La Leyenda

BIOLOGIA 4 "B"

Terminos Clave:

1) Aceptor primario de electrones

2) ATP sintasa

3) Cadena de transporte de electrones (ETC)

4) Carotenoides

5)Centro de reaccion

6)Ciclo de Calvin

7)Clorofila A

8)Cloroplasto

A) Como obtienen energia las celulas

Las celulas requieren un abasto continuo de energia para impulsar la gran cantidad de reacciones metabolicas que son esenciales tan solo para mantenerse con vida. Ahora bien , para que la energia impulse una reaccion debe estar en una forma aprovechable . Casi toda la energia celular se almacena en los enlaces quimicos de moleculas portadoras de energia , principalmente del ADENOSIN TRIFOSFATO ( ATP ). En este capitulo se describen las reacciones celulares que transfieren energia de las moleculas que la almacenan, particularmente la GLUCOSA , a aquellas que la portan , como el ATP. Las celulas degradan la glucosa en dos etapas Glucolisis que libera una pequeña cantidad de ATP , seguida por la respiracion celular que produce mucho mas ATP. Mientras lees el capitulo , piensa en los principios del uso de la energia en las celulas vistas en el capitulo 6. Como recordaras , en la exposicion de la segunda ley de la termodinamica se dijo que cuando se produce una reaccion espontanea , disminuye la cantidad de energia util y se genera calor. Las celulas son relativamente eficientes para captar la energia quimica durante la degradacion de la glucosa pues cumulan cerca de 40% de la energia liberada por esta glucosa en moleculas de atp y liberan el resto como calor . Si las celulas fueran tan poco eficientes como los motores de gasolina( 25% ) aproximadamente , los animales tendrian que comer con mucha mas voracidad para estar activos. Recordaras tambien del capitulo 6 que se necesitan enzimas para favorecer las reacciones bioquimicas . Ahunque para simplificar no mostramos las enzimas en las rutas ilustradas aqui , cada etapa de la conversion de una molecula en otra requiere una enzima especifica para rebasar la energia de activacion , de modo que el cuerpo regula la velocidad de esa reaccion.

Figura 8-1: En la fotosintesis se capta energia liberada por glucolisis y la respiracion celular , La energia de la luz solar se almacena en la glucosa por fotosintesis, la cual se realiza en los cloroplastos de las plantas verdes. Luego , la glucolisis (que se produce en el citosol) y la respiracion celular ( en la mitocondria) liberan la energia quimica almacenada en la glucosa . la respiracion celular produce mucho mas energia que la glucolisis , los productos de la fotosintesis se aprovechan en la respiracion celular , la cual produce las moleculas que se aprovechan en la fotosintesis

Generalidades de la degradacion de la glucosa :

La glucosa se degrada en etapas , como se resume a continuacion.

1) La primera etapa es la glucolisis( del griego GLUCO - que significa DULCE y lisis ROMPER ) La glucolisis comienza con la degradacion de la glucosa ( Un azucar de 6 carbonos) , lo que da por resultado dos moleculas de piruvato ( molecula de tres carbonos) , Parte de la energia de la glucosa sirve para generar dos moleculas de ATP , La glucolisis no necesita oxigeno y ocurre de la misma manera en condiciones AEROBICAS ( con oxigeno ) que ANAEROBINAS ( sin oxigeno ) . Las reacciones de la glucolisis se verifican en el citosol , como se vera en la seccion 8.2.

2)Si hay oxigeno , la segunda etapa de la degradacion de la glucosa es la RESPIRACION CELULAR. Durante esta , las dos moleculas de priruvato producidas por glucolisis se degradan en seis moleculas de dioxido de carbono y seis de agua . Se usa oxigeno en la ultima etapa de la respiracion celular que se produce 34 o 36 moleculas adicionales de ATP por cada dos. Como se vio en el capitulo 7 , la fotosintesis que se realiza en los cloroplastos capta la energia de la luz solar y la usa para sintetizar glucosa ( C6 H12 O6) , A PARTIR DE LAS MOLECULAS SIMPLES DE CO2 Y H2O . Se libera oxigeno como subproducto . En la mitocondria, las celulas degradan la glucosa para proporcionar energia , que es capturada por la molecula portadora de energia ATP. Al formar ATP durante la respiracion celular , las celulas consumen oxigeno y liberan agua y dioxido de carbono , las materias primas de la fotosintesis .

ECUACIONES:

FOTOSINTESIS: 6CO2 + 6H2O + energia luminosa---> C6H12O6+ 6 O2

Degradacion completa de la glucosa: C6H12O6 + 6 O2 ---> 6 CO2 + 6 H2O + Energia quimica ( ATP ) + calor.

