Ejercicios Metabolismo
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1.- ¿Cómo y cuándo tiene lugar la descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis? ¿Cuáles son sus consecuencias? Tiene lugar en la fase luminosa acíclica en el fotosistema ll. al incidir la luz sobre este, la clorofila P680 se excita, y cede dos electrones al primer aceptor de electrones. Para reponer estos dos electrones perdidos por la clorofila P680, se produce la fotólisis del agua. Finalmente, entra en los tilacoides cuatro protones por cada dos electrones. Entran dos procedentes de la hidrólisis del agua, y otros dos provenientes de la cadena de transporte electrónico. Como resultado se produce una diferencia de potencial electroquímico entre las dos caras de la membrana del tilacoide. Este gradiente hace que los protones salgan por la ATP-sintetasa y se produzca la síntesis de ATP. 2.- Cloroplastos y fotosíntesis. A) Durante el proceso fotosintético, coexisten un flujo cíclico y un flujo no cíclico de electrones. Exponga brevemente el sentido fisiológico de cada uno de ellos y cuáles son sus componentes principales. Completar 18 ATP necesarios para la fase oscura B) Existen algas procarióticas (cianobacterias) que carecen de cloroplastos y sin embargo realizan el proceso fotosintético de forma similar a como lo realizan las plantas superiores.¿Cómo es posible? Es posible porque poseen tilacoides en su citoplasma con los pigmentos fotosintéticos, responsables de realizar la fotosíntesis. 3.- Explique brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos: METABOLISMO:obtener materia y energía para llevar a cabo las funciones vitales (nutrición, relación y reproducción) ANABOLISMO: obtener moléculas complejas a partir de biomoléculas sencillas. CATABOLISMO: obtener moléculas sencillas a partir de moléculas orgánicas complejas. RESPIRACIÓN CELULAR: obtener energía en forma de ATP, además de dióxido de carbono y agua. FOTOSÍNTESIS: obtener materia orgánica a partir de inorgánica, además de oxígeno. 4.- Defina: Fotosíntesis, fotofosforilación, fosforilación oxidativa y quimiosíntesis. FOTOSÍNTESIS: es el proceso de conversión de la energía luminosa procedente del sol en enegía química, que es almacenada en moléculas orgánicas. Este procesos es posible gracias a los pigmentos fotosintéticos, moléculas capaces de captar la energía luminosa y utilizarla para activar alguno de sus electrones y transferirlo a otros átomos, de modo que dan inicio a una serie de reacciones químicas que constituyen la fotosíntesis. Se lleva a cabo en los cloroplastos. Es realizada por plantas algas y algunas bacterias. FOTOFOSFORILACIÓN: proceso que tiene lugar en la fase luminosa de la fotosíntesis, que consiste en la obtención del ATP y agua, añadiendo un grupo fosfato a un ADP. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA: proceso que tiene lugar en la respiración celular, concretamente en el transporte de electrones en las ATP-sintetasas, al entrar los protones por estas. Consiste en la obtención del ATP y agua, añadiendo un grupo fosfato a un ADP. QUIMIOSÍNTESIS: proceso anabólico que consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas. 5.- Anabolismo y catabolismo. Citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en qué orgánulos celulares se producen. ANABOLISMO: los ejemplos de este proceso son fotosíntesis y quimiosíntesis. La fotosíntesis se produce en los tilacoides de los cloroplastos de las células vegetales, y en el caso de las bacterias que no tienen ni cloroplastos ni tilacoides, se produce en los clorosomas. La quimiosíntesis se producen el interior de las bacterias CATABOLISMO: los ejemplos de este proceso son la respiración celular y la fermentación. La respiración celular ocurre en mitocondrias y en el citosol, y la fermentación tiene lugar en el interior de ciertas levaduras y bacterias, y en animales, en el tejido muscular si no llega suficiente oxígeno a las células. 6.- Un proceso celular en eucariota genera ATP y NADPH (H) con producción de oxígeno por acción de la luz sobre los pigmentos. ¿De qué proceso se trata? ¿Para qué se utiliza el ATP y el NADPH formados? ¿Participan los cloroplastos (indicar brevemente cómo). Se trata del proceso de la fase luminosa cíclica. El ATP y el NADPH formados en la fase luminosa de la fotosíntesis, se emplean para obtener energía para poder formar la materia orgánica en la fase oscura, en el ciclo de Calvin, a partir de moléculas inorgánicas. Si, los cloroplastos sí que intervienen, ya que la fotosíntesis se realiza en los cloroplastos. 7.