Los microorganismos

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-En esta entrada se explicara a groso modo el tema 16 que se ha trabajado en clase denominado "Los microorganismos". Explicaré las características de estos seres vivos, los dominios en los que se agrupan y los virus.

-Los microorganismos son seres vivos de tamaño microscópico (A), pueden ser tanto unicelulares como pluricelulares y tanto autótrofos como heterótrofos, además pueden realizar todas las funciones vitales.

Los microorganismos se pueden dividir según la clasificación de Woese en tres dominios: Bacteria (eubacterias), Archaea (arqueobacterias) y Eucarya (hongo y algas microscópicas y protozoos). Estos dominios poseen una serie de características en las que algunos coinciden pero que también en las que algunos se diferencian:

#(fuente propia)

El dominio Archaea y Eucarya se encuentran en el grupo de los organismos procariotas, principalmente carecen de núcleo y su ADN está disperso por el citoplasma. Organismos muy simples estructuralmente, aunque con metabolismos complejos. La mayoría unicelurares y pueden formar colonias pluricelulares.

-Dominio Bacteria:

-Existen varios tipos morfológicos de bacterias y además pueden formar diferentes colonias dependiendo de que tipo se trate:

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-Las bacterias poseen una estructura interna ,en comparación a las eucariotas, muy simple; sin embargo poseen una estructura mas compleja en comparación a las eucariotas:

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-Cápsula bacteriana: 
-Compuesta por polisacáridos.
-Adsorbe agua y adquiere una capa mucosa.
-La capa mucosa, protege a la bacteria de los anticuerpos, facilita la formación de colonias y el traspaso de agua, nutrientes e iones.

-Pared bacteriana:
-Entre 50 y 100A de grosor.
-Principal componente es la mureina.
-Se puede romper por enzimas licasas.
-Gracias a la "tinción de Gram" se pueden diferenciar entre Gram(+) y Gram(-).

-Membrana plasmática:
-Es de tipo unitario, con un grosor de 75A.
- Posee una estructura similar a la de las células eucariotas solo que esta no posee colesterol.
-Regula el paso de sustancias nutritivas.
-Tiene numerosos sistemas enzimáticos que intervienen en procesos importantes de la célula como: la replicación del ADN bcteriano (ARN polimerasa), respiración bacteriana (ATP sintetasa), en algunas la fotosíntesis (fotosistema I) y para asimilar nitrogeno (enzima nitrogenasa).

-Ribosomas:
-Son partículas globulares de unos 200A de diámetro.
-Se pueden encontrar libres por el citoplasma o formando polirribosomas.
-Se encargan de la síntesis de proteínas.
-Son más pequeños que en las células eucariotas.

-Inclusiones:
-Son gránulos de reserva.
-Se encuentran dispersos por el citoplasma.
-No poseen membrana.
-Se encargan de la reserva energética (gránulos de almidón y depósitos de lípidos).

-Tilacoides:
-Son orgánulos celulares.
-Contiene pigmentos fotosintéticos.
-Se encuentran en las cianobacterias.

-Orgánulos diminutos:
-Poseen una membrana rígida, monocapa, formada por proteínas.
-Tienen diferentes funciones:
Vacuolas de gas (flotadores de las bacterias).
Clorosomas (pigmentos fotosintéticos).
Carboxisomas (enzima rubisco).

-Cromosoma bacteriano:
-Es de doble cadena circular.
-Se encuentra en el nucleoide.
-Tiene proteínas y ARN asociado (altamente enrrollado).
-Puede formar plásmidos (pequeño ADN con capacidad de replicación autónoma).

-Flagelos:
-Son prolongaciones finas.
-Aportan movilidad a la bacteria.
-Según el número y la situación pueden ser :
atricas (no tienen)
monotricas (uno)
lofotricas (varios pelos)
anfitricas (grupos de flagelos en ambos polos)
peritricas (rodean la bacteria)

Pelos:
-Solo se encuentran en las Gram(-).
-Tienen una estructura alargada y hueca.
-Ayuda a que la bacteria pueda adherirse.
-Compuesta por pilina.
-Se diferencian entre pelos sexuales (conjugación) y pelos de unión (fimbrias).

