1 NUTRICIÓN Y METABOLISMOTEMA 5 NUTRICIÓN Y METABOLISMO
2 NUTRICIÓN MATERIA MATERIA Célula Orgánica Orgánica METABOLISMOInorgánica MATERIA Orgánica Inorgánica ENERGÍA Luz R. Químicas ENERGÍA Calor
3 METABOLISMO CATABOLISMO: ANABOLISMO:Es el conjunto de reacciones químicas en las que se destruye materia orgánica compleja, obteniéndose sustancias sencillas y energía que se almacena en forma de ATP. Es semejante en células autótrofas y heterótrofas. ANABOLISMO: Es el conjunto de reacciones químicas en las que se construye materia orgánica compleja a partir de moléculas sencillas. Se necesita energía en forma de ATP.
4 NUTRICIÓN AUTÓTROFA: Cuando la célula toma del medio sustancias inorgánicas. HETERÓTROFA: Cuando las células toman del medio sustancias orgánicas.
5 ANABOLISMO AUTÓTROFO FOTOSÍNTESISCONCEPTO video
6 FOTOSÍNTESIS FASES FOTOQUIMICA: captación de luz y obtención de energía (ATP) y poder reductor (NADPH + H+). BIOSINTÉTICA: Síntesis de materia orgánica con gasto de ATP y NADPH + H+.
7 FOTOSÍNTESIS FASE FOTOQUÍMICALa luz va a ser captada por los COMPLEJOS ANTENA La energía lumínica se canaliza hasta una molécula de clorofila especial llamada clorofila del centro de reacción En éste se encuentra la molécula de clorofila a I en el fotosistema I (P700) o la clorofila a II en el fotosistema II (P680).
8 Cada fotosistema contiene carotenos, clorofilas y proteínasCada fotosistema contiene carotenos, clorofilas y proteínas. Estas moléculas captan la energía luminosa y la ceden a las moléculas vecinas presentes en cada fotosistema hasta que llega a una molécula de clorofila-a denominada molécula diana. Las diferentes sustancias captan luz de diferente longitud de onda. De esta manera, gran parte de la energía luminosa es captada. Fotosistema
9 FOTOSÍNTESIS FASE FOTOQUÍMICALa luz va a ser captada por los COMPLEJOS ANTENA La energía lumínica se canaliza hasta una molécula de clorofila especial llamada clorofila del centro de reacción En éste se encuentra la molécula de clorofila aI en el fotosistema I (P700) o la clorofila aII en el fotosistema II (P680).
10 FOTOSÍNTESIS FASE FOTOQUÍMICALa fotosíntesis puede realizarse de forma acíclica cuando funcionan los fotosistemas I y II o de forma cíclica cuando sólo funciona el fotosistema I. ACÍCLICA CÍCLICA
11 FOTOSÍNTESIS Animación FASE FOTOQUÍMICA ACÍCLICA
12 FOTOSÍNTESIS Animación FASE FOTOQUÍMICA CÍCLICA
13 FOTOSÍNTESIS FASE FOTOQUÍMICA COMPARACIÓN
14 FOTOSÍNTESIS FASE BIOSINTÉTICAEn esta fase se utiliza la energía (ATP) y poder reductor (NADPH + H+) obtenida de la fase fotoquímica, para transformar unos compuestos inorgánicos en orgánicos. No se precisa la luz. Esta fase tiene lugar en el estroma de los cloroplastos
15 FOTOSÍNTESIS FASE BIOSINTÉTICAAnimación FASE BIOSINTÉTICA Biosíntesis de compuestos de carbono (Ciclo de Calvin)
16 FOTOSÍNTESIS FASE BIOSINTÉTICA Biosíntesis de compuestos de nitrógenoLas células vegetales obtienen el Nitrógeno a partir de los nitratos del suelo, lo reducen a amoníaco, y este se incorpora a ácidos orgánicos para formar aminoácidos. NO3- + NADPH + H+ + ATP NO2- + NADP+ + ADP NO2- + NADPH + H+ + ATP NH4+ + NADP+ + ADP
17 FOTOSÍNTESIS FASE BIOSINTÉTICA Biosíntesis de compuestos de azufreEl azufre se obtiene a partir de los sulfatos del suelo que es reducido a sulfito y posteriormente a sulfuros, que se incorporan a los aminoácidos, mediante el NADPH + H+ y gasto de energía en forma de ATP. SO4-2 + NADPH + H+ + ATP SO3-2 + NADP+ + ADP SO3-2 + NADPH + H+ + ATP S-2 + NADP+ + ADP
18 FOTOSÍNTESIS ECUACIÓN GLOBAL 6
19 ANABOLISMO HETERÓTROFOAUTODUPLICACIÓN DEL ADN
20 ANABOLISMO HETERÓTROFOvideo TRANSCRIPCIÓN
21 ANABOLISMO HETERÓTROFOvideo TRADUCCIÓN
22 TIPOS DE CATABOLISMO Según el aceptor de los electrones de las sustancias que se oxidan se distinguen los siguientes tipos de catabolismo: Respiración: Cuando son sustancias inorgánicas. Puede ser aerobia cuando es el oxígeno o anaerobia cuando son otras sustancias como el NO3- , SO4= y CO2. Fermentación: Cuando son sustancias orgánicas como el ácido pirúvico. Según la sustancia que se oxida el catabolismo puede ser de glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
23 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSLos polisacáridos y disacáridos se hidrolizan en el tubo digestivo obteniéndose monosacáridos, de los que la glucosa es el más importante. Glucogenolisis Glucolisis Glucógeno Glucosa Ácido pirúvico Glucogenogénesis Gluconeogénesis En el catabolismo de la glucosa se distinguen las siguientes fases: Glucolisis, Ciclo de Krebs y Cadena respiratoria. Estas fases no son exclusivas del catabolismo de glúcidos, sino que el resto de moléculas se incorporan en distintos lugares de estas rutas.