- ¿Qué es el ATP? ¿Qué misión fundamental cumple en los organismos? ¿En qué se parece químicamente a los ácidos nucleicos? ¿Cómo lo sintetizan las células (indicar dos procesos). El ATP es un nucleótido que actúa en el metabolismo como molécula energética. Su misión es almacenar y ceder energía gracias a sus dos enlaces éster-fosfóricos. Está formado por una pentosa, que es la ribosa, una base nitrogenada, que es la adenina, y tres grupos fosfato. La síntesis de ATP se puede realizar de dos maneras: Fosforilación a nivel de sustrato: gracias a la energía liberada una biomolécula, al romperse alguno de sus enlaces ricos en energía. Por ejemplo, la glucólisis 2- Reacción encimática con ATP-sintetasas: en las crestas de las mitocondrias y los tilacoides de los cloroplastos, estas enzimas sintetizan ATP cuando su interior es atravesado por un flujo de protones, por ejemplo, en la cadena transportadora de electrones. Fotofosforilación 1- 8.- De los siguientes grupos de organismos, ¿Cuáles llevan a cabo la respiración celular?¿Cuáles realizan la fotosíntesis oxigénica?: algas eucariotas, angiospermas, cianobacterias (cianofíceas), helechos y hongos. FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA: todos menos los hongos. RESPIRACIÓN CELULAR: todos 9.- Del orden de un 50 % de la fotosíntesis que se produce en el planeta es debida a la actividad de microorganismos. Indique en qué consiste el proceso de la fotosíntesis. ¿Cuáles son los sustratos necesarios y los productos finales resultantes? La fotosíntesis es el proceso de conversión de la energía luminosa procedente del sol en energía química, que es almacenada en moléculas orgánicas. Este procesos es posible gracias a los pigmentos fotosintéticos, moléculas capaces de captar la energía luminosa y utilizarla para activar alguno de sus electrones y transferirlo a otros átomos, de modo que dan inicio a una serie de reacciones químicas que constituyen la fotosíntesis. Consta de dos fases: la fase luminosa, que tiene lugar en los tilacoides, y se caracteriza por la captación de energía luminosa, generando ATP y nucleótidos reducidos, y la fase oscura, que tiene lugar en el estroma, y a partir de ATP los nucleótidos reducidos obtenidos en la fase luminosa, se sintetizan moléculas orgánicas. 10.- Describe la fase luminosa de la fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosintético global. La fase luminosa consta de dos fases, la cíclica y la acíclica. La fase luminosa acíclica interviene el fotosistema l y ll. El fotosistema ll recibe luz y la clorofila P680 se excita y cede dos electrones al primer aceptor de electrones. El primer aceptor cede los electrones a una cadena de transporte electrónico, que los cede finalmente a la clorofila P700 del fotosistema l. cuando el fotosistema l recibe luz, lsu clorofila P700, cede dos electrones al primer aceptor de electrones y el primer aceptor de electrones del fotosistema l, transfiere los electrones a otra cadena de transporte electrónico, que los cede al NADP+, que toma protones del estroma, y se reduce para formar NADPH + H+. Cada dos protones se forma 1 ATP, por tanto, al tener 48 protones, obtenemos 16 ATP, al romper 12 moléculas de agua. En la fase luminosa cíclica , sólo interviene el fotosistema l. Inciden dos fotones sobre el fotosistema l, la clorofila P700 libera dos electrones al aceptor primario, y se inicia una cadena de transporte de electrones que impulsa dos protones desde el estroma al interior de tilacoide. La cadena de transporte electrónico, transfiere los dos electrones a la clorofila P700, para reponer los electrones que ha perdido. Los electrones llegan a la ferredoxina y de ahí pasan al citocromo B,y de éste pasa a la plastoquinona, que capta dos protones y se reduce. La plastoquinona reducida, cede los dos electrones al citocromo F, que introduce los dos protones en el interior del tilacoide. Estos, al salir de los ATP-sintetasa provocan la síntesis de ATP. La plastocianina retorna los electrones a la clorofila P700 El aporte al proceso fotosintético global, nucleótidos oxidados y ATP, necesarios para realizar la siguiente fase. 11.- ¿Qué es un organismo autótrofo quimiosintético? Son aquellos organismos que realizan las quimiosíntesis, es decir, el proceso anabólico que consiste en la síntesis del ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas. La gran mayoría son bacterias 12.- Define en no más de cinco líneas el concepto de "Metabolismo", indicando su función biológica. El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de la célula, con el fin de obtener energía y materia, para realizar las tres funciones vitales, desarrollarse, o renovar la estructura propia de cada individuo. 