Apuntes de los vídeos de genética

Preguntas del Anabolismo

1.- ¿Cómo y cuándo tiene lugar la descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis? ¿Cuáles son sus consecuencias?

La descomposición del agua tiene lugar en la fase luminosa acíclica  de la fotosíntesis oxigénica, la hidrólisis se produce para reponer los dos electrones perdidos por la clorofila P680, la molécula de agua se rompe liberando O2 al medio. Sus consecuencias son la posibilidad de seguir realizando la fotosíntesis y la liberación de oxígeno atómico al medio lo cual es beneficioso para los animales

2.- Cloroplastos y fotosíntesis.

1. 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.

Dentro de la fase luminosa de la fotosíntesis, distinguimos a su vez     la fase luminosa acíclica y la cíclica, que son procesos muy distintos, en la fase luminosa acíclica tiene lugar la fotólisis del agua, que libera O2 al medio, y que ocurre porque se produce una excitación de la clorofila P680,localizada en el fotosistema II, además se produce a su vez la creación de NADPH y de ATP ,  mientras que en la fase luminosa cíclica solamente se produce la fotofosforilación del ATP, interviniendo exclusivamente uno de los dos fotosistemas. El responsable de la fotofosforilación es el complejo citocromo B-F, ya que con los protones liberados, se crea un ciclo que lo consigue.

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?

Esto es debido a que a pesar de carecer cloroplastos, sí poseen tilacoides que albergan en su interior pigmentos fotosintéticos. Además, existe un caso más radical para aquellas bacterias que también carecen de tilacoides, ellas realizan un proceso de fotosíntesis bacteriana, con organillos de paredes proteicas que contienen bacterioclorofila

3.- Explique brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos: - metabolismo - Respiración celular- Anabolismo - Fotosíntesis

• Catabolismo

Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas complejas que tienen lugar en el organismo de los seres vivos, transformando un tipo de biomoléculas en otras con el fin de obtener materia y energía para poder realizar las tres funciones vitales

Respiración celular : Proceso catabólico en el cual participa la cadena transportadora de electrones, encargada de transformar NADH y FADH (monedas energéticas) en ATP. Este proceso a su vez se subdivide en respiración aeróbica, cuando el agente oxidan es el oxígeno molecular, y respiración anaeróbica, donde el agente oxidante es un ion como el ion nitrato

Anabolismo Vía metabólica donde se producen reacciones de síntesis y reducción que precisan de energía para transformar pocos sustratos en muchos sustratos diferentes, siendo así un conjunto de vías divergentes

Catabolismo Vía metabólica donde se producen reacciones de degradación y oxidación, desprendiendo energía, donde a partir de sustratos diferentes se forman los mismos productos, siendo así un conjunto de vías convergentes.

Fotosíntesis: Proceso anabólico donde se emplea la luz como fuente energética para construir moléculas complejas a partír de otras más complejas. La realizan las plantas, las algas y algunas bacterias (cianobacterias)

4.- Defina: Fotosíntesis, fotofosforilación, fosforilación oxidativa y quimiosíntesis.

Fosforilación oxidativa Proceso de la cadena de transporte de electrones donde las ATP-sintetasas generan ADP y posteriormente ATP añadiendo un grupo fosfato

Quimiosíntesis Proceso anabólico donde se utiliza la energía procedente de otras reacciones químicas como la oxidación de compuestos orgánicos. Solo la realizan las bacterias quimiosintéticas, que tienen un papel indispensable en los ciclos biogeoquímicos.

La fotofosforilación es un proceso de síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato llevado a cabo por las ATP-sintasas de la membrana del tilacoide, en los cloroplastos de las células vegetales.

Fotosíntetis Proceso anabólico que emplea la energía luminosa para realizar las reacciones de construcción y reducción. Este proceso lo llevan a cabo las plantas, las algas y las cianobacterias y bacterias fotosintéticas

5.- Anabolismo y catabolismo. Citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en qué orgánulos celulares se producen

Anabolismo: Fotosíntesis y quimiosíntesis, que tienen lugar en los tilacoides y en el citoplasma respectivamente

Catabolismo: Respiracion celular, que tiene lugar en el citosol y membrana plasmatica (celula eucariota) y fermentación en el citosol

6.- Un proceso celular en eucariota genera ATP y NADPH (H) con producción de oxígeno por acción de la luz sobre los pigmentos. ¿De qué proceso se trata? ¿Para qué se utiliza el ATP y el NADPH formados? ¿Participan los cloroplastos (indicar brevemente cómo).

