1.- ¿Cómo y cuándo
tiene lugar la descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis? ¿Cuáles
son sus consecuencias?
La descomposición del agua se lleva a cabo en la
fase luminosa acíclica de la fotosíntesis oxigénica. Se produce en las células
de las plantas, en las algas y en las cianobacterias, más concretamente en el
fotosistema II que se encuentra en el interior de los tilacoides de grana.
La hidrólisis del agua tiene como función liberar
al medio electrones para que se repongan los que han sido cedidos por el
pigmento diana, produce 2 protones, 2
electrones y ½ de oxígeno. Los electrones se encargarán de iniciar una cadena
de transporte y los protones y el oxígeno pasarán al interior del tilacoide.
2.- Cloroplastos y
fotosíntesis.
A)
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.
Ambos pertenecen a la fase luminosa de la
fotosíntesis y su principal función es obtener 18 ATP por fotofosforilación del
ADP y los electrones que pasarán a la
cadena transportadora de electrones.
Por un lado, el flujo acíclico se produce en
primer lugar y es en la fase en la que se obtiene la mayor parte necesaria para
pasar a la fase oscura. En ella participan el fotosistema II y I, por tanto se
descompone agua, también se produce un
NADPH gracias al NADP+ reductasa. Por otro lado, el flujo cíclico se encarga de
producir la poca energía necesaria para la fase oscura, solo actúa el
fotosistema I, por tanto no habrá una descomposición de agua.
En ambas fases también participan complejo citocromos,
plastoquinona, plastocianina, ferredoxina y ATP- sintetasa.
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?
A pesar de que carecen
de cloroplastos lo realizan gracias los tilacoides que se encuentran en el
citoplasma y contienen los pigmentos fotosintéticos.
3.- Explique
brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos:
-
Metabolismo: permite realizar
las funciones vitales de la célula gracias a las diversas reacciones de
oxidación y reducción.
-
Respiración celular: reacciones
catabólicas cuya función es la obtención de energía a partir de materia orgánica,
también se obtiene CO2 y H2O.
-
Anabolismo: es obtener moléculas
orgánicas complejas a partir de moléculas orgánicas o inorgánicas más sencillas
mediante reacciones de reducción.
-
Fotosíntesis: reacciones
anabólicas cuya función es la obtención de CO2 y materia orgánica
utilizando H2O, O2 y como fuente de energía la luz.
-
Catabolismo: la principal función
es la obtención de energía gracias a las reacciones de oxidación en las cuales
se destruyen moléculas complejas para formar moléculas más sencillas.
4.- Defina:
Fotosíntesis:
conjunto de
reacciones anabólicas para la obtención
de CO2 y materia orgánica utilizando H2O, O2 y
como fuente de energía la luz. Se produce en organismos autótrofos en sus
pigmentos fotosintéticos. Está dividida en dos fase la luminosa (acíclica y
cíclica) dependiente de la luz y la fase oscura independiente de la luz.
Dependiendo de qué moléculas se descompongan para la recuperación de los
electrones puede ser oxigénica (se descompone el agua) o anoxigénica (H2S)
Fotofosforilación:
es la síntesis de
ATP mediante el movimiento de protones y electrones gracias a la ATP-sintetasa,
se produce en la fase luminosa de la
fotosíntesis.
Fosforilación
oxidativa: es la síntesis de
ATP mediante el movimiento de protones y electrones gracias a la ATP-sintetasa,
se lleva a cabo en la cadena respiratoria.
Quimiosíntesis:
conjunto de
reacciones anabólicas para la obtención
materia orgánica utilizando como fuente de energía reacciones de oxidación de
compuestos orgánicos.
5.- Anabolismo y
catabolismo. Citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en qué orgánulos
celulares se producen.
Anabolismo: en las
plantas la fotosíntesis transforma la energía luminosa en energía química, se
lleva a cabo en los cloroplastos, más concretamente, en los pigmentos
fotosintéticos situados en el interior de los tilacoides.
Catablismo: la glucosa
se degrada formando ácido pirúvico, que posteriormente se convierte en
acetil-CoA, entra al ciclo de Krebs y finalmente se produce la cadena
trasportadora de electrones. Este proceso tiene lugar en el citosol y las
mitocondrias.
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 trata de la fase
luminosa acíclica de la fotosíntesis, el ATP y el NADPH se utiliza en la fase
oscura en el ciclo de Calvin con el objetivo de dar lugar a materia orgánica (glucosa)
y otros compuestos como el CO2. Los cloroplastos si participan ya
que esta serie de reacciones se lleva a cabo en su interior en en los pigmentos
fotosintéticos situados en el interior de los tilacoides.
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.
Respiración celular: algas eucariotas,
angiospermpas, helechos y cianobacterias
Fotosíntesis oxigénica: algas eucariotas,
angiospermpas, cianobacterias, helechos y hongos
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?
