecosistemas.
• Energía almacenada en combustibles fósiles.
• Liberación de oxígeno a la atmósfera.
• Retirada del CO2 atmosférico.

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2. La fotosíntesis.�Importancia de la fotosíntesis

(*) Las cianobacterias no tienen orgánulos pero sí tilacoides en su citosol.

Las bacterias que realizan fotosíntesis tienen clorosomas, formados fundamentalmente por bacterioclorofila, carotenos y algunas proteínas.

2. La fotosíntesis.�El dador de e- es el H2O y el aceptor es el CO2.

2. La fotosíntesis.

Si intervienen otros dadores y aceptores.

Fotosíntesis anoxigénica:

No se libera O2 a la atmósfera.

3. Fases de la fotosíntesis: luminosa y oscura

https://www.youtube.com/watch?v=uixA8ZXx0KU

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Fase luminosa:

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• Solo se produce en presencia de luz.
• En la membrana de los tilacoides.
• Pigmentos fotosintéticos captan la E de la luz y la transforman en energía química (ATP y NADPH).
• Se libera oxígeno (fotólisis del agua).

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Fase oscura:

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• En el estroma del cloroplasto.
• No depende de la luz.
• Reducción de CO2 para obtener glucosa utilizando NADPH y ATP.
• A través de una ruta llamada Ciclo de Calvin.

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4. La fase luminosa de la fotosíntesis.

4.1. Pigmentos fotosintéticos y fotosistemas

• Pigmentos → Moléculas capaces de absorber E de los fotones de luz de diferentes longitudes de onda.
• En su estructura hay un anillo de porfirina con un átomo de magnesio.
• Principales pigmentos:
• Clorofilas a y b.
• Carotenos.
• Xantofilas.
• Antocianinas
• FOTOSISTEMAS (vegetales superiores): agrupaciones de pigmentos fotosintéticos y algunas proteínas. Formados por el complejo antena y el centro de reacción.
• Fotosistema I (PS I) o P700. Absorbe fotones de unos 700 nm de longitud de onda.
• Fotosistema II (PS II) o P680. Absorbe fotones de unos 680 nm de longitud de onda.

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VER VÍDEO: Los fotosistemas https://youtu.be/rwHAYJT60Eo

4. 2 Las etapas de la fase luminosa de la fotosíntesis.

FASE LUMINOSA:

4. 2 Las etapas de la fase luminosa de la fotosíntesis.� Captación de la luz

• Pigmentos agrupados en la membrana del tilacoide formando fotosistemas
• Fotosistema:

Complejo antena → Colectores de luz (constituido por un gran número de pigmentos unidos a proteínas de membrana).

Centro de reacción → Dos moléculas de clorofila a unida a una proteína transmembrana. Esta clorofila es el dador de electrones de la cadena fotosintética y al cederlos, deja un «hueco electrónico», que ha de ser rellenado. En este caso será por el agua.

Aceptores primarios: del PSII la feofitina y del PSI la clorofila A0.

Dadores de electrones: del PSII el agua y del PSI la plastocianina.

• Energía luminosa se transforma en energía química.

• FASE LUMINOSA: Transporte de electrones desde desde el H2O hasta el NADP+ a través de la cadena fotosintética.
• CADENA FOTOSINTÉTICA → Conjunto de moléculas capaces de aceptar y ceder electrones (reducir y oxidar).
• El transporte de electrones puede ser: acíclico y cíclico.

4.2 Las etapas de la fase luminosa de la fotosíntesis.

4.2 Las etapas de la fase luminosa de la fotosíntesis.�Transporte acíclico de electrones�

• Energía luminosa excita el H2O rompiendo la molécula (fotólisis). Cede sus electrones a la cadena fotosintética y desprende O2.
• El transporte de electrones desde el agua hasta el NADP+ se divide en 3 segmentos que se representan mediante el esquema en Z.
• PS I → Centro de reacción cede un electrón al NADP+, que se reduce a NADPH.
• PS II → Cede electrón a PS I mediante la cadena de transportadores.
• Fotólisis del agua → Recuperación del PS II, liberación de H+ al espacio intratilacoide (lumen) y liberación de O2.

