1.- ¿Cómo y cuándo tiene lugar la descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis? ¿Cuáles son sus consecuencias?
El proceso de hidrólisis del agua o fotólisis tiene lugar al comienzo de la fase luminosa acíclica en el tilacoide. La luz incide sobre el fotosistema II, por ello, la clorofila se excita y cede 2 electrones al primer aceptor de electrones, entonces para reponerlos se produce la descomposición del agua. Como consecuencia se producen dos electrones que pasan al citocromos b-f que continúan la cadena de transporte de electrones para producir al final NADPH. Por otro lado se producen también dos protones que pasan a la ATPasa con lo cual se libera 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.
La fase luminosa acíclica tiene como objetivo la formación de ATP y NADPH a partir de la hidrólisis del H2O gracias al fotosistema II. Esta cuenta con los fotsistemas I y II, el complejo citocromos b-f, una NADP+ reductasa Y una ATP sintetasa
En la fase luminosa cíclica tiene como objetivo la producción de porducir ATP a raíz del movimiento de los electrones. Esta cuenta con unh fotosistema I y un complejo citocromos b-f.
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?
Las cianobacterias poseen tilacoides en su citoplasma con pigmentos fotosintéticos. Estos captan la luz y con ello son capaces de llevar a cabo la fotosíntesis.
3.- Explique brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos:
– Metabolismo: Se encarga de la transformación de unas biomoléculas en otras con el fin de obtener energía y materia para llevar a cabo las funciones vitales.
– Respiración celular: Conjunto de reacciones catabólicas en las que a partir de glucosa se obtiene CO2, H2O y energía.
– Anabolismo: Se encarga de la construcción molecular. Transforma moléculas sencillas en otras más complejas.
– Fotosíntesis: Se encarga de la obtención de energía en organismos como plantas, bacterias, algas y cianobacterias.
– Catabolismo: Sintetiza moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En este proceso se libera energía.
4.- Defina: Fotosíntesis, fotofosforilación, fosforilación oxidativa y quimiosíntesis.
Fotosíntesis: Proceso por el cual La energía luminosa procedente del sol se transforma en energía química que queda almacenada en moléculas orgánicas. Este proceso se lleva a cabo gracias a los pigmentos fotosintéticos que captan la luz procedente del sol.
Fosforilación oxidativa: Proceso que se da en las ATPasa. En él se produce la unión de un ADP y un grupo fosfato dando lugar así a un a molécula de ATP.
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. Los organismos que realizan este proceso son las bacterias.
5.- Anabolismo y catabolismo. Citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en qué orgánulos celulares se producen.
El Anabolismo se de la fotosíntesis en los cloroplastos y el ciclo de las pentosas.
En el catabolismo se da la respiración celular en citosol y las mitocondrias y la hélice de lynen en las mitocondrias también.
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).
El proceso por el cual se produce ATP y NADPH es la fotorreducción de NADP+, este se da en la fase luminosa acíclica de la fotosíntesis. Estos son luego utilizados para la producción de glucosa y otras moléculas en el ciclo de calvin. Este proceso se da en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos.
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.
La fotosíntesis oxigénica es llevada a cabo por cianobacterias, algas eucariotas, helechos y angiospermas.
La respiración celular es llevada a cabo por todos ellos.
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 un proceso por el cual La energía luminosa procedente del sol se transforma en energía química que queda almacenada en moléculas orgánicas. Este proceso se lleva a cabo gracias a los pigmentos fotosintéticos que captan la luz procedente del sol. Comprende dos fases: la luminosa ( cíclica y acíclica) y la fase oscura o independiente de la luz. A partir de CO2, H2O y energía luminosa obtenemos glucosa, O2 y H2O.
10.- Describe la fase luminosa de la fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosintético global.