13.- Indique qué frases son ciertas y cuáles son falsas. Justifique la respuesta: a) Una célula eucariótica fotoautótrofa tiene cloroplastos pero no tiene mitocondrias. FALSO. Todas las células eucariotas realizan las respiración celular, que tiene lugar en las mitocondrias. b) Una célula eucariótica quimioheterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos. VERDADERO. No realiza la fotosíntesis c) Una célula procariótica quimioautótrofa no posee mitocondrias ni cloroplastos. VERDADERO. Carecen de mitocondrias y cloroplastos d) Las células de las raíces de los vegetales son quimioautótrofas. FALSO. Los organismos quimioautótrofos son bacterias 14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo antena y centro de reacción. Función y loca- lización Fotosistema: complejo situado en la membran interna de los tilacoides formado por proteínas transmembranosas que contiene pigmentos fotosintéticos y forman dos subunidades funcionales: -Complejo captador de luz o complejo antena: esta estructura contiene moléculas de pigmentos fotosintéticos (clorofila a, clorofila b y carotenoides) que captan energía luminosa, se excitan y transmiten la energía de excitación de unas moléculas a otras hasta que la ceden finalmente al centro de reacción. Está a ambos las dos del centro de reacción del fotosistema. -Centro de reacción: en esta subunidad hay dos moléculas de un tipo especial de clorofila a, denominada pigmento diana, que al recibir la energía captada por los anteriores pigmentos transfiere sus electrones a otra molécula, denominada primer aceptor de electrones, que los cederá, a su vez, a otra molécula externa. Está situado entre los complejo antena del fotosistema. 15.- Compara: a) quimiosíntesis y fotosíntesis b) fosforilación oxidativa y fotofosforilación a) En el proceso de la fotosíntesis se emplea la luz solar para transformarla en energía química que se queda almacenada en moléculas orgánicas. En la quimiosíntesis los organismos obtienen energía a partir de otras reacciones químicas. La fotosíntesis la realzian las plantas, las algas, las cianobacterias y las bacterias fotosintéticas. Ambos son procesos anabólicos. b) La fosforilación oxidativa es un proceso que ocurre en la cadena transportadora de electrones de la respiración celular. En las ATP-sintetasa fluyen protones provocando cambios que producen la unión de un ADP y un grupo fosfato generando así un ATP. La fotofosforilzación ocurre en la fotosíntesis y al igual que la fosforilación en las ATP-sintetasas fluyen protones provocando cambios que producen la unión de un ADP y un grupo fosfato generando así un ATP 16.- La vaca utiliza los aminoácidos de la hierba para sintetizar otras cosas, por ejemplo la albúmina de la leche (lactoalbúmina). Indica si este proceso será anabólico o catabó- lico. Razona la respuesta. Es un proceso anabólico porque a partir de un molécula, en este caso los aminoácidos de la l hierba, se obtiene otra más compleja como es la lactoalbúmina. 17.- Explica brevemente si la proposición que sigue es verdadera o falsa. El ATP es una molécula dadora de energía y de grupos fosfatos. Verdadero. Almacena y cede energíaa gracias a sus dos enlaces éster-fosfóricos. Cuando se hidroliza, se rompe el último enlace éster-fosfórico por un proceso de desfosforilación, y se produce ADP, P y energía. 18.- ¿En qué lugar de la célula y de qué manera se puede generar ATP? El ATP se puede generar de dos formas: - Por fosforilación a nivel de sustrato. Gracias a la energía liberada de una biomolécula, al romperse alguno de sus enlaces ricos en energía. Tiene lugar en la mitocrondia - Reacción enzimática con ATP-sintetasas. En las crestas mitocondriales y en los tilacoides de los cloroplastos, estas enzimas sintetizan ATP cuando su interior es atravesado por un flujo de protones. 19.- Papel del acetil-CoA en el metabolismo. Posibles orígenes del acetil-CoA celular y posibles destinos metabólicos (anabolismo y catabolismo). Principales rutas metabólicas que conecta. Se forma cuando una molécula de coenzima A acepta un acetil. Para formar acetil coA interviene: - Catabolismo aminoácidos - Anabolismo lípidos Dentro de las rutas catabólicas interviene en: - Antes de entrar en la mitocondria, el piruvato obtenido en la glucólisis es transformado en Acetil-CoA. El Acetil-CoA se incorpora al ciclo de Krebs, transfiriendo su grupo acetilo a un ácido oxalacético que al aceptarlo forma un ácido cítrico. - Beta oxidación de los ácidos grasos: Los ácidos grasos son escindidos en fragmentos de dos carbonos que son aceptados por el coenzima A originando acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs. Dentro de las rutas anabólicas interviene en: - Gluconeogénesis - Biosíntesis de ácidos grasos: es el iniciador del proceso - Sintesis de aminoácidos - Krebs 20.