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Anabolismo autótrofo

Anabolismo autótrofo. Fotosíntesis y Quimiosíntesis. Fotosíntesis. H 2 X + Y H 2 Y + X. Fotosíntesis oxigénica. Reacción general: H 2 O + CO 2 + Luz + clorofila (CH 2 O) + O 2 + H 2 O.

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Anabolismo autótrofo

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Presentation Transcript

  1. Anabolismo autótrofo Fotosíntesis y Quimiosíntesis

  2. Fotosíntesis H2 X + Y H2 Y + X

  3. Fotosíntesis oxigénica Reacción general: H2O + CO2+ Luz + clorofila (CH2O) + O2+ H2O 6H2O + 6CO2+ Luz + clorofila C6H12O6+ 6O2+ 6H2O Etapas: Fase lumínica: fotolisis del agua y fotofosforilación; obtención de energía, moléculas reductoras y oxígeno. En las membranas de los tilacoides del cloroplasto Fase oscura: ciclo de Calvin; obtención de materia orgánica. En el estroma del cloroplasto

  4. Potencial redox electropositivo Potencial redox electronegativo P D A Los fotosistemas Antena: pigmentos (clorofilas, carotenos, xantofilas,...), lípidos y proteínas. Centro de reacción (P)

  5. Potencial redox (mV) 2NADP2H • 800 • 600 • 400 • 200 • 0 • 200 • 400 • 600 • 800 • 1000 4e- X Fd Nr 4e- 2NADP 4e- Q 4e- PQ 4e- 4e- 4H+ luz luz b6-f O2 4e- Pc 4e- 4e- 4e- ATP FSI H2O Mn Z FSII Dirección del flujo de electrones Fase lumínica de la fotosíntesis

  6. Gasto: 2 moléculas de agua Luz 2 moléculas de NADP 1 molécula de ADP + Pi Rendimiento: 2 moléculas de NADP2H 1 molécula de ATP Gasto: Luz 1 molécula de ADP + Pi Rendimiento: 1 molécula de ATP Rendimiento de la fase lumínica Proceso no cíclico Proceso cíclico

  7. Luz Luz H+ ATP 2NADP 2NADP2H estroma 4H+ 4e- ADP + Pi 4e- Q membrana del tilacoide Fd FSII 4e- FSI 4e- PQ 4e- 4e- 4e- PC Z 4e- b6-f 4e- partícula F H+ H+ 4H+ H2O O2 H+ espacio tilacoidal Fotofosforilación H+

  8. Fase oscura de la fotosíntesis. Ciclo de Calvin • No requiere luz • Utiliza el NADP2H y el ATP obtenidos en la fase lumínica • Se obtiene materia orgánica a partir de materia inorgánica (CO2) mediante reducción • Sucede en el estroma del cloroplasto • La materia orgánica se almacena o se distribuye al resto de la planta

  9. 6CO2 12 ATP 12 ác. 6 fosfoglicérico (3C) 12 ADP 6 ribulosa bifosfato (5C) 12 ác. 1,3 difosfoglicérico (3C) ribulosa bifosfato carboxilasa 6 ATP 6 ADP + Pi 12 NADP2H 12 NADP 12 Pi 12 gliceraldehido 3P (3C) 4: 5C 2 5C 2: 6C 2: 3C 2: 4C Fructosa 6 P 6: 3C 2: 3C 2: 7C 4: 3C Glúcidos y materia orgánica 2: 3C Ciclo de Calvin-Benson

  10. CO2 O2 O2 Estoma abierto Estoma cerrado CO2 ribulosa biP + O2 ciclo de Calvin rubisco CO2 + otros productos orgánicos oxidación oxidación ác. Fosfoglicérico (3C) + ác. Fosfoglicólico (2C) cloroplasto peroxisoma Modificaciones del ciclo de Calvin Fotorrespiración: ambiente cálido y seco. Cierre de estomas para evitar la pérdida de agua, con acumulación de O2 y escasez de CO2 . La rubisco oxida la ribulosabifosfato células estomáticas con cloroplastos

  11. CO2 oxalacético (4C) fosfoenolpirúvico (3C) NADP2H RUTA DE HATCH-SLACK AMP NADP ATP Célula del mesófilo málico (4C) pirúvico (3C) málico (4C) pirúvico (3C) CO2 azúcares NADP Célula perivascular Ru biP Calvin NADP2H Plantas C4. Ruta de Hatch-Slack Otra adaptación a climas cálidos y secos: cereales y caña de azúcar. En éstas, la fijación de CO2 se lleva a cabo en células perivasculares. Estas células están cubiertas por células del mesófilo que bombean CO2 a las células perivasculares. Plantas crasuláceas: cactus. Ambientes muy secos. Se abren por la noche. Fijan el CO2 en forma de málico en una vacuola

  12. Concentración de CO2. Intensidad lumínica (excepto fotooxidación). La cantidad de agua. Concentración de O2. Factores que influyen en la fotosíntesis favorables: desfavorables: otros: El color de la luz La temperatura. Cada especie muestra su intervalo óptimo con suficiente luz y CO2.

