Download 13el anabolismo

El anabolismo
Anabolismo
Es la parte constructiva del metabolismo, consiste
en la síntesis de moléculas complejas a partir de otras
más sencillas, con el consiguiente gasto de energía,
tomada de los ATP producidos durante las fases
catabólicas.
Estas moléculas sintetizadas pueden:
►
Formar parte de la propia estructura de la célula.
►
Ser almacenadas y utilizada como fuente de energía.
►
Ser exportadas al exterior de la célula.
La función de las
vías anabólicas es
sintetizar, a partir
de los nutrientes o
de intermediarios
de las rutas
catabólicas, los
componentes
propios de la célula
que no se captan
del exterior.
Interconversiones anabólicas
Heterótrofos
Una fuente de carbono:
(para construir el esqueleto
de sus biomoléculas)
Una fuente de hidrógeno
(para reducir moléculas)
Necesidades de
los organismos
Un aceptor último de
hidrógenos
(para la liberación de energía)
Moléculas orgánicas
Autótrofos
CO2 ambiental
Litótrofos
H2O, H2S
Organotrofos
Moléculas orgánicas
Aerobios
O2
Anaerobios
Una fuente primaria de energía
(para hacer posibles las
reducciones)
Agua y sales minerales
(N para construir proteínas)
Fotótrofos
Luz
Quimiótrofos
Energía química
Clases de organismos según su nutrición
FUENTE DE ENERGÍA
LITÓTROFOS
(H2O, H2S)
ORGANÓTROFOS
(Moléculas complejas)
FOTÓTROFOS
QUIMIÓTROFOS
(Luz)
(Energía química)
FOTOLITÓTROFOS
(bacterias fotosintéticas del
azufre, vegetales con
clorofila)
QUIMIOLITÓTROFOS
AUTÓTROFOS
(bacterias quimiosintéticas)
(CO2)
FOTOORGANÓTROFOS
QUIMIOORGANÓTROFOS
(bacterias purpúreas no
sulfurosas)
(otras bacterias, animales y
hongos)
FUENTE DE
HIDRÓGENO
ÚLTIMO ACEPTOR DE H (e-)
AEROBIOS
ANAEROBIOS
(Oxígeno)
(Otras sustancias)
SUMINISTRO DE NITRÓGENO
Para fabricar proteínas
HETERÓTROFOS
(Materia orgánica)
FUENTE DE
CARBONO
• NUTRICIÓN
AUTÓTROFA
• FOTOSÍNTESIS
• QUIMIOSÍNTESIS
• ANOXIGÉNICA
• OXIGÉNICA
• FASE FOTOQUÍMICA
O LUMINOSA
• FASE ACÍCLICA
• FASE BIOSINTÉTICA
U OSCURA: CICLO
DE CALVIN
• FASE CÍCLICA
Nuestra vida en la Tierra depende de un
proceso muy especial que tiene lugar en las
algas y plantas verdes:
FOTOSÍNTESIS
Energía
química
PRINCIPIOS
INMEDIATOS
CLOROPLASTOS
VEGETALES
Proceso mediante el cual la materia inorgánica se
transforma en orgánica y paralelamente se absorbe energía
luminosa que se transforma en energía química, la cual queda
almacenada en las sustancias orgánicas obtenidas.
Existen dos tipos de fotosíntesis:
Fotosíntesis oxigénica: el donador de electrones es el H2O
por lo que en el proceso se desprende O2, mientras que el
aceptor de electrones es el NADP+
Fotosíntesis anoxigénica: el donador de electrones es una
sustancia distinta del agua, como por ejemplo H2S, así no se
desprende O2, y el aceptor de electrones es el NAD+
En la fotosíntesis:
- Fijación
del CO2 atmosférico
- Producción de energía (hidratos de carbono)
- Liberación de O2 (oxigénica)
¿Dónde se da la fotosíntesis?
En
todas
las
plantas
superiores
y
algas
la
fotosíntesis se realiza en los
CLOROPLASTOS.
Los
fotosintetizadores
procariotas NO contienen
cloroplastos sino estructuras
membranosas similares.