- Esquematiza la glucólisis: a) Indica al menos, sus productos iniciales y finales. b) Destino de los productos finales en condiciones aerobias y anaerobias. c) Localización del proceso en la célula. 21.- Una célula absorbe n moléculas de glucosa y las metaboliza generando 6n molécu- las de CO2 y consumiendo O2 .¿ Está la célula respirando ? ¿Para qué? ¿participa la matriz mitocondrial? ¿Y las crestas mitocondriales?. La célula está realizando la respiración, para obtener energía. Participa la matriz mitocondrial ya que en ella se produce el ciclo de Krebs y también participan las crestas mitocondriales porque en ella se produce la cadena transportadora de electrones 22.- ¿Qué ruta catabólica se inicia con la condensación del acetil-CoA y el ácido oxala- cético, y qué se origina en dicha condensación? ¿De dónde provienen fundamentalmente cada uno de los elementos? ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?. Corresponde al ciclo de Krebs. El ácido pirúvico obtenido en la glucólisis es descarboxilado transformándose en acetil-CoA. El acetil-CoA se incorpora al ciclo de Krebs, transfiriendo su grupo acetilo a un ácido oxalacético que al aceptarlo forma un ácido cítrico. Esta ruta metabólica tiene lugar en la matriz 23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la fotosíntesis? ¿Qué enzima cataliza esta reac- ción? ¿A qué moléculas da lugar? El dióxido de carbono atmosférico entra en el estroma del cloroplasto y allí se una a la ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la acción de la enzima ribulosa-difosfato-carboxilasa-oxidasa (rubisco) y al lugar a un compuesto inestable de seis átomos de carbono, que se disocia en dos moléculas con tres átomos de carbono, el ácido -3-fosfoglicérico y es reducido a gliceraldehído-3-fosfato 24.- Indique cuál es el papel biológico del NAD, NADH + H. en el metabolismo celular. Escriba tres reacciones en las cuáles participe. + En el metabolismo , el NAD participa en las reacciones redox (oxidorreducción), llevando + los electrones de una reacción a otra. Se encuentra en dos formas en las células: NAD y + NADH . El NAD , que es un agente oxidante, acepta electrones de otras moléculas y pasa a ser reducido, formándose NADH, que puede ser utilizado entonces como agente reductor para donar electrones. Estas reacciones de transferencia de electrones son la + principal función del NAD Algunas reacciones en las que intervienen son: Ciclo de Krebs, en la beta oxidación de ácidos grasos, en las fermentaciones, en el catabolismo de proteínas. 25.- Explique brevemente el esquema siguiente: En el siguiente esquema se muestra el proceso del Ciclo de Calvin de forma resumida. El Ciclo de Calvin se produce en la fase oscura de la fotosíntesis. En esta fase señalada tenemos una molécula de ribulosa-1,5-difosfato a la que se fija CO 2 atmosférico gracias a la acción de la enzima rubisco, abundante en la biosfera. Se crea un compuesto de 6 carbonos que se separa en 2 compuestos de ácido-3-fosfoglicérico de 3 carbonos, la mitad. Con el consumo de 2 moléculas de ATP que consigo 2 moléculas ADP más fósforo y + + también el consumo de 2 NADPH + H (coenzima reducida) que consigo 2 NADP que provienen de la fase luminosa de la fotosíntesis consigo reducir el CO fijado 2 anteriormente en el primer paso explicado formando 2 moléculas de 3-fosfogliceraldehído Una vez conseguido el 3-fosfogliceraldehído, éste puede seguir tres vías y puede darse la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos dentro del cloroplasto, la síntesis de glucosa y fructosa fuera del cloroplasto que pueden formar sacarosa en el citosol y por último se puede regenerar en la ribulosa-5-fosfato, inicio de la reacción, por medio de del ciclo de las pentosas, un conjunto de reacciones complejas. 26.