Se denomina fotosíntesis. Utiliza el ATP y NADPH para construir posteriormente moléculas más complejas que le sirvan de alimento o de sostén a la planta. Los cloroplastos albergan clorofila, el pigmento fotosintético. Está localizada en los tilacoides de los cloroplastos de las plantas y algunas algas, que permiten la realización de la fotosíntesis al formarse los fotosistemas con dos tipos de clorofila en función a la longitud de onda que son capaces de detectar, formando así el PS II con clorofila P680 y  el PS I con clorofila P700. La excitación de este pigmento hace posible que la fotosíntesis sea posible, ya que transforman los fotones provenientes del sol en electrones.

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.

Los hongos y helechos realizan la respiración celular y el resto la fotosíntesis

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 anabólico cuya función es captar la energía lumínica del sol y transformarla ( gracias a los pigmentos fotosintéticos, concretamente en sus fotosistemas ) en energía química, la cual será el precursor de una serie de reacciones utilizando agua o ácido sulfhídrico distinguiéndose así la fotosíntesis oxigética ( agua ) y la fotosíntesis anoxigénica (Ác. Sulfhídrico). La fotosíntesis se divide en dos fases, la fase luminosa la cual ocurre en los tilacoides, se capta la energía luminosa y se genera ATP y nucleótidos reducidos mientras que la fase oscura  se da en el estroma de los cloroplastos y se emplean las coenzimas obtenidas anteriormente.

En la fase luminosa de la fotosíntesis  diferenciamos dos fases, la fase acíclica con su fotólisis del agua, su fosforilación del ATP y su fotorreducción del NADP donde entra luz y agua al fotosistema II obteniendo dos electrones que van a pasar por

esa cadena transportadora hasta el NADP reductasa que va a generar coenzimas, mientras que el agua también da dos protones que al añadirse a otros dos que entran en el proceso va al ATP-sintetasa y genera por cada 3 protones un ATP.

En la fase luminosa acíclica se produce la fosforilación del ATP generando un flujo de electrones que hacen que los protones vayan al ATP-sintetasa y obtengamos ATP.

Finalmente en la fase oscura de la fotosíntesis se produce el ciclo de Calvin donde el CO2 se una a la ribulosa-1,5-difosfato gracias a la enzima rubisco (ribulosa-oxidasa-carboxidasa) y da lugar al ácido-3-fosfoglicérico. Luego reducimos el CO2 fijado

10.- Describe la fase luminosa de la fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosintético global.

 La fase luminosa de la fotosíntesis a consta de dos fases, la fase luminosa acíclica que comienza cuando incide la luz sobre el fotosistema II lo cual produce la  excitación de la clorofila cediendo dos electrones al primer aceptor. como consecuencia de esto se produce la fotólisis  que divide el agua en : H2O       ½ O2+ 2H* + 2e-  los protones pasan al tilacoide y el oxígeno es liberado al medio  y cuando la luz incide de nuevo aunque esta vez  sobre el fotosistema II este vuelve a perder dos electrones que pasarán al siguiente complejo, donde serán reducidos. Durante ese ciclo se añaden dos protones más que después, como consecuencia de una variación de potencial electroquímico pasarán a las ATP-sintetasas y formarán moléculas de ATP.

Mientras que la fase luminosa cíclica es aquella que realiza la fotofosforilación del ADP donde se produce un flujo cíclico que hace que entren los protones al interior del tilacoide y pasen por las ATP-sintetasas mientras que el fotosistema I realiza un proceso cíclico donde no se gasta energía. Repone sus electrones gracias a la cadena de transporte electrónico que se los cede.

11.- ¿Qué es un organismo autótrofo quimiosintético?

Organismos que realizan la quimiosíntesis (bacterias quimiosintéticas) y que no precisan de la materia orgánica de otros seres vivos y por tanto pueden colonizar lugares sin vida

14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo antena y centro de reacción. Función y localización.