Es el conjunto de reacciones anabólicas para la obtención de CO2 y materia
orgánica, utilizando H2O, O2 y la luz como fuente de
energía. Se produce en organismos autótrofos en sus pigmentos fotosintéticos. Está
dividida en dos: fase la luminosa (acíclica y cíclica) dependiente de la luz y
la fase oscura independiente de la luz donde destaca el ciclo de Calvin.
Dependiendo de qué moléculas se descompongan para la recuperación de los
electrones puede ser oxigénica (se descompone el agua) o anoxigénica (H2S)
10.- Describe la fase
luminosa de la fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosintético
global.
 |
| Fuente Wikipedia |
La fotosíntesis se divide en dos fases la fase luminosa y la
fase oscura. La fase luminosa o dependiente de la luz consta de otras dos fases
la acíclica y la cíclica.
·
Acíclica
En esta etapa ocurren tres procesos: la fotólisis des agua,
la fotoforilación del ADP y la fotorreducción del NADH. Los fotosistemas II y I captan los fotones de
luz los que genera un tranporte de electrones en la membrana de los tilacoides.
Además para reponer los electrones trasferidos el fotosistema II provoca una
ruptura de una molécula de agua pe da lugar a O2 y dos protones. En la cadena
de electrones intervienen también participan complejo citocromos,
plastoquinona, plastocianina, ferredoxina y ATP- sintetasa. Es la fase en la
que se obtiene la mayor parte necesaria para pasar a la fase oscura, de 4 H+ se
obtiene 1,33 ATP.
·
Cíclica
Se encarga de producir energía necesaria para la fase oscura,
solo actúa el fotosistema I, por tanto no habrá una descomposición de agua. Los
electrones entran en la cadena transportadora de electrones permitiendo el
flujo de protones que al pasar por la ATP-sintetasa producirá 2ATP.
El balance de la fase
luminosa son 16 ATP y 12 moléculas NADPH, que povienen de 12 H2O y 24 H+.
11.- ¿Qué es un organismo autótrofo quimiosintético?
Un organismo que lleva a cabo la obtención materia orgánica a
partir de inorgánica y utilizando como fuente de energía la energía desprendida
en reacciones de oxidación de compuestos orgánicos.
14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo antena y centro de
reacción. Función y localización
Los fotosistemas están formados por
proteínas transmembranosas que contienen pigmentos fotosintéticos y forman dos
subunidades funcionales: el complejo antena y el centro de reacción. Se
encuentran en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos.
El complejo antena contiene
las moléculas de pigmentos fotosintéticos que captan la energía luminosa y se
excitan transmitiendo la excitación de unas moléculas a otras hasta que la
ceden al centro de reacción.
El centro de reacción se encuentran
el pigmento diana que al recibir la energía captada por los anteriores
pigmentos transfiere sus electrones al primer aceptor de electrones que los
cederá a otra molécula externa.
15.- Compara: a) quimisíntesis y fotosíntesis b) fosforilación
oxidativa y fotofosforilación
La fotosíntesis es conjunto de reacciones anabólicas para la obtención de CO2 y
materia orgánica utilizando H2O, O2 y como fuente de
energía la luz. Dependiendo de qué moléculas se descompongan para la
recuperación de los electrones puede ser oxigénica (se descompone el agua) o
anoxigénica (H2S). Mientras que la quimiosíntesis es el conjunto
de reacciones anabólicas para la
obtención materia orgánica utilizando como fuente de energía reacciones de
oxidación de compuestos orgánicos.
La fotofosforilación es
la síntesis de ATP mediante el movimiento de protones y electrones gracias a la
ATP-sintetasa, se produce en la fase
luminosa de la fotosíntesis. Mientras
que la fosforilación oxidativa es la
síntesis de ATP mediante el movimiento de protones y electrones gracias a la
ATP-sintetasa, se lleva a cabo en la cadena respiratoria.
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 catabólico. Razona la respuesta.
Será un proceso anabólico ya que
parte de una molécula sencilla (aminoácidos) para dar lugar a una mólecula
orgánica más compleja (proteína).
18.- ¿En qué lugar de la célula y de qué manera se puede generar
ATP?
Se puede generar en el citosol por glucólisis, en las
mitocondrias mediante el paso de ácido pirúvico a acetil-CoA, el ciclo de Krebs
y la cadena transportadora de electrones (fosforilación oxidativa). En los
cloroplastos en la membrana de los tilacoides gracias a la fase luminosa de la
fotosíntesis (fotofosforilación).
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 acetil-CoA inicia el ciclo de
Krebs asociándose con el ácido oxalacético con el fin de producir ATP, también
interviene en la síntesis de ácidos grasos y en procesos anabólicos como la
glucogenogénesis. Puede provenir de la transformación del ácido pirúvico por la
acción de la enzima CoA o de la B-oxidación de ácidos grasos.