- Bioenergética: a) Defina los conceptos de: fosforilación a nivel del sustrato, fotofosforilación y fosforilación oxidativa. b) ¿En qué niveles celulares se produce cada uno de dichos mecanismos y por qué? a) La fosforilación a nivel de sustrato es la síntesis de ATP gracias a la energía obtenida al romperse alguno de los enlaces ricos en energía de una biomolécula. Este proceso puede ocurrir en la glucólisis o Ciclo de Krebs. La fosforilación oxidativa es la formación de ATP por medio de la energía utilizada cuando los protones vuelven a la matriz mitocondrial por unos canales con enzimas llamados ATP-sintetasas cuyas partes, cuatro en concreto, se mueven entre sí provocando cambios que producen la unión de un ADP y un grupo fosfato creando ATP. La fotofosforilación oxidativa es la captación de energía lumínica o solar para sintetizar ATP. Este proceso se da en los cloroplastos, concretamente en las fases luminosas acíclica y cíclica. b) La fosforilación a nivel de sustrato se produce en las mitocondrias porque este proceso se da en la respiración de glúcidos exactamente en el ciclo de Krebs que ocurre dentro de la mitocondria. También se produce en el citosol de la célula ya que también se da en el proceso de glucólisis. La fosforilación oxidativa también se produce en las mitocondrias porque forma parte del transporte de electrones en la cadena respiratoria que tiene lugar en las mitocondrias como consecuencia de la respiración de glúcidos. La fotofosforilación oxidativa se produce en los cloroplastos ya que en su interior tienen el pimiento de la clorofila que capta la luz solar. 27.- Describa el proceso de transporte electrónico mitocondrial y el proceso acoplado de fosforilación oxidativa. Resuma en una reacción general los resultados de ambos procesos acoplados. A la luz de lo anterior, ¿Cuál es la función metabólica de la cadena respiratoria? ¿Por qué existe la cadena respiratoria? ¿Dónde se localiza?. El proceso de transporte electrónico mitocondrial está formado por una serie de moléculas en la membrana interna de las mitocondrias, cuatro grandes complejos, la ubiquinona y el citocromo y cuyas funciones son aceptar electrones de la molécula anterior y trasladarlos a la siguiente molécula en posición más cercana al núcleo. Dentro de este proceso se da la fosforilación oxidativa en la que los protones vuelven a la matriz mitocondrial por las ATP-sintetasas, unos canales con enzimas, por donde los protones fluyen en su interior y como consecuencia estas partes se mueven entre sí formando ADT y un grupo fosfato. NO ES CITOSOL ----- ES MATRIZ La función metabólica de la cadena respiratoria es la obtención de ATP mediante la oxidación de las coenzimas reducidas NADH y FADH2. Transformar coenzimas obtenidas en ATP. Se localiza en las crestas mitocondriales donde tiene lugar todo el proceso. 28.- ¿Qué tipos y cuántas moléculas se consumen y se liberan en cada una de las vueltasde la espiral de Lynen en la B-oxidación de los ácidos grasos?. En cada vuelta en la Hélice de Lynen se obtiene una molécula de FADH2 y de NADH + H+ que darán más tarde ATP en la cadena transportadora de electrones, un Acetil-Coa que se incorpora al ciclo de Krebs y por último la Hélice de Lynen se repite hasta que se trocea completamente el ácido graso donde cada vuelta hay 2 C (Acetil-CoA) menos. 29.¿Cómo se origina el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial interna? El gradiente electroquímico se crean mediante el proceso de quimiosmosis que mediante la energía perdida de los electrones se bombea protones al exterior y cuando su concentración es elevada vuelven a la matriz por la ATP-sintetasas. 30.¿Cuál es la primera molécula común en las rutas catabólicas de los glúcidos y los lípidos? ¿Cuál es el destino final de dicha molécula en el metabolismo? La primera molécula común es la dihidroxiacetona-3-fosfato que puede sintetizar por la vía anabólica glucosa. El destino final es conseguir ATP en el ciclo de Krebs. 31.Ciclo de Calvin: concepto, fases y rendimiento neto. Ciclo de Calvin es un proceso cíclico que ocurre en el estroma de los cloroplastos y forma parte de la fotosíntesis en el que se utiliza a ATP y NADPH que provienen de la fase luminosa para sintetizar materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas. En el se diferencian dos grandes fases: -Fijación de CO atmosférico que se fija a la Ribulosa 1,5-difosfato gracias a la enzima 2 rubisco,abundante en la biosfera. Esto da lugar a un compuesto inestable de seis carbonos que se divide en dos moléculas tres carbonos, el ácido-3-fosfoglicérido. -La reducción del CO fijado por el consumo de ATP y del NADPH que provienen de la 2 fase lumínica donde las dos moléculas de tres carbonos obtenidas anteriormente es decir el ácido-3-fosfoglicérido se reduce y se forma el gliceraldeído-3-fosfato que puede seguir tres días. Uno el ciclo de las pensonas y volver a la ribulosa-5-fosfato, otra la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos dentro del cloroplasto y la última la síntesis de glucosa y fructosa fuera del cloroplasto. Por cada molécula de un átomo de carbono, en concreto CO se necesitan dos moléculas 2, +. de NADPH y tres de ATP y si obtiene 2 ADP + fósforo y 2 de NADP 32.