Existen dos formas de realizar la fase luminosa de la fotosíntesis: con transporte acíclico de electrones o con transporte cíclico. En ella intervienen cadenas de transporte electrónico que transfieren electrones de una moléculas a otras y ATPasas, las cuales sintetizan ATP gracias al bombeo de protones de forma similar a como sucede en la respiración mitocondrial. En la fase luminosa acíclica el Fotosistema II gracias a la clorofila P680 capta los fotones procedentes del sol, por ello esta se excita y cede dos electrones al primer aceptor de electrone. Para reponer los electrones perdidos lleva a cabo la hidrólisis del agua gracias aella se liberan 2 electrones que continúan la fase, dos protonesque van a la ATPasa y O. Seguidamente los electrones pasan por la plastoquinona y el complejo citocromos b-f y llegan al fotosistema en él la clorofila (P700) capta dos fotones de la luz solar. Los protones se reducen para formar NADPH + H+ En este proceso por cada dos electrones, entran cuatro prtones. En la fase luminosa cíclica el único proceso que ocurre es la fotofosforilación del ADP y solo intervieneel Fotosistema I. GRacias a este proceso por cada tres protones se obtiene una molécula de ATP.
11.- ¿Qué es un organismo autótrofo quimiosintético?
Un organismo autótrofo quimiosintético es aquel que que se encarga de la síntesis de ATP a partir de la energía inorgánica desprendida en otras reacciones de oxidación creando así materia orgánica.
14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo antena y centro de reacción. Función y localización.
Una antena es una estructura formada por una proteína transmembranosa. Se encuentra situada en la membrana de los tilacoides que contiene pigmentos fotosintéticos que captan la luz solar y transfieren la energía hasta a los pigmentos diana situados en el centro de reacción.
El centro de reacción es una estructura situada en el interior del complejo antena en la cual se sitúan los pigmentos diana. Estos reciben energía para transmitir los electrones a una molécula aceptora de electrones que los transfiere a otra molécula externa.
15.- Compara: a) quimiosíntesis y fotosíntesis
La principal diferencia entre la fotosíntesis y la quimiosíntesis es es que en la quimiosíntesis se hace uso de la energía desprendida en otras reacciones anteriores a ella mientras que la fotosíntesis utiliza la energía procedente del sol. Sin embargo, ambas comprenden dos fases y son procesos anabólicos.
b) fosforilación oxidativa y fotofosforilación.
La principal diferencia entre la fosforilación oxidativa y la fotofosforilación es que en la fotofosforilación se produce la oxidación de H2Oa O2 con NADP+ como aceptor electrónicofundamental y depende de la energía lumínica. Por otro lado en la fotofosforilación oxidativa se produce el proceso a la inversa, se reduce O2 a H2O gracias a los electrones cedidos por el NADH y el FADH2. Una similitud entre ambos procesos es que ambos generan 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 catabólico. Razona la respuesta.
Este proceso será un proceso anaabólico ya que gracias a partir de m0oléculas orgánicas sencillas, los aminoácidos se crea una molécula orgánica compleja, la lactoalbúmina ( uhna proteína).
18.- ¿En qué lugar de la célula y de qué manera se puede generar ATP?
En las mitocondrias se puede generar ATP por medio de los procesos de la glucólisis y la cadena transportadora de electrones. Además de llo también se puede obtener ATP en los cloroplastos por medio de los procesos de la fotosíntesis. En ambos se dan los procesos de la fosforilación oxidativa o fotofosforilación oxidativa con los que se genera ATP.
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.
Gracias al Acetil-coA el ciclo de Krebs da comienzo. Al traspasar la membrana el Ácido Pirúvico se transforma en Acetil-coA. Este actúa en la gluconeogénesis (anabolismo), en el ciclo de krebs (catabolismo), la síntesis de ácidos grasos (catabolismo) y en la decarboxilación oxidativa(catabolismo).
23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la fotosíntesis? ¿Qué enzima cataliza esta reacción? ¿A qué moléculas da lugar?.
El Rubisco es la moléculaaceptora de CO2 en la fotosíntesis. El NADPH cataliza esta reacción. Esta da lugar a moléculas como el almidón, ácidos grasos, glucos, fructosa o aminoácidos.
24.- Indique cuál es el papel biológico del NAD, NADH + H. en el metabolismo celular. Escriba tres reacciones en las cuáles participe.
El NAD y el NADH + H son coenzimas que aparecen en procesos como el Ciclo de Krebs, La Glucólisis, el transporte de electrones y la decarboxilación oxidativa.