-Cabe recordar que las bacterias pueden realizar las tres funciones vitales:

Nutrición:
La bacteria realiza todo tipo de metabolismos y dependiendo de la especie puede desarrollar uno u otro dependiendo de las características del medio y la abundancia de nutrientes. Pueden ser fotoautótrofas, fotoheterótrofas, quimioautótrofas y quimioheterótrofas.

Relación:
Muchas bacterias pueden desplazarse gracias a los diferentes métodos que pueden emplear como: reptación, contracción, dilatación y mediante flagelos. Además tienen la capacidad de responder a los estímulos luminosos (fototactismo) y a estímulos químicos (quimiotactismo). Frente a los cambios del medio algunas bacterias emplean esporas como modo de resistencia ante condiciones extremas, debido a esto realizan un metabolismo más reducido y así protegen su ADN (estado de citobiosis).

Reproducción:
Es de tipo asexual (bipartición o fisión binaria), el ADN se duplica y las bacterias hijas son geneticamnete idénticas. También pueden emplear mecanismos para sexuales (intercambian información):Conjugación, setransmite el ADN mediante pelos sexuales interviniendo los plásmidosF (genes que informan de la reproducción de pelos sexuales) se pueden autoduplicar.
Transducción se trata del intercambio genético accidental, se realiza a través de agentes de transmisión (virus). Transformación se basa en la captación de fragmentos de ADN libres en el medio (lisis bacteriana), esto explica la variabilidad.

-Dominio Archaea: 

Este tipo de microorganismos suele vivir en ambientes extremos de temperatura y salinidad, son anaerobias y pertenecen al grupo de las procariotas.

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En esta imagen se puede apreciar el esquema de la composición de la membrana plasmática de arqueobacterias (arriba) y de las eubacterias y células eucariotas (abajo). 1- Cadena isoprenoide, 2-Enlace éter; mientras que en 5-Cadena ácido graso, 6- Enlace éster. La membrana de las archeobacterias puede ser monocapa o bicapa. Posee ADN circular, muy pequeño, asociado a histonas, son autótrofas y capaces de colonizar y dependiendo de su habitat se distingen tres grupos: halófilas, termófilas y metanógenas.

-Dominio Eucarya:

Los microorganismos eucariotas poseen núcleo, orgánulos y principalmente son las algas microscópicas, los hongos microscópicos y los protozoos.

Algas microscópicas:

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Se caracterizan por tener cloroplastos que les ayudan en el proceso de fotosíntesis, pueden ser tanto unicelulares como pluricelulares, y suelen vivir en medios acuaticos.
Se dividen en tres grupos:
-Euglenoides:(filum euglenofitos) unicelulares, poseen estigmas sensibles a la luz, tienen capa membranosa, como sustancias de reserva tiene paramilo, sulen vivir en aguas dulces o suelos húmedos y tiene nutrición heterótrofa.

-Diatomeas:(filum cromofitos) poseen una pared celular de sílice (frústulas), pueden ser plactónicas o bentónicas y se consideran productores primarios.

-Pirrofitos: unicelulares, son fotosintéticas, poseen dos flagelos, algunas tienen una rígida celulosa denominada teca y como sustancias de reserva el almidón.

Protozoos:

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Son microorganismos uniclelurares, eucariotas y heterótrofos, carecen de pared celular, además, son capaces de desplazarse y viven en ambientes acuáticos. Algunos pueden ser comensales(sobre organismo, sin producir daño) o parásitos(apicomplejos o esporozoos, si producen daño). Pueden alimentarse de bacterias, algas unicelulares y otros protozoos. Su reproducción es asexual y puede realizarse mediante división binaria (dos individuos genéticamente idénticos) o por división múltiple  (numerosos protozoos), pero en cilióforos puede darse la conjugación.