- Existe una clase de moléculas biológicas denominadas ATP, NAD, NADP:a) ¿Qué tipo de moléculas son ? (Cita el grupo de moléculas al que pertenecen) ¿Forman parte de la estructura del ADN o del ARN? .b) ¿Qué relación mantienen con el metabolismo celular? (Explícalo brevemente). a) Son moléculas oxidadas. No forman parte del ADN o ARN. b) El ATP almacena y cede energía debido a sus enlaces éster-fosfórico. Se produce durante la fotorrespiración y la respiración celular , procesos anabólicos y catabólicos que forman parte del metabolismo celular. b) En el metabolismo , actúan en reacciones de reducción-oxidación y se pueden encontrar en dos formas: como un agente oxidante , que acepta electrones de otras moléculas o como agente reductor para donar electrones donde las reacciones de transferencia de electrones son la principal función del NAD (redox). b) El NADP proporciona parte del poder reductor necesario para las reacciones de reducción de la biosíntesis . Interviene en la fase oscura de la fotosíntesis ( ciclo de + Calvin ), en la que se fija el dióxido de carbono (CO ); el NADPH+H se genera durante la 2 fase luminosa . 34.- Balance energético de la degradación completa de una molécula de glucosa. 35.- La siguiente molécula representa el acetil CoA: H3 C-CO-S-CoA.a) ¿En qué rutas metabólicas se origina y en cuáles se utiliza esta molécula?.b) De los siguientes procesos metabólicos: Glucogénesis, fosforilación oxidativa y B-oxidación, indica:- Los productos finales e iniciales.- Su ubicación intracelular.b) Explica con un esquema cómo se puede transformar un azúcar en una grasa ¿Pueden los animales realizar el proceso inverso? Se puede originar en la oxidación de ácidos grasos. Aminoácidos cetogénicos y la descarboxilación del piruvato Esta molécula se utiliza en el catabolismo de lípidos. Oxidarse completamente a CO2 en el ciclo del ácido cítrico. Su salida al citosol en forma de citrato para la síntesis de ácidos grasos. Gluconeogénesis: El producto inicial es el ácido pirúvico y el final la glucosa y su ubicación en las mitocondrias y la matriz Fosforilación oxidativa: Los productos iniciales son ADP + Pi y los finales ATP y sucede en la membrana interna de la mitocondria, en las crestas mitocondriales B-oxidación: Los productos iniciales son Ácidos grasos, NAD+, FAD+ y los finales Acetil-Co-A, NADH + H+ y FADH2 y se produce en la matriz mitocondrial. El acetil-Co-A en los mamíferos no puede convertirse en piruvato y como consecuencia los mamíferos son incapaces de transformar lípidos en azúcares porque carece de las enzimas. 36.- En el siguiente diagrama se esquematiza el interior celular y algunas transformaciones de moléculas que se producen en diferentes rutas metabólicas: a)¿Qué es el metabolismo? Todos los procesos físicos y químicos del cuerpo que convierten o utilizan energía. ¿Qué entiendes por anabolismo y catabolismo? El catabolismo es la transformación de moléculas orgánicas complejas en sencillas donde se libera energía y en camino el anabolismo es la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras sencillas donde se requiere energía. ¿Cómo se relacionan el anabolismo y el catabolismo en el funcionamiento de las células? ¿Qué rutas distingues? (Cita sus nombres e indica, si existen, cuáles son los productos inicial y final de cada una de ellas). El anabolismo y catabolismo son procesos metabólicos, el catabolismo produce la energía que requiere nuestro cuerpo, aunque no toda la energía se utiliza en nuestros movimientos quedando reservas; esas reservas son utilizadas por el anabolismo que es el que produce las proteínas o moléculas para formar nuevas células y así mantener nuestro cuerpo y sus funciones al máximo. Anabolismo y catabolismo se relacionan mediante reacciones como glucólisis , siendo el producto inicial un polisacárido y el final el ácido pirúvico, la transaminación , producto inicial: ácido a-cetoácido, producto final: ácido glutámico fermentación , producto inicial: glucosa, producto final: lactato, etanol, indol, hidrógeno CO2... ciclo de krebs , producto inicial: ácido oxalacético, producto final: 6 NADH, 2 FADH2, 2 GTP biosíntesis de ácidos grasos, ciclo de calvin , producto inicial: molécula con átomos de carbono como la glucosa y producto final según los átomos de carbono, 2 NADPH y 3 ATP por cada carbono. b)¿Qué compartimentos celulares intervienen en el conjunto de las reacciones? (Indica el nombre de los compartimentos y la reacción que se produce en cada uno de ellos). Cloroplastos y mitocondrias. Cloroplastos: fotosíntesis, estroma: ciclo de calvin Mitocondrias: ciclo de Krebs, quimiósmosis, fosforilación oxidativa Citosol: glucólisis 37.