Generalidades de la fotosíntesis
Tiene dos
fases
Fase luminosa
Membrana de los tilacoides
NADP+  NADPH
Fotofosforilación (ATP)
Fase oscura
Estroma
Fijación del CO2
Obtención de
biomoléculas
Gasto de ATP y NADPH
LA LUZ Y LOS PIGMENTOS



La luz es una forma de
energía radiante.
La energía radiante es
energía que se propaga en
ondas.
Hay varias formas de
energía radiante (ondas de
radio, infrarrojas, ultravioletas,
rayos X, etc.).

Para sintetizar alimento, se
usan únicamente las ondas
de luz.
• Cuando un rayo de luz pasa a través de un
prisma, se rompe en colores. Los colores
constituyen el espectro visible.
• Los electrones de una sustancia se
encuentran en orbitales caracterizados
por un determinado nivel energético. Lo
normal es que ese estado sea lo más
bajo posible y recibe el nombre de
estado fundamental.
• Los electrones pueden excitarse, es
decir ocupar orbitales de mayor
contenido energético. Naturalmente, el
paso de un estado fundamental a uno
excitado requiere un aporte de energía,
que puede provenir de la luz.
• Como
el estado excitado es inestable,
cuando un electrón pasa a él, tiende a
retornar al estado fundamental
devolviendo energía:
•Puede devolverla como radiación luminosa
(fluorescencia).
•También transfiriendo la excitación a otra
molécula; el electrón originalmente excitado
vuelve al estado fundamental y es uno de la
otra molécula el que queda excitado.
•Pero aún queda otra posibilidad, ya que un
electrón excitado puede cederse con más
facilidad a un aceptor. En este caso, el
resultado es que la sustancia que inicialmente
se excitó queda oxidada y el aceptor reducido.
ABSORCION DE LA ENERGIA LUMINICA (Fotones)
Electrón en Estado excitado
FOTON
Transicion Energética
Discreta
E = h
Depende de frecuencia de la
longitud de onda del FOTON
h = Cte. de Planck = 6.626 x 10-34 J s
= Frecuencia
l= Longitud de onda
c = l
Estado Electronico Fundamental
Fotosistemas: Están formados por una antena y un centro de
reacción. La antena presenta unas 300 moléculas de
pigmentos. El centro de reacción está formado por tres
moléculas:
1.- una molécula de clorofila especial denominada clorofila diana.
2.- un aceptor primario de electrones
3.- un dador primario de electrones
Fotón
Contiene una molécula de
clorofila a y los electrones que
libera son enviados a la cadena
de transporte electrónico.
Centro de
reacción
Cuando una molécula se excita
transfiere energía a las cercanas por
un proceso de resonancia y así hasta
el centro de reacción.
Moléculas
antena
Atrapan fotones de
diferente longitud de onda.
Localización
Fotosistema I (PSI)
Fotosistema II (PSII)
Membranas de
tilacoides no apilados
Grana
Absorción maxima del
centro de reacción
700 nm
680 nm
En cada fotosistema los pigmentos actúan
como antenas o colectores, absorbiendo la
energía luminosa y transmitiéndola al llamado
centro de reacción que contiene una
molécula especial de clorofila a.
Cuando la energía luminosa captada por los
pigmentos, llega a las moléculas de clorofila
a de los centros de reacción, éstas se
excitan y ceden electrones a una molécula
transportadora de electrones.
P
D
A
•
•
•
•
•
•
Hay varias clases de clorofila, las cuales, generalmente
se designan como a, b, c y d.
Algunas bacterias poseen una clase de clorofila que no
está en las plantas ni en las algas.
Sin embargo, todas las moléculas de clorofila contienen
el elemento magnesio (Mg).
Los autótrofos también poseen unos pigmentos
llamados carotenoides que pueden ser de color
anaranjado, amarillo o rojo.
El color verde de la clorofila generalmente enmascara
estos pigmentos. Los cuales, sin embargo, se pueden
ver en las hojas durante el otoño, cuando disminuye la
cantidad de clorofila.
Los carotenoides también absorben luz pero son
menos importantes que la clorofila en este proceso.