23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la fotosíntesis?
¿Qué enzima cataliza esta reacción? ¿A qué moléculas da lugar?
El CO2 se une a la
ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la enzima rubisco, en el ciclo de Calvin. Esta
reacción está catabolizada por la coenzima NADPH y da lugar a
ácido-3-fofoglicérico.
24.- Indique cuál es el papel biológico del NAD, NADH + H. en
el metabolismo celular. Escriba tres reacciones en las cuáles participe.
Ambos es una coenzima encargada del
transporte de electrones, participa en el ciclo de Krebs, en la fotosíntesis y
en glucólisis.
25.- Explique brevemente el esquema siguiente:
El esquema muestra el ciclo de Calvin, primero se produce la
fijación de una molécula de CO2 a la ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la
acción de la enzima rubisco y da lugar a un compuesto de 6 átomos de carbono,
que se disocia en 2 moléculas de ácido-3-fosfoglicérico (3 carbonos). Tras una
serie de reacciones en las que se gasta ATP y NADH el ácido-3-fosfoglicérico se
reduce y da lugar a gliceraldehído-3-fosfato. El ciclo podría continuar
con el ciclo de las pentosas-fosfato, con
la síntesis de glucosa, fructosa, almidón, ácidos grasos o aminoácidos.
26.- Bioenergética: a) Defina los conceptos de: fosforilación a
nivel del sustrato, fotofosforilación y fosforilación oxidativa. b) ¿En qué
niveles celulares se produce cada uno de dichos mecanismos y por qué?
Fotofosforilación:
es la síntesis de ATP mediante el movimiento de
protones y electrones gracias a la ATP-sintetasa, se produce en la fase luminosa de la
fotosíntesis. Se produce en los cloroplastos.
Fosforilación
oxidativa: es la síntesis de ATP mediante el movimiento de
protones y electrones gracias a la ATP-sintetasa, se lleva a cabo en la cadena
respiratoria. En las eucariotas se produce en la membrana de las crestas
mitocondriales, en las procariotas en el citosol.
Fosforilación a
nivel de sustrato: es la síntesis de ATP por trasferencia de un
grupo fosfato a partir de un sustrato orgánico. En el citosol de todas las
células mediante la glucólisis.
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?
Se descomponen los ácidos grasos perdiendo 2 carbonos por vuelta
y se consumen 2 ATP, 1 FADH, 1 molécula de H2O, 1 NAD+ y CoA-SH. Esto produce 2
ADP más fosforo inorgánico, acetil-CoA, 1 FADH2 y 1 NADH.
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?
El acetil-CoA, su destino final es
el ciclo de Krebs para producir energía (GTP) y coenzimas reducidas (FADH2 y
NADH).
31.- Ciclo de Calvin: concepto, fases y rendimiento neto.
El ciclo es una serie de reacciones
bioquímicas que se producen durante la fase oscura se la fotosíntesis. Se pueden
distinguir dos fases:
La fijación de CO2 a la ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la acción de la enzima
rubisco y da lugar a un compuesto de 6 átomos de carbono, que se disocia en 2
moléculas de ácido-3-fosfoglicérico (3 carbonos).
La reducción del CO2
fijado: tras una serie de reacciones en las que se gastan 2 ATP y se
reducen 2 NADH el ácido-3-fosfoglicérico se reduce y da lugar a
gliceraldehído-3-fosfato. El ciclo podría continuar con el ciclo de las pentosas-fosfato, con la
síntesis de glucosa, fructosa, almidón, ácidos grasos o aminoácidos.
Por tanto, para que se lleve a cabo el ciclo de Calvin se
necesitarán 2 moléculas de NADH y 3 ATP por cada molécula de CO2.
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?
El acetil-CoA inicia el ciclo de
Krebs asociándose con el ácido oxalacético con el fin de producir ATP, también
interviene en la síntesis de ácidos grasos y en procesos anabólicos como la
glucogenogénesis. Puede provenir de la transformación del ácido pirúvico por la
acción de la enzima CoA-SH o de la B-oxidación de ácidos grasos.
b) De los
siguientes procesos metabólicos: Glucogénesis, fosforilación oxidativa y
B-oxidación, indica: - Los productos finales e iniciales y su ubicación
intracelular.
Glucogénesis
|
Fosforilación oxidativa
|
B-oxidación
|
|
Productos iniciales
|
Piruvato, lactato, aminoácidos o glicerina
|
ADP más fósforo inorgánico
|
Ácidos grasos
|
Productos finales
|
Glucosa
|
ATP
|
Acetil CoA
|
Ubicación intracelular
|
Citosol y matriz mitocondrial
|
Membrana de las crestas mitocondriales
|
Matriz mitocondrial
|
c) Explica con un
esquema cómo se puede transformar un azúcar en una grasa ¿Pueden los animales
realizar el proceso inverso?
 |
| Creación propia |
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: conjunto de reacciones bioquímicas que permiten realizar las funciones vitales de la célula gracias a las
diversas reacciones de oxidación y reducción.