25.- Explique brevemente el esquema siguiente:
El esquema representa el Ciclo de Calvin. Para comenzar, el CO2 se fija a la ribulos-1,5-difosfato. Seguidamente tras algunas reacciones da lugar 2 moléculas ácido-3-fosfoglicérico. Estos gastann 2 moléculas de ATP y se oxidan 2 moléculas de NADPH obteniendo un ácido-3-fosfoglicérico. Seguidamente se hace uso del ATP y el NADH de la fase luminosa y se reduce a gliceraldehído-3-fosfato. Este puede a su vez seguir tres vías: refeneración de la ribulosa-1,5-difosfato, síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o síntesis de glucosa y fructosa.
26.- Bioenergética: a) Defina los conceptos de: fosforilación a nivel del sustrato, fotofosforilación y fosforilación oxidativa.
Fosforilación a nivel de sustrato: Proceso por el cual se produce la síntesis de ATP gracias a la energía liberada de una biomoléculas al romperse alguno de sus enlaces ricos en energía.
Fotofosforilación: Proceso que comprende la formación de ATP a partir del ADP producido en la fase luminosa de la fotosíntesis.
Fosforilación oxidativa: Proceso que se da en las ATPasa. En él se produce la unión de un ADP y un grupo fosfato dando lugar así a un a molécula de ATP.
b) ¿En qué niveles celulares se produce cada uno de dichos mecanismos y por qué?
La fosforilación a nivel de sustrato se da en el citosol en todas las células en el proceso de la glucólisis. La fotofosforilación se da en los cloroplastos. La fosforilación oxidativa se da en las crestas mitocondriales de las células eucariotas y en la membrana plasmática de las procariotas.
28.- ¿Qué tipos y cuántas moléculas se consumen y se liberan en cada una de las vueltas de la espiral de Lynen en la B-oxidación de los ácidos grasos?.
En cada una de las vueltas de la hélice de lynen se produce un FADH2 y un NADH que pasa a la cadena transportadora de electrones y un Acetil-coA que pasa al ciclo de krebs. Además se consume 2 ATP y un FAD.
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 molecula común en las rutas catabólicas de los glúcidos y los lípidos esel Acetil-coA. El destino final del Actetil-coA en el metabolismo es llegar al Ciclo de Krebs para producir de ese modo energía.
31.- Ciclo de Calvin: concepto, fases y rendimiento neto.
El ciclo de calvin es un proceso que consiste en la síntesis de compuestos de carbono. En él se distinguen dos procesos principales. Primero comienza con la fijación del dióxido de carbono, este entra en el estroma del cloroplasto y allí se une a la enzima Rubisco. Seguidamente comienza el proceso de reducción del CO2 fijado, mediante el consumo de ATP y NADPH obtenidos en la fase luminosa el ácido 3-fosfoglicérico queda reducido. FInalmente con esta reducción del G3P se pueden seguir a su vez tres vías: el ciclo de las pentosas fosfato, la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o la síntesis de glucosa y fructosa.
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?.
Esta molécula se origina en la decarboxilación oxidativa y en la beta-oxidación de los ácidos grasos. Esta es utilizada en los procesos del ciclo de krebs y en la síntesis de ácidos grasos.
b) De los siguientes procesos metabólicos: Glucogénesis, fosforilación oxidativa y Boxidación, indica: – Los productos finales e iniciales. – Su ubicación intracelular.
La Boxidación delos ácidos grasos produce como producto fianl Acetil-coA. Sus productos iniciales son los ácidos grasos. SE da en la matriz mitocondrial.
La fosoforilación oxidativa se da en las crestas mitocondriales. Su producto inical es el ADP+P y final el ATP.
La Glucogénesis se da en la matriz mitocondrial y en el citoplasma. Sus productos iniciales son la glicerina, el piruvato o el lactato. Su producto final es la glucosa
c) Explica con un esquema cómo se puede transformar un azúcar en una grasa ¿Pueden los animales realizar el proceso inverso?
#(fuente propia)
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? ¿Qué entiendes por anabolismo y catabolismo? ¿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).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).
Metabolismo: Se encarga de la transformación de unas biomoléculas en otras con el fin de obtener energía y materia para llevar a cabo las funciones vitales.
Anabolismo: Se encarga de la construcción molecular. Transforma moléculas sencillas en otras más complejas.
Catabolismo: Sintetiza moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En este proceso se libera energía.