  13. Fotosíntesis anoxigénica No se produce O2 sino otras sustancias. Utiliza una molécula distinta del agua como donante de electrones (poder reductor) y obtener materia orgánica a partir de materia inorgánica. 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.). Proceso: etapa lumínica: sólo fotosistema I en la membrana. Similar a la etapa cíclica para obtener ATP y acíclica para formar NAD2H. etapa oscura: similar a la vista.

  14. Importancia biológica de la fotosíntesis • Importancia evolutiva: se había agotado la materia orgánica. • Aparición de la fotosíntesis anoxigénica. • Aparición del fotosistema II. Fotolisis del agua y liberación de oxígeno. • Formación de ozono. Filtración de radiaciones y salida de seres vivos a la superficie. • Utilización de la fuente energética más abundante. • Soporte de la vida en la Tierra.

  15. ADP+Pi NADP ATP NADP2H ADP+Pi NADPD ATP NADP2H CICLO DE CALVIN aminoácido aminoácido NO3- NO3- Microorganismos quimiosintéticos NO2- NH3 NH3 En el estroma de las células fotosintéticas

  16. simbiosis Incorporación del Nitrógeno atmosférico Eucariotas no Bacterias heterótrofas N2 Cianobacterias; libres o asociadas a hongos: líquenes energía Bacterias heterótrofas como Azotobacter (O2) o Clostridium (sin O2) nitrogenasa Rhizobium – leguminosas. Importancia ecológica NH3

  17. Anabolismo heterótrofo Obtención de moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas orgánicas simples. En autótrofos a partir del ciclo de Calvin o bien de reacciones comunes a los heterótrofos. En heterótrofos, las toman del medio como monómeros y forman los polímeros a partir de ellos. Rutas metabólicas que, en general, son inversas a las del catabolismo

  18. ADP ATP ADP ATP Pi Pi CO2 GDP+Pi GTP ADP+Pi ATP NAD2H NAD ATP ADP+Pi NAD NAD2H CO2 Anabolismo de Glúcidos: gluconeogénesis fructosa di P fructosa 6 P glucosa 6 P glucosa triosas P ac. fosfoenolpirúvico ác. oxalacético 4C ác. pirúvico 3C aá ác. pirúvico 3C ác. málico ác. málico aá ác. oxalacético 4C La glucosa no puede obtenerse del acetilCoA. De los ác. grasos

  19. UTP ADP ATP Anabolismo de glúcidos: glucogenogénesis Almidón (n+1 glucosas) glucógeno (n+1 glucosas) Almidón (n glucosas) glucógeno (n glucosas) UDP-glucosa ADP-glucosa UDP-glucosa sacarosa glucosa 1 P UTP glucosa 1 P Ciclo de Calvin 6GAP glucosa 6 P pirúvico fructosa di P glucosa 6 P gliceraldehido P gliceraldehido P glucosa pirúvico célula vegetal célula animal

  20. NADP2H NADP H2O 6C 12C 8C 10C NADP NADPH2 NAD HS-CoA CoA NAD2H CO2 CO2 ATP ADP+Pi CO2 Anabolismo de lípidos: acilglicéridos CH3–CH=CH-COSCoA CH3–CH2-CH2-COSCoA (4C) ác. graso CH3–CHOH-CH2-COSCoA acilglicérido CH3–CO-CH2-COSCoA glicerol pirúvico Lípidos Glúcidos acetilCoA acetilCoA malonilCoA

  21. Ruta del glioxilato: Glioxisomas en semillas ác. Graso (n C) 2 acetilCoA ác. oxalacético n/2 acetilCoA ác. succínico glucosa hialoplasma cuerpo lipídico glioxisoma

  22. oxidación XH2 X 2H+ energía NAD NAD2H ADP+Pi ATP glúcidos, lípidos, prótidos, etc. CO2, NO2-, etc. Quimiosíntesis bacterias de la nitrosificación (Nitrosomonas): NH3 a NO2- bacterias de la nitrificación (Nitrobacter): NO2- a NO3- bacterias incoloras del azufre: oxidan sulfuros, sulfitos, etc. bacterias del metano: CH4 a CO2 bacterias del hidrógeno: H2 a H2O bacterias del hierro: compuestos ferrosos a férricos bacterias del monóxido de carbono: CO a CO2

  23. Cada aminoácido tiene su ruta. Difieren entre distintas especies. Recordar transaminación, desaminación y aminación. Incorporación de Nitrógeno en autótrofos (aéreo y terrestre). Aminoácidos esenciales. Utilización de aminoácidos para otras moléculas: tiroxina, nucleótidos, ciclo tetrapirrólico... Traducción o biosíntesis de proteínas. Diferentes rutas para cada base nitrogenada. Intervienen diferentes aminoácidos (ác. Aspártico para uridina y citidina) . Los nucleótidos se sintetizan a partir de la pentosa, el fosfato y la base nitrogenada. Los ácidos nucleicos mediante los procesos de duplicación (ADN) y transcripción (ARN). Anabolismo de Proteínas y Ácidos Nucleicos

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