- Indique el rendimiento energético de la oxidación completa de la glucosa y compárelo con el obtenido en su fermentación anaerobia. Explique las razones de esta diferencia. El rendimiento total de la oxidación de la glucosa es de 36 ATP en las células eucariotas, y de 38 ATP en las células procariotas. En la fermentación solo se obtiene 2 ATP. Esto es debido a que en la fermentación no intervienen las ATP-sintetasas porque no existe el transporte de electrones en la cadena respiratoria. 38.- ¿En qué orgánulos celulares tiene lugar la cadena de transporte de electrones , uno de cuyos componentes son los citocromos? ¿Cuál es el papel del oxígeno en dicha cadena?¿Qué seres vivos y para qué la realizan?. La cadena respiratoria tiene lugar en las mitocondrias, concretamente, en las crestas mitocondriales, y en los cloroplastos. El papel del oxígeno en dicha cadena es la de aceptor de electrones, en ambos orgánulos. La respiración celular la realizan todos los seres vivos que poseen células eucariotas, para obtener energía para realizar las tres funciones vitales en condiciones aerobias. 39.- En el ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos: -¿Qué tipos principales de reacciones ocurren?. - ¿Qué rutas siguen los productos liberados?. El ciclo de Krebs forma parte de la respiración celular, que es un proceso en el que tienen lugar reacciones catabólicas. Ocurren reaccionesde oxidación, la transferencia de diferentes moléculas. Al acetil-CoAse une al ácido oxalacético, se obtienen moléculas de 5 átomos decarbono, pero después se van perdiendo átomos de carbono a lo largo del ciclo. Es un ciclo, en el que por cada vuelta se obtienen 3 ATP, 1 FADH2, Y 1 GTP, que posteriormente, en la cadena respiratoria, se convertirán en ATP. 40. Metabolismo celular: -Define los conceptos de metabolismo, anabolismo y catabolismo. -¿Son reversibles los procesos anabólicos y catabólicos? Razone la respuesta. -El ciclo de Krebs es una encrucijada metabólica entre las rutas catabólicas y las rutas anabólicas? ¿Por qué? METABOLISMO: el metabolismo es el conjunto de reacciones que tienen lugar en el interior de las células. CATABOLISMO: es el conjunto de procesos en los que se transforman las moléculas orgánicas en otras más sencillas, liberando así energía. ANABOLISMO: es el conjunto de procesos en los que se prodúcela síntesis de de moléculas complejas a partir de biomoléculas mas sencillas, necesitando energía. Los procesos anabólicos y catabólicos, si que son reversibles, ya que las moléculas orgánicas pueden ser formadas o destruídas, como por ejemplo, los ácidos grasos, en donde la beta oxidación de estos, puede darse en un sentido o en otro. Pero algunos pasos no son exactamente iguales, porque no están catalizados por las mismas enzimas, y se siguen vías diferentespara llegar al mismo compuesto. Un ejemplo de esto es la destrucción de la glucosa y la formación de la glucosa, glucogenogénesis y gluconeogénesis. 41. Quimiosíntesis: Concepto e importancia biológica. La quimiosíntesis es la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en otras reacciones. Esta posee una gran importancia, debido a que gracias a ella, se cierran los ciclos biogeoquímicos, y muchas bacterias, que no pueden realizar la fotosíntesis, pueden sintetizar así materia orgánica, sin necesidad de realizar la fotosíntesis. 42. Importancia de los microorganismos en la industria. Fermentaciones en la preparación de alimentos y bebidas. Fermentaciones en la preparación de medicamentos. Los microorganismos son muy importantes en la industria, porque son importantes en las fermentaciones (obtención de ATP en condiciones anaerobias, obteniendo menos ATP que en la respiración celular), presentes en la industria y en la preparación de medicamentos. En la industria farmaceútica, son importantes ya que con ella se consigue una buena galénica, y en la industria, por ejemplo en la alimenticia, la fermentación láctica o la alcohólica son muy importantes para producir queso, o alcohol etílico. 43. Fermentaciones y respiración celular. Significado biológico y diferencias. En la fermentación, se obtiene 2 ATP, en la respiración celular 38/36. En la respiración celular, el último aceptor de electrones es el oxígeno, y en la fermentación, el aceptor final es un compuesto orgánico. La fermentación es un proceso anaeróbico, y la resp. celular es un proceso aeróbico. En la fermentación la síntesis de ATP ocurre a nivel de sustrato, no intervienen las ATP-sintetasas, y en la respiración celular sí intervienen la ATP-sintetasas, ya que si que tienen lugar una cadena de electrones. 