Principales grupos y características:

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Hongos microscópicos:

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Son organismos eucariotas uni- o pluricelulares, carentes de pigmentos fotosintéticos, realizan nutrición heterótrofa, con digestión extracelular (enzimas digestivas), no tienen tejidos pero tienden a formar hifas.
-Según su alimentación se pueden clasificar en :
-Saprofítricos: se alimentan de materia orgánica ayudando en la descomposición.
-Parásitos: se alimentan de materia orgánica de plantas o animales vivos.

-Según el número de células se pueden clasificar en:
-Unicelurares: como las levaduras (reproducción asexual por germinación).
-Pluricelulares: mohos (hongos filamentosos constituidos por hifas).

Las características principales de los grupos hongos son:

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Los virus 

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Los virus son partículas microscópicas, de estructura muy sencilla. No tienen estructura celular ya que carecen de citoplasma y de las enzimas necesarias para realizar un metabolismo.
-Los virus pueden presentarse en dos fases:
-Fase extracelular: se encuentra fuera de la célula y son totalmente inertes (partículas víricas o viriones).
-Fase inetracelular: se adhiere a la superficie de las células (hospedador) e introducen en ellas su genoma vírico (ADN o ARN). De esta manera se pueden reproducir, ya que el genoma vírico es capaz de replicarse y dirigir la síntesis de cubiertas de nuevos virus utilizando la materia, la energía y el sistema enzimático de la célula hospedadora. Pueden clasificarse según el tipo de hospedador en el que estén.

-Los virus están constituidos por tres elementos:
-Genoma vírico: compuesto por una o varias moléculas de ADN o ARN pero nunca de los dos simultaneamente.

-Cápsida: cubierta proteica que envuelve el genoma vírico, protege al ácido nucleico y en los virus carentes de cubierta membranosa, reconoce los receptores de membrana de las células a las que el virus parasita. El conjunto de genoma vírico y cápsida se denomina nucleocápsida. Según su disposición se distinguen: Cápsida icosaédrica (20 caras triangulares), Cápsida helicoidal (capsómeros idénticos dispuestos helicoidalmente) y Cápsida compleja (virus especializados)

-Cubierta membranosa: envoltura que rodea la nucleocápsida, compuesta por una doble capa lipídica y glucoproteínas.

-Los virus presentan mecanismos que les permiten reproducirse dentro de la célula hospedadora, desarrollando así un ciclo vital que puede desarrollarse de dos formas ciclo lítico (bacteriófago T4) y ciclo lisogénico (propio de virus atenuados).


Ciclo de los virus:

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Ciclo lítico:

Conduce a la destrucción de la célula, el proceso ocurre en varias fases:

-Fase de fijación o adsorción: los virus se fijan a través de las fibras caudales, mediante enlaces químicos y posteriormente clavan las espinas basales.

-Fase de penetración: el bacteriófago perfora la pared celular de la bacteria mediante lisozimassituadas en su placa basal. Luego contrae la vaina de la cola e introduce se ADN a través del orificio practicado.

-Fase eclipse: es el momento de mayor actividad metabólica, inducida por el ADN del virus. Inicialmente, el ADN vírico utiliza nucleótidos y la enzima ARN-polimerasa de la bacteria para dirigir la síntesis de gran cantidad de ARNm viral (transcripción). Este ARNm viral sirve de base para la síntesis de proteínas del virus como los capsómeros, enzimas endonucleasas y enzimas endolisinas, ADN vírico sufre múltiples procesos de replicación.

-Fase de ensamblaje: los capsómeros recién formados se reúnen formando cápsidas mientras que las nuevas moléculas de ADN vírico se pliegan y penetran en las cápsidas.

-Fase de lisis o liberación: debido a la acción de la enzima endolisina se produce la lisis de la bacteria y los nuevos viriones formados salen al exterior y pueden infectar a otras bacterias.

Ciclo lisogénico:

Los virus atenuados o profagos, no destruyen las células que infectan, y su genóma pasa a incorporarse al ADN de la célula hospedadora o célula lisogénica. El ADN del profago permanece latente hasta que un estímulo determinado introduzca la separación del ADN del profago del ADN celular, en este momento el ADN del profago iniciará un ciclo lítico típico desde la fase de eclipse.