24 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSGLUCOLISIS Es un proceso anaerobio que tiene lugar en el hialoplasma. Es una ruta metabólica que convierte a la glucosa en ácido pirúvico. Funciona en prácticamente en todas las células y para algunas es su única fuente de energía.
25 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSGLUCOLISIS Este proceso puede resumirse en dos etapas: Una primera etapa preparatoria, en la que la glucosa es fosforilada y fragmentada, dando lugar a dos moléculas de gliceraldehído 3 fosfato y consumiéndose 2 moléculas de ATP. GLUCOSA + 2 ATP GLICERALDEHIDO-3 P + 2 ADP Una segunda etapa oxidativa, en la que las dos moléculas de gliceraldehído 3 fosfato son oxidadas por 2 moléculas de NAD+ que se reducen a NADH + H+ y convertidas en ácido pirúvico, obteniéndose 4 moléculas de ATP. 2 GLICERALDEHIDO-3P + 4 ADP + 2 NAD ÁC. PIRÚVICO + 4 ATP + 2 NADH + H+
26 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSGLUCOLISIS ECUACIÓN GLOBAL: Glucosa + 2 ADP + 2Pi + 2 NAD+ ==>2 Ácido pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
27 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSGLUCOLISIS Destino de los productos: El ácido pirúvico en condiciones anaeróbicas fermenta al reducirse por el NADH + H+ a productos orgánicos como el ácido láctico o el alcohol. Estas fermentaciones las realizan microorganismos como levaduras y bacterias, pero también se produce dentro de los músculos esqueléticos. El ácido pirúvico en condiciones aerobias entra en la mitocondria. El NADH + H+ se puede oxidar cediendo sus electrones al oxígeno a través de la cadena respiratoria mitocondrial.
28 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSDESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA El ácido pirúvico en la entrada de la mitocondria se produce una descarboxilación oxidativa, transformándose en acetil-CoA. Se desprende una molécula de CO2 y la energía desprendida se acumula en una molécula de NADH + H+.
29 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSCICLO DE KREBS Se realiza en la matriz de la mitocondria. Su función es oxidar el grupo acetilo del acetil-CoA a CO2. En estas reacciones se desprende energía que es utilizada para reducir el NAD+ a NADH + H+, el FAD a FADH2 y para fosforilar una molécula de GDP a GTP Es además una ruta ANFIBÓLICA
30 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSCICLO DE KREBS ECUACIÓN GLOBAL: Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP 2 CO2 + 3 NADH + H+ + FADH2 + GTP
31 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSCADENA RESPIRATORIA Está formada por una serie de enzimas transportadores de electrones y otros con capacidad deshidrogenasa, que se encuentran situados en las crestas mitocondriales formando un complejo multienzimático. Las proteínas transportadoras están agrupadas en 3 grandes complejos, cada uno posee un potencial redox más positivo que el anterior, de forma que los electrones descienden en cascada desde el NADH + H+ y FADH2 hasta el oxígeno, que con dos protones formarán la molécula de agua. El NADH +H+ cede sus electrones al complejo I y FADH2 lo hace al coenzima-Q, al que llegarán también los electrones del complejo I; del coenzima-Q pasan al complejo II y de éste a través del citocromo-C llegan al complejo III, quien se los cede finalmente al oxígeno
32 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSCADENA RESPIRATORIA
33 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSFOSFORILACIÓN OXIDATIVA La formación del ATP queda explicada por la hipótesis quimiosmótica de Mitchel. la energía liberada en el transporte de electrones permite bombear protones desde la matriz hacia el espacio intermembrana en los tres complejos. Se crea por tanto una alta concentración de protones en el espacio intermembrana. Los protones sólo pueden salir a través de unas proteínas con capacidad de sintetizar ATP y que se denominan partículas F Por cada NADH + H+ se forman 3 ATP Por cada FADH2 se forman 2 ATP.
34 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSFOSFORILACIÓN OXIDATIVA
35 CATABOLISMO DE GLÚCIDOSBalance energético de la respiración aerobia para una molécula de glucosa ENTRAR
36 CUADRO GENERAL DE LOS PROCESOS CATABÓLICOS