La glucosa es una molecula clave de almacenamiento de energia:La mayoria de las celulas puede metabolizar diversas moleculas organicas para producir ATP . EN este capitulo nos enfocamos en la degradacion de la glucosa , que todas las celulas pueden utilizar como fuente de energia . Los seres humanos y muchos otros animales guardan la energia en moleculas como el glucogeno ( Un polisacarido compuesto por largas cadenas de moleculas de glucosa )

En entornos donde el agua abunda o hay poca luz , dominan las plantas que siguen la ruta C , para la fijacion del carbono , Estas adaptaciones distintas explican porque la exuberante alfombra de pasto de Kentucky ( Una planta C3) es suplantada por zacate espinoso ( Una planta C4) , en un verano largo , seco y calido. Entre las plantas que hacen fotosintesis C4 se cuentan el maiz , caña , algunos pastos y algunos cardos. Las plantas CAM son , por ejemplo , los cactus , la myoria de las plantas suculentas y las piñas. En la RUTA C4 , las celulas del mesofilio de las plantas C4 fijan el carbono con una enzima llamada PEP carboxilasa ( Fosfoenol pirvirato carboxilasa) que cataliza una reaccion entre el CO2 y una molecula ce tres carbonos llamada fosfoenolpiruvato (PEP) , la cual produce moleculas de oxaloacetato con cuatro carbonos , de lo que obtiene su nombre la RUTA C4. El oxaloacetato se convierte rapidamente en otra molecula de cuatro carbonos , el malato que se difunde de las celulas del mesofilo a las de la vaina perivascular . El malato actua como lanzador del CO2. En las celulas de la vaina perivascular se degrada el malato , se forma la molecula de tres carbonos piruvato y se libera CO2. De este modo se incrementa la concentracion de CO2 en la vaina perivascular ( hasta 10 veces mas que el CO2 atmosferico) . Por esta elevada concentracion de CO2 , la rubisco de la ruta C3 del ciclo de Calvin fija el carbono y asi produce glucosa con poca competencia del oxigeno. Luego , el piruvato es devuelto por transporte activo al mesofilo . Ahi , se usa mas energia del ATP para convertir el piruvato en PEP , con lo que el ciclo continua.

Entonces... Que es la fotosintesis?

La fotosintesis capta energia de la luz solar y la usa para convertir moleculas inorganicas de dioxido de carbono y agua en una molecula energetica de glucosa y liberar oxigeno como subproducto . En las plantas , la fotosintesis tiene un lugar en los cloroplastos y sigue dos fases principales: la fase luminosa donde se realizan las reacciones luminosas y la fase oscura o ciclo de Calvin

Ciclo de calvin: Como se almacena la energia quimica en moleculas de glucosa

El ciclo de Calvin , que ocurre en el estroma de los cloroplastos aprovecha la energia del ATP y el NADPH producida durante las reacciones luminosas para impulsar la sintesis del G3P ; dos moleculas de G3P se combinan para formar glucosa . El ciclo de calvin tiene tres etapas principales. 1ª Fase: Fijación del CO2

La RuBisCO cataliza la reacción entre la ribulosa bifosfato (una pentosa, es decir un monosacárido de 5C, RuBP) con el CO2, para crear 1 molécula de 6 carbonos, la cual al ser inestable termina por separarse en 2 moléculas que contienen 3 átomos de carbono cada una, el fosfoglicerato (PGA). La importancia de la RuBisCo queda indicada por el hecho de ser el enzima más abundante en la naturaleza.

2ª Fase: Reducción

Primero ocurre un proceso de activación en el cual una molécula de ATP, proveniente de la fase fotoquímica, es usada para la fosforilación del PGA, transformándolo en difosfoglicerato. Esa transferencia de un enlace fosfato permite que una molécula de NADPH+H+ reduzca el PGA, mediante la acción de la enzima gliceraldehído-3-fosfato-deshidrogenasa, para formar gliceraldehído-3-fosfato (PGAL). Esta última molécula es una triosa-fosfato, un azúcar de tipo aldosa con 3C, que es una molécula estable y con mayor energía libre (capaz de realizar mayor cantidad de trabajo) que las anteriores. Parte de PGAL se transforma en su isómero dihidroxiacetona-fosfato (cetosa de 3C). Estas dos triosas-fosfato serán la base a partir de la cual se formen el resto de azúcares (como la fructosa y glucosa), oligosacáridos (como la sacarosa o azúcar de caña) y polisacáridos (como la celulosa o el almidón). También, a partir de estos azúcares, se formarán directa o indirectamente las cadenas de carbono que componen el resto de biomoléculas que constituyen los seres vivos (lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, etc.).

3ª Fase: Regeneración

El ciclo continua a lo largo de una serie de reacciones hasta formar ribulosa-5-fosfato, que mediante el consumo de otra molécula de ATP, regenera la ribulosa bisfosfato (RuBP) original, dejándola disponible para que el ciclo se repita nuevamente.

Por tanto, por cada vuelta del ciclo se incorpora una molécula de carbono fijado (CO2) a otra molécula preexistente de 5 átomos de carbono (ribulosa bisfosfato), el resultado final es la regeneración de la molécula de 5 átomos de carbono y la incorporación de un nuevo carbono en forma orgánica C(H2O). Para comprenderlo hay que tener en cuenta que el producto fundamental del ciclo de Calvin es el gliceraldehído-3-fosfato (de 3 átomos de carbono), molécula que sirve como base para la síntesis

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