Virioides y priones  


A pesar de la simplicidad estructural de los virus, se conocen otros agentes infecciosos que son más simples:

-Viroides: pequeñas moléculas de ARN, de forma circular y monocatenaria, sin ningún tipo de cubierta e infectan células vegetales. Esta infección causa una disminución del crecimiento de la planta y un desarrollo anormal.

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-Priones: proteínas con la misma o casi la misma secuencia de aminoácidos que una proteína normal, pero tienen una forma espacial distinta (plegamiento anormal), y son capaces de inducir proteínas normales de la célula a adoptar la forma espacial del prión.

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La biotecnología y la ingeniería genética

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En esta entrada, se hace referencia a uno de los nuevos temas que se han trabajado en clase. En este caso el esquema de la imagen es del tema 20 "Aplicaciones de la biología: biotecnología e ingeniería genética".

-En este tema se explica que la biotecnología es el conjunto de técnicas mediante las que se obtienen productos útiles para las personas a partir de seres vivos, sus partes o sus productos.

En consecuente, la ingeniería genética es una rama moderna de la biotecnología. Consiste en el uso diversas técnicas para manipular el ADN de los organismos, básicamente mediante la transferencia de ADN de unos organismos a otros. 

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Siguiendo el esquema de la primera imagen, se observa que la ingeniería genética posee muchas técnicas (ADN recombinante). Emplea unas herramientas, enzimas de restricción (cortan), y los vectores (medios biológicos) como plásmidos, fagos y cósmidos. Esta ingeniería pretende alcanzar una serie de objetivos  (ADN complementario) mediante transcriptas inversa. Para clocar fragmentos de ADN se emplea el proceso creado por Kary Mullis, el PCR.

-Esta ingeniería a su vez posee muchas aplicaciones:

-Producción de proteínas terapéuticas (insulina, hormona del crecimiento, interferón ...).

-Producción de enzimas (industria alimentaria y producción de detergentes).

-Producción de vacunas.

-Terapia genética (terapia de células germinales y terapia de células somáticas).

-En agricultura (organismos transgénicos).

-En ganadería (introducción de genes en el cigoto).

-La clonación de los seres vivos es la obtención de organismos genéticamente idénticos, organizados por reproducción asexual a partir de una única célula u organismo o por escisión artificial de estados embrionarios tempranos. Se pueden llegar a clonar células, tejidos y organismos (plantas y animales). Además puede realizarse mediante células madre embrionarias, células madre adultas y por terapia celular (totipotentes, pluripotentes y multipotentes).

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-Los anticuerpos monoclonales son anticuerpos que provienen de un clon de linfocitos y a su vez son idénticos entre sí. Este tipo de anticuerpos se esta aplicando en investigación, para diagnosticar enfermedades y para el tratamiento de diversas enfermedades. 

En relación a este tema, es importante aclarar qué es el Proyecto Genoma Humano este proyecto se planteó con la finalidad de identificar todos los genes y la secuencia completa del ser humano, es decir, el desciframiento de la secuencia exacta de nucleótidos (3x10^9 pares de barses) que se encuentran en los 23 cromosomas del genoma humano haploide.

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A pesar de las ventajas y aplicaciones que posee la ingeniería genética, cabe decir, que también tiene una serie de riesgos e implicaciones éticas. Frente a estos posibles riegos el  Comité Internacional de Bioética de la UNESCO se planteo una serie de objetivos para evitar aquellos aspectos que pudieran atentar contra la dignidad humana. Para ello establecieron una serie de criterios, los límites por motivos éticos y morales, límites por motivos sociales, límites por motivos políticos y límites por motivos ecológicos y de sanidad.

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Práctica del ADN

En esta entrada os explicaré la práctica que realizamos en la universidad. El fin de esta práctica era obtener ADN a partir de una hoja de planta de tomate. 

Realizamos la practica en parejas pero cada uno trabajaba con su propia muestra, empleamos distintos materiales que nos ayudaron a llevar acabo las operaciones requeridas.

#(fuente propia)

1. 1)  Introducir una hojita pequeña de tomate en cada tubo. Si es demasiado grande se coge un
   trozo.
   