Pigmentos
fotosintéticos
Contienen un
cromóforo
Clorofilas
Carotenos
Clorofila a (E. luminosa a
E. química)
Clorofila b (plantas)
Clorofila C (diatomeas y
protozoos)
Xantofilas
Ficobilinas
En algas rojas (eucariotas ) y
algas verde-azuladas
(procariotas)
ESTRUCTURA
DE LA
CLOROFILA
Anillo de porfirina
Los dobles enlaces
alternativos permiten la
descolocación de los
electrones favoreciendo
la pérdida de uno hacia
un aceptor.
Su función es absorber la luz
Cola de fitol
Mantiene la clorofila integrada
en la membrana fotosintética
Procesos que se llevan a cabo en la fase luminosa
1. Síntesis de ATP o fotofosforilación, que puede
ser:
 acíclica
 cíclica (alternativa, genera ATP cuando
abunda NADPH)
2. Síntesis de poder reductor (NADPH).
3. Fotolisis del agua.
Implica transporte de electrones debido a la energía de
la luz.
Ambos fotosistemas cooperan en el transporte
de electrones desde el agua hasta el NADP+
que capta dos electrones y un protón y se
convierte en NADPH
2 H2O + 2 NADP+  2 NADPH + 2 H+ + O2
El par H2O/O2 es un sistema de alto potencial
redox, mientras que el par NADP+/NADPH es un
sistema de bajo potencial redox. Como de forma
espontánea los electrones circulan desde los
sistemas de bajo potencial a los de alto
potencial, este flujo se realiza en sentido inverso
gracias a la energía de la luz
Fotosistema II (P 680 nm)
Transporte de electrones. El
pierde un electrón que es
Potencial Redox
Fot.II
P680 *
transferido al aceptor primario
de electrones en un nivel
energético superior, y pasa
luego a través de una cadena
transportadora de electrones
Feof.
(situada en la membrana
PQ
tilacoidal) al Fotosistema I
H+
2e-
H+
Cit
PC.
2e-
Fot.I
P700
Fot.II
P680
2 Fotones de luz
Fotolisis del agua.
Se rompen las moléculas
de agua por acción de la
luz. Se liberan protones
(H+), electrones
(e-) y
oxígeno molecular (O2) que
es expulsado al exterior.
Luz
H2O
2e2H+
1/2 O2
Fot.II
P680
De esta forma la
clorofila
recupera
los
electrones perdidos.
Transporte de electrones.
Fdx
NADP
reductasa
Potencial Redox
La luz actúa sobre la
molécula de P700
(Fotosistema I),
produciendo que un
electrón sea elevado a un
potencial más alto. Este
electrón es aceptado por
un aceptor primario.
El electrón pasa
nuevamente a una cadena
de transportadores
electrónicos y finalmente se
combina con NADP+, que
toma H del medio, es decir,
del estroma y se reduce a
NADPH + H+.
Fot.I
P700*
NADP+
NADPH
2e-
Fot.I
P700
2 Fotones de luz
Fotofosforilación cíclica
• Sólo interviene el fotosistema I.
• No se reduce el NADP
• No se rompe el H2O: no se
libera O2.
• Sí se sintetiza ATP.
• Se activa cuando hay
desequilibrio entre ATP y
NADPH.
FASE LUMINOSA
FASE LUMINOSA
ACÍCLICA (esquema Z)
FASE LUMINOSA
CÍCLICA
FOTOSISTEMA I Y II
FOTÓLISIS DEL AGUA
H2O → ½ O2 +
2H+ +
FOTOSISTEMA I
FOTOFOSFORILACIÓN DEL ADP
2e-
FOTOFOSFORILACIÓN DEL ADP
ADP + Pi → ATP + H2O
FOTORREDUCCIÓN DEL NADP+
NADP+ + 2H+ + 2e- → NADPH + H+
ADP + Pi → ATP + H2O
BOMBEO DE PROTONES (H+) HACIA EL INTERIOR DEL
TILACOIDE
SÍNTESIS DE ATP (ATP sintasa)
En el cloroplasto se emplean ambos procesos
indistintamente en todo momento. El que se emplee
uno más que otro va a depender de las necesidades
de la célula o lo que en realidad es lo mismo, de la
presencia o ausencia de los substratos y de los
productos que se generan. Así, si se consume mucho
NADPH+ H+ en la síntesis de sustancias orgánicas,
habrá mucho NADP+ , y será éste el que capte los
electrones produciéndose la fotofosforilación acíclica.