1

2

3

4.2 Las etapas de la fase luminosa de la fotosíntesis.�Transporte cíclico de electrones�

Vía para la síntesis de ATP cuando escasea el NADP+.

• Síntesis de ATP en la fase luminosa se realiza mediante fotofosforilación.
• Semejante al que ocurre en la cadena respiratoria.
• Etapas de la fotofosforilación:
• Los H+ liberados al lumen.
• Su acumulación genera un gradiente electroquímico regresan al estroma a través de la ATP sintasa.
• Cada 3 H+ que atraviesan la ATP sintetasa, se sintetizan entre 1 y 2 moléculas de ATP.

4.2 Las etapas de la fase luminosa de la fotosíntesis.

Fotofosforilación

VER VÍDEO repaso fase luminosa: https://youtu.be/coqWnw5NZDU

4.3 La fase oscura de la fotosíntesis.

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• Síntesis de moléculas orgánicas sencillas por reducción de moléculas inorgánicas, utilizando NADPH y ATP sintetizados en la fase luminosa.
• Se localiza en el estroma del cloroplasto.
• No depende de la presencia de luz.
• Principal sustrato utilizado es el CO2.
• Reducido a monosacáridos sencillos.

VER VÍDEO fase oscura:

https://youtu.be/dDCk37_WJeY

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Página interesante: https://aulavirtual.iesabyla.es/pluginfile.php/4334/mod_resource/content/5/el_ciclo_de_calvinbensonbassham.html

4.3. La fase oscura de la fotosíntesis.

1. La reducción de CO2. El Ciclo de Calvin.

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• Reducción de CO2 a través del Ciclo de Calvin:
• CO2 reducido a gliceraldehído-3-fosfato (G3P).
• Intervienen la ribulosa 1,5-difosfato (RuBP), el NADPH y el ATP.
• En cada vuelta del ciclo se reduce una sola molécula de CO2.
• Para obtener una molécula de G3P hacen falta 3 vueltas.

4.3. La fase oscura de la fotosíntesis.

1. La reducción de CO2. El Ciclo de Calvin.

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• Para formar una glucosa, se requiere la formación de 2 G3P (6 vueltas del ciclo).

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4.3 La fase oscura de la fotosíntesis.

1. La reducción de CO2. El Ciclo de Calvin.

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ETAPAS DEL CICLO DE CALVIN

• Fijación del CO2. Fijado sobre la ribulosa 1,5-difosfato. Origina un compuesto de 6 átomos de C, que se rompe en dos de 3 C (Ácido-3-fosfoglicérico [APG]).

Reacción catalizada por la enzima rubisco (ribulosa 1,5-difosfato carboxilasa-oxidasa).

• Reducción.
• Formación de glucosa y regeneración de G3P.

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+ H₂O

4.3. La fase oscura de la fotosíntesis.

1. La reducción de CO2. El Ciclo de Calvin.

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ETAPAS DEL CICLO DE CALVIN

• Fijación del CO2.
• Reducción. Ácido 3-fosfoglicérico es fosforilado y reducido a triosas fosfato, utilizando NADPH y ATP.
• Formación de glucosa y regeneración de G3P.

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4. La fase oscura de la fotosíntesis.

4.1. La reducción de CO2. El Ciclo de Calvin.

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4.3 La fase oscura de la fotosíntesis.

1. La reducción de CO2. El Ciclo de Calvin.

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ETAPAS DEL CICLO DE CALVIN

• Fijación del CO2.
• Reducción.
• Formación de glucosa y regeneración de G3P. De cada 6 G3P, una es utilizada para la síntesis de glucosa y 5 se emplean en la recuperación de las moléculas ribulosa 5-fosfato, fosforilada a ribulosa 1,5-difosfato con gasto de ATP.

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4.3 La fase oscura de la fotosíntesis.

1. La reducción de CO2. El Ciclo de Calvin.

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4.3 La fase oscura de la fotosíntesis.