El anabolismo y el catabolismo están relacionados ya que los productos de una reaciión anabólica o catabólica pueden ser los reactivos de la otra.Sedistingue la Glucólisis ya que a partie de la glucosa se obtiene Ácido Pirúvico. La decarboxilación oxidativa ya que del Piruvato obtenemos Acetil-coA. Fermentaciones ya que a partir del Piruvato se obtiene lactato. El ciclo de krebs ya que aparece el ácidooxalacético y el Acetil-coA. Finalmente la cadena respiratoria.
40.abolismo 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: Se encarga de la transformación de unas biomoléculas en otras con el fin de obtener energía y materia para llevar a cabo las funciones vitales.
Anabolismo: Se encarga de la construcción molecular. Transforma moléculas sencillas en otras más complejas.
Catabolismo: Sintetiza moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En este proceso se libera energía.
Los procesos anabólicos y catabólicos sí son reversibles ya que la mayoría de los reactivos utilizados en el catabolismo pueden conseguirse por medio de procesos anabólicos al igualque lios productos anabólicos son los reactivos de los procesos catabólicos aunque estos siguen distintas vías.
El ciclo de krebs sí es una encrucijada metabólica ya que puede ser llevado a cabo tanto en procesos catabólicos ( Boxidación) como en anabólicos con el fin de conseguir diversos rpoductos.
41.Quimiosíntesis:concepto e importancia biológica
La quimiosíntesis es un 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. Los organismos que realizan este proceso son las bacterias.
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.
1-CO2
2-Ribulosa-1,5-difosfato
3-ADP+P
4-ATP
5-NADPH
6-NADP+
7-H2O
8-O2
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 los elementos 4 y 6 de la figura? ¿Dónde se produce el ciclo de Calvin?
#(fuente propia)
C) Explique brevemente (no es necesario que utilice formulas) en qué consiste el ciclo de Calvin.
En el ciclo de calvin se distinguen dos procesos principales. Primero comienza con la fijación del dióxido de carbono, este entra en el estroma del cloroplasto y allí se une a la enzima Rubisco. Seguidamente comienza el proceso de reducción del CO2 fijado, mediante el consumo de ATP y NADPH obtenidos en la fase luminosa el ácido 3-fosfoglicérico queda reducido. FInalmente con esta reducción del G3P se pueden seguir a su vez tres vías: el ciclo de las pentosas fosfato, la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o la síntesis de glucosa y fructosa.
a) El Esquema representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7?
1- Espacio intermembranoso
2- Membrana interna
3- Membrana externa
4-Tilacoides del estroma
5- ADN
6- Estroma
7- Tilacoides de grana
b) En los cloroplastos, gracias a la luz, se producen ATP y NADPH. Indique esquemáticamente, como se desarrolla este proceso.
En la fase luminosa se obtiene ATP y NADH (16 ATP y 12 NADPH en la acíclica y 2ATP en la cíclica). Dependiendo de la molécula que se desee construir obtenemos una cantidad u otra. Para ello se hidrolizan un número determinado de moléculas de agua y en el ciclo de calvin de la fase oscura se dan tantas vueltas como átomos de carbono tenga la molecula deseada.
#(fuente propia)
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?
La teoría endosimbiótca defiende que las mitocondrias y los cloroplastos evolucionaron a partir de bacterias que fueron fagocitadas por una célula eucariótica ancestral.
No lo contradice porque al fusionarse el ADN de la célula inicial y el ADN de las mitocondriasn y cloroplastos el tamaño aumenta.
- El Esquema (misma figura de la página anterior) representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7?
1- Espacio intermembranoso
2- Membrana interna
3- Membrana externa
4-Tilacoides del estroma
5- ADN
6- Estroma
7- Tilacoides de grana
a) En el interior de este cloroplasto hay almidón. Explique, mediante un esquema, como se forma la glucosa que lo constituye.
La glucosa se forma por medio del proceso de la gluconegénesis. El siguiente esquema se muestra esquematizada
#(fuente propia)
b) Indique tres similitudes entre cloroplastos y mitocondrias.
Ambos son orgánulos celulares presentes en células eucariotas, presentan doble membrana, ADN, ribosomas y enzimas. Además de ello, son transductores de energía.