Si en el tilacoide hay mucho ADP y Pi y no hay
NADP+ , entonces se dará la fotofosforilación cíclica.
Será el consumo por la planta de ATP y de NADPH+
H+ , o, lo que es lo mismo, la existencia de los
substratos ADP y NADP+ , la que determinará uno u
otro proceso.
Fase oscura de la fotosíntesis: ciclo de Calvin
1.
2.
3.
La fijación del CO2 se produce en tres fases:
Carboxilativa: se fija el CO2 a una molécula de 5C. Fijación
Reductiva: PGA se reduce a PGAL utilizándose ATP y NADPH. Reducción
Sintética: de cada seis moléculas PGAL formadas 5 se utilizan para
regenerar la Ribulosa 1,5BP y una será empleada para poder sintetizar
moléculas de glucosa, etc… Regeneración
Ciclo de Calvin
CO2
ATP
RUBISCO
ADP + Pi
ADP + Pi
3-fosfoglicérico
3 CO2
Ribulosa
bifosfato
6 PGA
3 RuBP
NADPH
6 BPG
1,3-bifosfoglicérico
ATP
3 RuP
6 GAP
5 GAP
NADP+
6 GAP
Gliceraldehído 3-fosfato
Ribulosa
fosfato
Gliceraldehído 3-fosfato
Gliceraldehído 3-fosfato
1 GAP
REGENERACIÓN
6 RuDP
+ 6 H2O
6 CO2
6 ATP
6 ADP
6 Ribulosa 6-fosfato
12 Ácido 3-fosfoglicérico
12 ADP
12 ATP
12 Ácido 1,3-difosfoglicérico
FIJACIÓN
CARBOXILACIÓN
REDUCCIÓN
Ruta de las
Pentosas
fosfato
12 NADP+
12 NADPH
12 Gliceraldehido-3-fosfato
12 Pi
GLUCOSA
Balance energético
Para formar una molécula de glucosa (6C) se necesitan fijar 6
CO2 y gastar 18 ATP y 12 NADPH (formados previamente en
la fase luminosa)
RESUMEN de la FOTOSÍNTESIS :
Condiciones ¿Dónde
?
Reacciones
que
capturan
energía
Luz
Reacciones
No requieren
de fijación luz (aunque algunas
del Carbono
enzimas son
reguladas por ella)
¿Qué ocurre?
Resultados
Tilacoides
- La luz que incide sobre el
Fotosistema II lanza electrones
cuesta arriba.
- Estos electrones son
reemplazados por electrones de
moléculas de H2O que liberan O2
- Los electrones pasan a lo largo de
la cadena de transporte de
electrones, al Fotosistema I y, de
este al NADP+ que se reduce
formando NADPH
- Como resultado de este proceso
se forma un gradiente de potencial
electroquímico a partir del cual se
produce ATP
La energía de la luz
se convierte en
energía química que
se almacena en
enlaces de ATP y
NADPH
Estroma
CICLO DE CALVIN BELSON:
-El NADP+ y el ATP de las fases
anteriores se utilizan para reducir
el CO2.
- Se produce Gliceraldehído fosfato
a partir del cual pueden formarse
glucosa y otros compuestos
orgánicos
La energía química
del ATP y NADPH se
usa para incorporar
Carbono a
moléculas orgánicas
RUBISCO
RuBisCO es la forma abreviada con que se
designa a la ribulosa-1,5-bisfosfato
carboxilasa oxigenasa.
Cataliza dos procesos opuestos:
1. La fijación del CO2 (carboxilasa).
2. La fotorrespiración, en la que actúa
como oxigenasa del mismo sustrato.
•
•
•
Es un enzima compuesto de 8
subunidades.
Sólo fija 3 moléculas de CO2 por
segundo (muy lenta comparada con
otras enzimas).
Por esto es tan abundante en los
cloroplastos y puede alcanzar el 15% de
sus proteínas,
y de hecho, es la
proteína más abundante en la biosfera.
RUBISCO:
1. Función CARBOXILASA: fijar el carbono del CO2.
2. Función OXIGENASA: oxidación de la ribulosa 1,5 bifosfato a fosfoglicolato.
Se produce CO2.
Ruta del
Glicolato
Las condiciones que conducen a la fotorrespiración son
bastante comunes.