- Anabolismo: es obtener moléculas orgánicas complejas a partir de
moléculas orgánicas o inorgánicas más sencillas mediante reacciones de
reducción.
- Catabolismo: la principal función es la obtención de energía gracias a las
reacciones de oxidación en las cuales se destruyen moléculas complejas para
formar moléculas más sencillas.
El anabolismo y el catabolismo se relacionan ya que los
reactivos de una reacción anabólica pueden ser los productos de una catabólica
y al revés.
Se distinguen las siguientes fases:
Glucólisis
|
Fermentación
|
Descarboxilación oxidativa
|
Ciclo de Krebs
|
Cadena transportadora de electrones
|
|
P. inicial
|
Glucosa
|
Ácido pirúvico
|
Ácido pirúvico
|
Acetil CoA y ácido oxalacético
|
O2, NADH, FADH2
|
P. final
|
Ácido pirúvico
|
Lactato
|
Acetil CoA
|
GTP, NADH, FADH2
|
NAD+, FAD, H2O, ATP
|
Lugar
|
Citosol
|
Citosol
|
Matriz mitocondrial
|
Matriz mitocondrial
|
Membrana de las crestas mitocondriales
|
40. Metabolismo celular:
-Define los
conceptos de metabolismo, anabolismo y catabolismo.
- Metabolismo: conjunto de reacciones bioquímicas que permiten realizar las funciones vitales de la célula gracias a las
diversas reacciones de oxidación y reducción.
- Anabolismo: es obtener moléculas orgánicas complejas a partir de
moléculas orgánicas o inorgánicas más sencillas mediante reacciones de
reducción.
- Catabolismo: la principal función es la obtención de energía gracias a las
reacciones de oxidación en las cuales se destruyen moléculas complejas para
formar moléculas más sencillas.
-¿Son reversibles
los procesos anabólicos y catabólicos? Razone la respuesta.
Sí, ya que el anabolismo y el catabolismo se relacionan. Los
reactivos de una reacción anabólica pueden ser los productos de una catabólica
y al revés. Aunque algunas veces las vías para revertir la reacción no son las
mismas y se necesitan diferentes enzimas.
-El ciclo de
Krebs es una encrucijada metabólica entre las rutas catabólicas y las rutas
anabólicas? ¿Por qué?
Es una encrucijada porque se puede
producir tanto en un proceso catabólico o anabólico. En un proceso anabólico
puede continuar con la síntesis de triglicéridos o polisacáridos.
41. Quimiosíntesis: Concepto e importancia biológica.
Es el conjunto de reacciones anabólicas para la obtención materia orgánica utilizando como fuente de
energía reacciones de oxidación de compuestos orgánicos. Tiene gran importancia
biológica en las raíces de las plantas ya que estas no pueden obtener la
energía mediante la luz.
44. 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
4.
ATP
5.
NADP+
6.
NADPH
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?
 |
| Creación propia |
C) Explique brevemente (no es necesario que
utilice formulas) en qué consiste el ciclo de Calvin.
Primero se produce la fijación de una molécula de CO2 a la
ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la acción de la enzima rubisco y da lugar a
un compuesto de 6 átomos de carbono, que se disocia en 2 moléculas de
ácido-3-fosfoglicérico (3 carbonos). Tras una serie de reacciones en las que se
gasta ATP y NADH el ácido-3-fosfoglicérico se reduce y da lugar a
gliceraldehído-3-fosfato. El ciclo podría continuar con el ciclo de las pentosas-fosfato, con la
síntesis de glucosa, fructosa, almidón, ácidos grasos o aminoácidos.
46. 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.
Tilacoide de estroma
5.
ADN circular
6.
Estroma
7.
Tilacoide de grana
b) En los
cloroplastos, gracias a la luz, se producen ATP y NADPH. Indique
esquemáticamente, como se desarrolla este proceso
 |
| Creación 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?
No, porque al producirse la fusión del ADN de las
mitocondrias y los cloroplasto con el ADN inicial el tamaño aumenta.
47. El Esquema (misma figura de la página anterior) representa un
cloroplasto.
a) En el interior
de este cloroplasto hay almidón. Explique, mediante un esquema, como se forma
la glucosa que lo constituye.
 |
| Creación propia |
b) Indique tres similitudes
entre cloroplastos y mitocondrias.
En su
interior hay ADN circular, tienen doble membrana y se encuentran en células
eucariotas.
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