1. La reducción de CO2. El Ciclo de Calvin.

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https://www.youtube.com/watch?v=GlqJCOcHO7M&t=339s

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4.3 La fase oscura de la fotosíntesis.

1. La reducción de CO2. El Ciclo de Calvin.

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DESTINO DEL G3P DEL CICLO DE CALVIN

Dependiendo de las necesidades de la célula se puede convertir en:

• Glucosa o fructosa → Síntesis de polisacáridos (almidón y celulosa) y sacarosa.
• Ácidos grasos y aminoácidos.
• Síntesis de ATP en el metabolismo celular.

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5. Los factores que influyen en la fotosíntesis.

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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS:

• Concentración de CO2 en el medio.
• Intensidad de iluminación.
• Temperatura.
• Concentración de O2 en el medio.
• La fotorrespiración.
• La humedad.
• El color de la luz.

https://youtu.be/vIIjOLa7GYQ

5. Los factores que influyen en la fotosíntesis.

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Concentración de CO2 en el medio.

• Mayor actividad fotosintética a mayor concentración de CO2.
• Hasta llegar al punto de asimilación máximo (saturación de la RUBISCO).

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5. Los factores que influyen en la fotosíntesis.

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Intensidad de iluminación.

• Mayor actividad fotosintética a mayor intensidad luminosa.
• Hasta que esté lumínicamente saturada.

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5. Los factores que influyen en la fotosíntesis.

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Temperatura.

• No afecta a la fase luminosa.
• Sí afecta a la fase oscura, que está catalizada por enzimas.
• Las enzimas aumentan su eficacia con la temperatura hasta llegar a su desnaturalización.
• Cada especie tiene una temperatura óptima para su rendimiento.

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5. Los factores que influyen en la fotosíntesis.

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Concentración de O2 en el medio.

• Rendimiento disminuye cuando aumenta la concentración de oxígeno.
• Es un inhibidor competitivo de la reacción de fijación del CO2 por la enzima rubisco.

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5. Los factores que influyen en la fotosíntesis.

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La fotorrespiración.

• La rubisco puede actuar de dos formas con la ribulosa 1,5-difosfato.
• Fijación del CO2.
• Cuando aumenta la [O2] compite con el CO2. Fotorrespiración:

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• Se eliminan algunos intermediarios del Ciclo de Calvin, por lo que se reduce la eficacia de la fotosíntesis hasta un 50%.

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5. Los factores que influyen en la fotosíntesis.

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5. Los factores que influyen en la fotosíntesis.

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La humedad.

• Disminuye rendimiento de la fotosíntesis al disminuir el grado de humedad.
• Se cierran los estomas y se reduce el intercambio de gases.
• Ver vídeo: cierre de estomas.

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5. Los factores que influyen en la fotosíntesis.

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El color de la luz.

• Mayor rendimiento fotosintético con luz roja o azul.
• Si la longitud de onda es superior a 680 nm, el PS II no actúa y solo se produce la fase luminosa cíclica (con peor rendimiento).

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5. Los factores que influyen en la fotosíntesis.

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• Algunas plantas (C4 y CAM) han evolucionado creando diferentes rutas para evitar la fotorrespiración fijando CO2 mediante rutas alternativas.
• C3 → Fotosíntesis normal.

6. La quimiosíntesis.

• Proceso anabólico autótrofo mediante el cual se sintetizan compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos.
• Se emplea la E de las reacciones exergónicas como fuente de E (oxidación de compuestos inorgánicos sencillos).

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6. La quimiosíntesis.

6.1. Las fases de la quimiosíntesis.

6. La quimiosíntesis.

6.1. Los tipos de seres quimiosintéticos.

• Bacterias, en su mayor parte, aerobias.
• Gran importancia por el papel que desempeñan en los ciclos biogeoquímicos → Mineralización de la materia orgánica.
• Sustratos proceden de la actividad biológica de otros seres vivos.

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https://youtu.be/vyrH4BNvIJk

6. La quimiosíntesis.

6.1. Los tipos de seres quimiosintéticos.

Dudas