El CO2 no siempre se encuentra disponible para las células
fotosintéticas de la planta. Entra en la hoja por los estomas, que se
abren y se cierran, dependiendo, entre otros factores de la cantidad de
agua. Cuando la planta está sometida a unas condiciones calurosas y
secas, debe cerrar sus estomas para evitar la pérdida de agua. Esto
provoca también una disminución del CO2 y permite que el oxígeno
producido en la fotosíntesis se acumule.
También, cuando las plantas crecen muy juntas y el aire está
muy calmado, el intercambio de gases entre el aire que rodea la hoja y
la atmósfera global puede ser muy reducido. En estas condiciones, el
aire cercano a las hojas de la planta activa tendrá concentraciones de
CO2 demasiado pequeñas para sus actividades fotosintéticas. Incluso si
los estomas están abiertos, el gradiente de concentración entre el
exterior de la hoja y el interior será tan poco importante, que muy poco
CO2 se podrá difundir hacia la hoja. La combinación de
concentraciones bajas de CO2 y altas concentraciones de oxígeno
conduce a la fotorrespiración.
Las plantas C4
Las plantas C4 presentan una
anatomía
foliar
peculiar,
conocida como anatomía de
tipo Kranz o en corona. En el
corte transversal de estas
hojas se observan dos tipos de
células fotosintéticas:
• unas grandes, que rodean a
los haces conductores (a
modo
de
“corona”)
formando una vaina
• Otras que ocupan el
mesófilo,
menores
y
dispuestas por lo general
más o menos radialmente
alrededor de la vaina.
Vía C4
1. Es un proceso de fijación del CO2
atmosférico, captado en las células del
mesófilo, pero en vez de ir al ciclo de
Calvin, el CO2 reacciona con el PEP
(Fosfoenolpiruvato).
2. El producto final entre el PEP y el CO2 es
el ácido oxalacético, que luego se
convierte en malato.
3. El malato es llevado a las células de la
vaina, en donde es descarboxilado,
produciendo el CO2 necesario para el
ciclo de Calvin, además de ácido pirúvico.
4. Este último es enviado nuevamente al
mesófilo en donde es transformado por
medio de ATP en fosfoenolpiruvato (PEP),
para quedar nuevamente disponible para
el ciclo.
Ventajas de las Plantas C4
•
Las ventajas radican en el hecho de que al tener la Rubisco situada en las
células de la vaina, se le impide reaccionar con O2 en situaciones en las
cuales la concentración de CO2 sea muy baja, por lo cual el CO2 perdido a
través de la fotorrespiración se reduce considerablemente.
•
Incluso las moléculas de CO2 expulsadas por la fotorrespiración son
reutilizadas a través del PEP, que las captura en el mesófilo para ingresar en el
ciclo de Calvin.
•
Las plantas que usan esta vía para la fijación del carbono son denominadas
C4, entre las cuales se distinguen el maíz, la caña de azúcar, la invasora
Cynodon dactylon (Bermuda grass), el sorgo y el amaranto.
•
La fijación de CO2 por este sistema tiene un mayor coste energético que en las
plantas de vía C3, pero se compensa por la casí nula fotorrespiración que
presentan.
•
Son especialmente eficientes en condiciones de altas temperaturas y baja
humedad relativa (climas tropicales y sutropicales)
Plantas CAM
El Metabolismo Ácido de las Crassulaceae
(CAM) es un tipo de metabolismo que se da en
plantas y que se descubrió en la familia de las
Crassulaceae.
El nombre de metabolismo ácido hace
referencia a la acumulación de ácidos
orgánicos durante la noche por las plantas que
poseen este mecanismo de fijación de
carbono.
Esta vía metabólica es semejante a la vía C4,
sin embargo en la vía CAM la separación de
las dos carboxilaciones no es espacial, como
ocurre en las plantas C4, sino temporal.
• Las plantas CAM tienen dos
carboxilaciones separadas temporalmente:
• La primera se da en la noche cuando
tienen los estomas abiertos. El CO2
atmosférico se incorpora al
fosfoenolpiruvato (PEP) que se transforma
en oxalacetato y este en malato, que se
almacena durante la noche.
NOCHE
DIA
• Con la luz, los estomas se cierran
(pérdida de agua) impidiendo la
adquisición de CO2.