Los fotosistemas están formados por un complejo de antena y un centro de reacción.

El complejo de antena tiene varias funciones, captar energía luminosa y transmitir  la energía de excitación de unas moléculas a otras.

El centro de reacción tiene la función de …

Ambas se encuentran en las membranas tilacoides.

15.- Compara: a) quimiosíntesis y fotosíntesis b) fosforilación oxidativa y fotofosforilación

La quimiosíntesis consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación y la fotosíntesis es el proceso de conversión de energía luminosa en energía química , que se almacena en las moléculas orgánicas.

La fosforilación oxidativa es un proceso de oxidación de las sustancias inorgánicas que constituye la fuente de energía para la fosforilación de ADP en la quimiosíntesis , y la fotofosforilación   es un proceso de síntesis de ATP a partir de ADP , llevado a cabo por las ATP-sintasas de la membrana del tilacoide, en los cloroplastos de las células vegetales.

16.- La vaca utiliza los aminoácidos de la hierba para sintetizar otras cosas, por ejemplo
la albúmina de la leche (lactoalbúmina). Indica si este proceso será anabólico o catabó-
lico. Razona la respuesta.

Es un proceso anabólico porque a partir de una molécula, en este caso los aminoácidos de la la hierba, se obtiene otra más compleja como es la lactoalbúmina.

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.

El acteil-CoA tiene un papel  esencial para el equilibrio entre el metabolismo de carbohidratos y de grasas en el cuerpo.

Los orígenes del Acetil-CoA son la oxidación de ácidos grasos, y su destino , independientemente de su lugar de origen , es su oxidación por CO2 en el ciclo de Krebs.

Las principales rutas metabólcias que conecta son las descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico y la beta oxidación de ácidos grasos.

23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la fotosíntesis? ¿Qué enzima cataliza esta reacción?
¿A qué moléculas da lugar?.

Las moléculas que incorporan al CO2 en la fotosíntesis son dos moléculas de NADPH y tres de ATP. , la enzima que cataliza esta reacción es el Rubisco que da lugar a dos  moléculas con tres átomos de carbono , el ácido-3-fosfoglicérico.

24.- Indique cuál es el papel biológico del NAD, NADH + H. en el metabolismo celular.
Escriba tres reacciones en las cuáles participe.

En el metabolismo, el NAD participa en las reacciones redox , llevando los electrones de una reacción a otra. La coenzima, por tanto, se encuentra en dos formas en las células: NAD+ y NADH. El NAD , que es un agente oxidante, acepta electrones de otras moléculas y pasa a ser reducido, formándose NADH, que puede ser utilizado entonces como agente reductor para donar electrones. ( Faltan las rutas)

25.- Explique brevemente el esquema siguiente:

El esquema representa el Ciclo de Calvin.

El CO2 se fija a la ribulosa -1,5-difosfato que da lugar a  2 moléculas ácido-3-fosfoglicérico. Estos pierden 2 moléculas de ATP y se oxidan 2 moléculas de NADPH obteniendo el ácido-3-fosfoglicérico. Posteriormente se hace uso del ATP y  NADH de la fase luminosa y se reduce a gliceraldehído-3-fosfato. Este tiene varias posibilidades : 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.

La fosforilación a nivel de sustrato: es una reacción química que se puede definir como la producción de ATP a partir de ADP combinada a una transformación enzimática de un sustrato.

Fotofosforilación: es un proceso de síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato llevado a cabo por las ATP-sintasas de la membrana del tilacoide, en los cloroplastos de las células vegetales.

Fosforilación oxidativa: es un proceso de obtención de ATP utilizando para ello el poder reductor del NADH2 o FADH2  tiene lugar en la membrana interna de la mitocondria

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.

La fotofosforilación se da en los cloroplastos.

La fosforilación oxidativa se da en las crestas mitocondriales (c. eucariotas)

y en la membrana plasmática (c.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 vuelta de la hélice de lynen se libera FADH2 y NADH y se consumen 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.

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 beta-oxidación 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.Se distingue 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. Anaolismo 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 productos.

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.

Distinguimos 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.

Imagen 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.