   
2. 2)  Añadir 250 μl de tampón de extracción (Tris 100 mM pH 8, EDTA 50 mM pH 8 y NaCl 500 mM). Todas las sustancias con las que vamos a trabajar serán  para romper barreras y separar el ADN de las proteínas y para trabajar cómodamente con las muestras empleamos una rejilla como la de la imagen.
   
   
   
   #(fuente propia)
3. 3)  Triturar con un “palito azul” hasta que no queden restos de hoja.
   
   
4. 4)  Añadir 250 μl de tampón de extracción. Mezclar con el palito. Para añadir o retira todas las sustancias requeridas durante la práctica, utilizamos pipetas monocanales para trabajar con mayor precisión. 
   
   
5. 
   #(fuente propia)
   
   
   5)  Añadir 35 μl de SDS. Agitar suavemente para no formar demasiada espuma.
   
   
6. 6)  Incubar los tubos a 65 oC durante 5 minutos. Para incubar las muestras utilizamos una incubadora de laboratorio.
   
   
   #(fuente propia)
   
   
7. 7)  Añadir 130 μl de acetato de potasio 5 M.
   
   
8. 8)  Incubar a temperatura ambiente durante 5 minutos ( dejar en reposo).
   
   
9. 9)  Centrifugar los tubos a 13.000 rpm durante 10 minutos. Para ello se emplea una centrifugadora de laboratorio, colocando las muestras una en el punto opuesto a la otra para mantener un equilibrio en la máquina.
   
   
   
   #(fuente propia)
   
   
10. 10)  Pasar el sobrenadante (500 μl) a otro tubo limpio, rotulado convenientemente. Procurar no arrastrar restos.
    
    
11. 11)  Añadir 500 μl de isopropanol y 60 μl de acetato de sodio 3 M.
    
    
12. 12)  Incubar a temperatura ambiente durante 10 minutos.
    
    
    
13. 13)  Centrifugar los tubos a 13.000 rpm durante 10 minutos.
    
    
14. 14)  Eliminar la mayor cantidad posible del líquido sobrenadante, sin arrastrar el precipitado.
    
    
15. 15)  Añadir 300 μl de etanol al 70 %. Golpear el tubo para que el precipitado se desprenda del fondo.
    
    
16. 16)  Centrifugar los tubos a 13.000 rpm durante 5 minutos.
    
    
17. 17)  Eliminar la mayor cantidad posible de alcohol. Si queda, dejar los tubos abiertos para que se evapore.
    
    

18)  Una vez que esté completamente seco se resuspende, añadiendo una pequeña cantidad de agua estéril (30 a 100 μl). 

*No todos los procesos realizados en el guión se realizaron, aún así no supusieron mucha relevancia y pudo realizarse la práctica.

-Una vez realizados todos los pasos correctamente se obtiene como producto final el ADN:

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Este sería el resultado final, aunque no se aprecie muy bien se puede apreciar una pequeña mota blanca, en teoría este es el ADN de la hoja de tomate.

Actividades 

-En este apartado os dejare las actividades que nos mandó la profesora sobre la especiación, uno de los apartados dl tema de las mutaciones.

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ADN, portador del mensaje genético

Los seres vivos se reproducen, es decir, dan lugar a nuevos individuos con característica muy similares o idénticas a las de sus progenitores. Esto se debe a que la información genética contenida en el ADN se copia durante el proceso de la duplicación y luego es trasmitida a la descendencia.

A principios del siglo XX se sabía que los genes se encontraban en los cromosomas que en el caso de las células eucariotas, estaban formados por ADN y proteínas. El problema surgía en saber cual de estos dos componentes era el portador de la información genética, por tanto, se decidieron hacer una serie de experimentos, uno de ellos fue el experimento de Federick Griffith, el cual investigaba para encontrar una cura contra la neumonía provocada por una serie de bacterias tipo S (virulentas) y tipo R (no virulentas), con las cuales experimento y dedujo que el ADN era el portador del mensaje genético.