• El ácido málico sale de la vacuola y
se descarboxila liberando el CO2,
que va al ciclo de Calvin y ácido
pirúvico el cual es devuelto al ciclo
produciendo nuevamente PEP.
Ventajas de las Plantas CAM
• La concentración elevada en el interior de CO2 evita la
fotorrespiración.
• Las plantas CAM suelen ser crasas y relegadas a
ambientes secos.
• Su rendimiento total fotosintético es bajo (ya que la
absorción de dióxido de carbono está limitado a la cantidad
de ácido málico que se puede almacenar en la vacuola) por
lo que son malas competidoras con las plantas C3 o C4.
• El mecanismo CAM le permite a la planta maximizar la
eficiencia en el uso de agua, por lo tanto, las CAM tienen
una ventaja competitiva en ambientes con poco agua.
Factores que influyen en la fotosíntesis
favorables:
• Concentración de CO2.
• Intensidad lumínica
(excepto fotooxidación).
• La cantidad de agua.
desfavorables:
• Concentración de O2.
otros:
El color de la luz
La temperatura. Cada especie muestra su intervalo óptimo
con suficiente luz y CO2.
Fotosíntesis anoxigénica
1. Proceso exclusivo de bacterias.
2. No se genera oxígeno
3. Las bacterias no poseen cloroplastos,
realizan la fotosíntesis en los
mesosomas
4. Solo tienen un fotosistema.
5. El transporte de electrones es cíclico.
6. Los pigmentos fotosintéticos son
bacterioclorofila y carotenoides.
7. Solo se produce ATP.
8. El poder reductor cuando es necesario
se obtiene por un transporte inverso de
electrones (consumo de energía) y es
en forma de NADH, no de NADPH
9. El dador de electrones no es H2O sino
otros compuestos inorgánicos
reducidos, por lo que no liberan O2
•Bacterias verdes del azufre.
Utilizan SH2 O H2 . Desprenden S.
•Bacterias púrpuras del azufre.
Utilizan SH2 . Acumulan el S en su
interior.
•Bacterias púrpuras no del azufre.
Utilizan moléculas orgánicas
sencillas (pirúvico, láctico, etc.).
Membranas lamelares
de bacterias púrpura
halófilas
Importancia biológica de la fotosíntesis
La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la
Biosfera por varios motivos:
1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza
fundamentalmente mediante la fotosíntesis. Posteriormente irá pasando
de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser
finalmente transformada en materia propia por los diferentes seres
vivos.
2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía
química, necesaria y utilizada por los seres vivos
3. En la fotosíntesis se libera oxígeno que será utilizado en la
respiración aerobia como oxidante.
4. La fotosíntesis causó el cambio producido en la atmósfera
primitiva, que era anaerobia y reductora.
5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en
combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.
6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no
sería posible sin la fotosíntesis.
LA FOTOSÍNTESIS MANTIENE LA VIDA EN
LA TIERRA.
Quimiosíntesis
Bacterias del nitrógeno
Quimiosíntesis
Fuente de carbono CO2 ambiental
Nutrición autótrofa no fotosintética
La energía procede de reacciones de
oxidación de sustancias inorgánicas
Exclusiva de bacterias
Ciclos biogeoquímicos del Nitrógeno,
del Azufre...
Tipos
Bacterias del azufre
Bacterias del hierro
Bacterias del hidrógeno
Las bacterias quimiolitotrófas tienen un papel crucial en el
reciclado del N , C, y S en todo el planeta, puesto que convierten
gases y sales sin utilidad para plantas y animales en compuestos
orgánicos a su disposición: la conservación de la biosfera
depende de su virtuosismo metabólico.
Este tipo de nutrición autótrofa
se da en grupos de bacterias
que les permite independizarse
del Sol como fuente universal
de E.
En los ecosistemas marinos,
en las zonas afóticas el nivel
de productores lo constituyen
bacterias quimiosintéticas.
Fases de la quimiosíntesis
1. Oxidación del sustrato reducido y obtención de la energía:
Se obtienen los coenzimas reducidos (NADH+ H+) y el ATP
gracias a la energía desprendida en la reacción de
oxidación.