44. A) En la figura se indican esquemáticamente las actividades más importantes de un cloroplasto. Indique los elementos de la figura representados por los números 1 a 8. B) Indique mediante un esquema, qué nombre reciben las distintas estructuras del cloroplasto. ¿En cuál de esas estructuras tiene lugar el proceso por el que se forman loselementos 4 y 6 de la figura? ¿Dónde se produce el ciclo de Calvin? C) Explique brevemente (no es necesario que utilice fórmulas) en qué consiste el ciclo de Calvin. A) 1-CO2 23- ADP+P, 4-ATP 5-NDAPH 6-NDP+ 7-H2O 8-O2 B) El 4 y el 6 están en estroma, que es donde se produce también el ciclo de Calvin, en el proceso de la fotosíntesis, en la fase oscura de esta. C) El ciclo de Calvin consiste en producir moléculas complejas a partir de CO2 y H2O, y con el aporte energético de la fase luminosa. 45. A) la figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria. Identifique las sustancias representadas por los números 1 a 6. B) La utilización de la energía liberada por la hidrólisis de determinados enlaces del compuesto 4 hace posible que se lleven a cabo reacciones energéticamente desfavorables. Indique tres procesos celulares que necesiten el compuesto 4 para su realización C) En el esquema, el compuesto 2 se forma a partir del compuesto 1 , que a su vez, proviene de la glucosa. ¿Sabría indicar otra sustancia a partir de la cual se pueda originar elcompuesto 2? A) 1-Ácido pirúvico 2-Acetil CoA 3-ADP 4-ATP 5-NADH 6-O2 B)La glucólisis, la entrada de ácido pirúvico en la matriz mitocondrial, en la fotosíntesis… C) El acetil-CoA se puede originartambién a partir de otra custanciacomo como un ácido graso en la betaoxidación de los ácidos grasos 46.a) El Esquema representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7? b) En los cloroplastos, gracias a la luz, se producen ATP y NADPH. Indique esquemáticamente, como se desarrolla este proceso c) Las moléculas de ADN de los cloroplastos y las mitocondrias son mucho más pequeñas que las bacterias. ¿Contradice este hecho la hipótesis de la endosimbiosis sobre el origen de las células eucarióticas? A) 1-espacio intermembranoso 2-membrana interna 3-membrana externa 4-tilacoide del estroma 5-ADN plastidial 6-ribosoma 7-tilacoide de gránulos B) El ATP y el NADPH se obtiene enlafase luminosa , más concretamente en 16 ATP en la acíclica y 2ATP en la cíclica. Se obtienen también 12 moléculas de NADPH. C) Este hecho no contradice la hipótesis de la endosimbiosis sobre el origen de las células eucarióticas, ya que el tamaño no influye en esta teoría. No, porque la teoría endosimbiótica dice que los cloroplastos y las mitocondriasse formaron por la simbiosis de una bacteria con una célula, y por tanto, no se corresponde al tamaño de la célula, ya que se ha producido una fusión. 47. El Esquema (misma figura de la página anterior) representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7? a) En el interior de este cloroplasto hay almidón. Explique, mediante un esquema, como se forma la glucosa que lo constituye. b) Indique tres similitudes entre cloroplastos y mitocondrias. A) 1-espacio intermembranoso 2-membrana interna 3-membrana externa 4-tilacoide del estroma 5-ADN plastidial 6-ribosoma 7-tilacoide de gránulos 8-estroma El proceso de formación de la glucosa que constituye el almidón es la gluconeogénesis. B) -Ambos son orgánulos transductores de energía -Poseen una misma composición de la membrana plasmática pero sin colesterol -Comparten ciertas estructuras: membrana externa, interna, ADN, espacio intermembranoso, ribosomas, enzimas…. -Ambos se encuentran en las células eucariotas. 48. a) El esquema representa un a mitocondria con diferentes detalles de su estructura. Identifique las estructuras numeradas 1 a 8. b) Indique dos procesos de las células eucariotas que tengan lugar exclusivamente en las mitocondrias y para cada uno de ellos establezca una relación con una de las estructuras indicadas en el esquema. c) Las mitocondrias contienen ADN. Indique dos tipos de productos codificados por dicho ADN. A) 1-matriz mitocondrial 2- crestas mitocondriales 3- mitorribosomas 4-membrana interna 5-membrana externa 6-espacio intermembranoso 7-ATP-sintetasas 8-complejos proteicos B) -CICLO DE KREBS: se realiza en la matriz mitocondrial -CADENA RESPIRATORIA: se realiza en las crestas mitocondriales C) ARN (m), ARN (t), proteínas….