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Genética

-En estos esquemas se explican conceptos de genética, las tres leyes de Mendel, la codominancia, la herencia intermedia, los problemas de genética, ejercicios para realizar de hemofilia y daltonismo, la teoría cromosómica de la  herencia y los genes ligados.

Conceptos de genética

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Leyes de Mendel

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Codominancia y herencia intermedia

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Problemas de genética

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Como realizar ejercicios de hemofilia y daltonismo

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Teoría cromosómica de la herencia 

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Genes ligados: modificaciones y excepciones Mendel 

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Metabolismo: Anabolismo

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- El anabolismo es la vía constructiva del metabolismo, es decir, la ruta de la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas. En este proceso se distinguen dos etapas, el anabolismo autótrofo paso de moléculas inorgánicas a orgánicas sencillas (glucosa, glicerina...) y heterótrofo transforma las moléculas orgánicas sencillas en complejas; dentro del anabolismo autótrofo se nombra la fotosíntesis si se utiliza la energía luminosa y la quimiosíntesis si se utiliza energía a partir de reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos. Sobre estas reacciones también intervienen factores de intensidad lumínica, temperatura, concentración de CO2, concentración de O2 y escasez de agua.

#(fuente propia)

-En la fotosíntesis, que es el proceso de conversión de la energía lumínica en energía química, intervienen pigmentos fotosintéticos capaces de captar energía luminosa y activar sus electrones. Se distinguen dos tipos de fotosíntesis en función del tipo e molécula que se disocia, la oxigénica donde los electrones se obtienen de una molécula de agua, y la bacteriana donde se descomponen moléculas de ácido sulfúrico.

La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos que están formados por tilacoides de estroma y apilados, más concretamente gracias a los pigmentos fotosintéticos como la clorofila y los carotenoides que a su vez se encuentran en el fotosistema que es un complejo formado por proteínas transmembranosas 
que contienen estos pigmentos. Se dividen en dos tipos, los fotosistema1 (P700) y el fotosistema2 (P680).

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-En general la fotosíntesis se divide en fase luminosa y fase oscura. Para que la primera fase se lleve a cabo es necesario que intervenga la luz, por otro lado, la segunda puede realizarse sin necesidad de que intervenga la energía luminosa. En principio, hablare de la primera fase que a su vez se divide en fase luminosa cíclica donde intervienen la fotólisis del agua, la fotofosforilaión del ADP y la fotorreducción del NADP, obteniendo como productos finales ATP + H2O, NADPH +H y 1/2O2 + 2H + 2e. Refiriéndonos a la segunda fase solamente se realiza el proceso de fotofosforilación del ADP y solo interviene el fotosistema1 como producto final se obtiene  ATP + H2O.

#(fuente propia)

La segunda fase de este proceso de fotosíntesis es la  denominada fase oscura que utiliza la energía de ATP y NADPH para sintetizar materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas, esta síntesis se realiza en el denominado ciclo de Calvin, en el se distinguen la fijación del CO2 y la reducción del CO2 fijado, tras realizar todo este proceso se obtienen en total 16 ATP.

#(fuente propia)

-Por último, hablar del anabolismo heterótrogo ya que es el último paso del anabolismo, como producto final se obtienen moléculas más complejas como son los polisacáridos, los triglicéridos, las proteínas y los ácidos nucleicos.
-En el anabolismo de los glúcidos se distinguen dos fases, la síntesis de glucosa (gluconeogénesis) y la síntesis de polímeros de glucosa o de otra hexosa (glucogengénesis).
-En el anabolismo de los lípidos los más importantes son los triglicéridos que tiene función de reserva  su biosíntesis tiene lugar mediante tres procesos: la síntesis de ácidos grasos, la síntesis de glicerina y  la síntesis de triacilglicéridos.
-En el anabolismo de las proteínas depende de si son aminoácido esenciales o no esenciales, unos no los primeros no podemos sintetizar, pero los segundos sí.
-En el anabolismo de los nucleótidos se pueden obtener a partir de la hidrólisis de penosas, ácido fosfórico y bases nitrogenadas, pero varía si las bases son púricas o pirimidínicas.

Actividades Anabolismo

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.

47. 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.