2. Fijación del CO2 :
Se produce la síntesis de materia orgánica por medio del
ciclo de Calvin
CO2 y H2O
Compuesto
reducido
Reacciones
exergónicas
Compuesto
oxidado
NADH+H+
ATP
Ciclo
de
Calvin
Fase I
Materia
orgánica
Fase II
Quimiosíntesis
QUIMIOSÍNTESIS DEL NITRÓGENO
+
2 NH4 + 3 O2
-
2 NO2 + 4 H+ + 2 H2O
-
2 NO2 + O2
-
2 NO3
QUIMIOSÍNTESIS DEL AZUFRE
H2S + 2 O2
SO42- + 2 H+
HS - + O2 + H+
SO + H2O
2 SO + 2 HO2 + 3 O2
S2O32- + H2O + 2 O2
QUIMIOSÍNTESIS DEL HIERRO
4 Fe2+ + 4H+ + O2
4 Fe3+ + 2 H2O
QUIMIOSÍNTESIS DEL HIDRÓGENO
6 H2 + 2O2 + CO2
5 H2 + 2 HNO3
(CH2O) + 5 H2O
N2 + 6 H2O
2 SO42- + 4 H+
SO42- + 2 H+
ANABOLISMO DE GLÚCIDOS
• 1. Obtención de glucosa. Puede hacerse mediante dos
procesos:
– Gluconeogénesis. Formación de glucosa a partir de pequeñas
moléculas precursoras, obtenidas a partir del alimento o por la
degradación catabólica de las propias reservas. Se da en todas
las células.
– A partir del ciclo de Calvin. Se obtiene gliceraldehído 3-fosfato,
que puede transformarse en glucosa siguiendo los mismos pasos
del final de la gluconeogénesis. Sólo se da en las células
autótrofas.
Gluconeogénesis
En lo organismos es
imprescindible asegurar
los niveles adecuados de
glucosa.
Ocurre en el hígado y en parte en el
riñón
Es fundamental la Gluconeogénesis
porque sintetiza glucosa a partir de:
ácido láctico, aminoácidos o algún
metabolito del ciclo de Krebs.
No es exactamente inversa a la
glucólisis. Algunas enzimas son
glucolíticas y gluconeogénicas
pero la Gluconeogénesis posee
enzimas específicas.
Gluconeogénesis
ocurre principalmente en el
hígado para fabricar glucosa
para la sangre
glucogenogénesis
Almacén en
hígado y
músculos
sangre
Balance de energía
2 Ácido pirúvico + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 2H+ + 6 H2O → Glucosa +
4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+
La síntesis de glucosa es
costosa para la célula en
un sentido energético.
Piruvirato
• Se consumen seis grupos
fosfato de energía elevada
(4 ATP y 2 GTP).
• 2 NADH
Si la glucólisis pudiera
actuar en sentido inverso, • 2 NADH
el gasto de energía sería • 2 ATP
mucho menor:
2. Obtención de polímeros de glucosa o de otras hexosas.
Síntesis de almidón en las vegetales: Amilogénesis.
Síntesis de glucógeno en las células animales: Glucogenogénesis
Almidón (n+1 glucosas)
Almidón
(n glucosas)
ADP-glucosa
glucosa 1 P
Ciclo de
Calvin
6GAP
glucosa 6 P
fructosa di P
gliceraldehido P
pirúvico
Anabolismo de Lípidos
• Obtención de glicerina (glicerol 3 fosfato)
–
–
a partir de la dieta
síntesis de nuevo
La vía de síntesis de los ácidos grasos ocurre en el
citoplasma, mientras que su oxidación sucede en la
mitocondria. La síntesis de las grasas involucra la oxidación
de NADPH.
La acetil-CoA en la síntesis de la grasa esta
temporalmente unida al complejo enzimático como
malonil-CoA. La enzima que cataliza esta reacción, la
acetil.Coa carboxilasa (ACC), es el sitio más importante
de la regulación de la síntesis de ácidos grasos. Como
otras enzimas que transfieren CO2 a sustratos, la ACC
requiere como co-factor a la biotina.
Obtención de ácidos grasos
a partir de la dieta
síntesis de nuevo
Síntesis de Triglicéridos
Síntesis de novo de aminoácidos
Metabolismo en una célula eucariota