Este documento presenta información sobre los procesos metabólicos en células eucariotas autótrofas y heterótrofas bajo condiciones aeróbicas y anaeróbicas. Explica los procesos de respiración celular, fermentación, fotosíntesis y su comparación energética. Describe las etapas de la glucólisis, ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa en la mitocondria y las vías de fermentación alcohólica y láctica. También cubre los componentes y procesos

1. Flujo de energía en la célula
Unidad 2
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2. Logro
Al finalizar la sesión, el estudiante compara los
procesos metabólicos en las células eucariontes
tanto de las autótrofas como de las heterótrofas y
en condiciones aeróbicas y anaeróbicas.
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3. Temario
1. Respiración celular
2. Fermentación
3. Comparación entre respiración celular y
Fermentación
4. Fotosíntesis
5. Fotorrespiración
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4. Reflexiona un momento
¿Porqué nos movemos?
¿Cómo obtenemos
energía para movernos?
Autótrofo Herbívoro
Carnívoro
La biodiversidad depende del flujo de energía entre los seres vivos
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5. ¿Cuál es la molécula energética por excelencia?
Adenosina trifosfato (ATP) es la
fuente de energía inmediata de la
célula.
Energía de catabolismo
(exergónica, procesos
que generan energía
Energía de anabolismo
para el trabajo celular
(endergónica, procesos
que consumen energía
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6. El
metabolismo
está
interconectado
e integrado
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7. Catabolismo:
✓ Lisis o destrucción.
✓ Oxidativo.
✓ Exergónico (libera energía, ATP).
Anabolismo:
✓ Síntesis o génesis.
✓ Reductivo.
✓ Endergónico (consume energía, ATP).
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8. Respiración Celular
(condiciones aeróbicas)
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9. Página 9

10. ATP
Ecuación general de la respiración aeróbica
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11. MITOCONDRIAS
Mitocondria
Espacio Intermembrana
Membrana
externa
Membrana
interna
Crestas
Matriz
100 nm
ADN mitocondrial
Ribosomas libres
en la matriz
mitocondrial
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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12. Etapas de la respiración celular en condiciones
aeróbicas
Etapa 1: Glucólisis ➔ Ocurre en el citoplasma
Etapa 2: Ciclo de Krebs ➔ Ocurre en la matriz mitocondrial
Etapa 3: Fosforilación Oxidativa ➔ Ocurre en la membrana
interna de la mitocondria (Crestas)
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13. Glucólisis
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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14. Descarboxilación del piruvato
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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15. Ciclo de Krebs
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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16. Fosforilación Oxidativa
El NADH y el FADH2 son dos transportadores electrónicos que donan
electrones a la cadena de transporte electrónico, lo cual facilita la
síntesis de ATP vía la forforilación oxidativa.
Dos procesos:
1. Cadena de transporte electrónico
2. Quimiósmosis
Los electrones se pasan desde las
proteínas de membrana, incluyendo
los citocromos, hacia el O2.
Todo ocurre en las crestas
mitocondriales.
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17. Fosforilación Oxidativa
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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18. Cadena de transporte
electrónico
complejo I (FMN), complejo II
(succinato deshidrogenasa),
complejo III (Citocromo b y
Citocromo c1) y
complejo IV (Citocromo a).
También participan otras
moléculas como la
Coenzima Q y citocromo C.
Ocurre la reducción del O2 a
O-2. Luego el O-2 se une con 2
iones H+ para formar agua
(H2O), lo cual ocurre en el
complejo IV.
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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19. La transferencia de electrones genera el
bombeo de H+ desde la matriz mitocondrial
hacia el espacio intermembrana.
El H+ regresa pero a través de la ATP sintasa.
La ATP sintasa usa el flujo exergónico de H+
para fosforilar el ATP.
Quimiósmosis
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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20. Mitocondria
Glicólisis
Piruvato
Glucosa
Citosol
ATP
Fosforilación
al nivel de sustrato
ATP
Fosforilación
al nivel de sustrato
Ciclo
del ácido
cítrico
ATP
Fosforilación
oxidativa
Fosforilación
Oxidativa:
transporte de
electrones y
quimiósmosis
Electrones
transportados
via NADH
Electrones
trasnportados
via NADH y FADH2
Panorama general de la Respiración Celular en condiciones aeróbicas
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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21. Página 21

22. Balance energético final de la Respiración celular
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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23. Página 23

24. Fermentación
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25. FERMENTACIÓN
Condiciones anaeróbicas
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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26. 2 Etanol
Glucosa Glucólisis
Piruvato
2 Acetaldehído
FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
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27. Levadura Saccharomyces cereviceae
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28. FERMENTACIÓN LÁCTICA
2 Lactato
Glucosa Glucólisis
2 Piruvato
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29. Fermentación láctica en los músculos, fatiga y dolor
Glucosa
Fermentación
Láctica Lactato
Glucosa Lactato
Lactato
Glucosa
Glucógeno
gluconeogénesis
Músculo
Sangre
Hígado
✓ Las células del músculo humano
sintetizan ATP mediante fermentación
láctica en condiciones de excesiva
actividad física.
✓ El catabolismo de los azúcares sobrepasa
el suministro de oxígeno.
✓ El lactato que se acumula puede
provocar fatiga muscular y dolor, pero es
eliminado por la sangre vía el hígado.
✓ El lactato se convierte en piruvato por
acción de los hepatocitos.
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30. Comparación entre respiración
aeróbica y fermentación
3
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31. Comparación energética entre Fermentación y respiración Aeróbica
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32. Página 32

33. Fotosíntesis
4
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34. Ecuación general de la fotosíntesis
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35. FOTOSÍNTESIS
Luz Solar
Clorofila
RESPIRACIÓN
6CO2 + H2O C6H12O6 + 6O2
Proceso ANABÓLICO
Proceso CATABÓLICO
Flujo de energía
La respiración y la
fotosíntesis son dos
procesos biológicos
completamente
independientes. Sin
embargo, desde el punto
de vista del intercambio de
gases y de la energía, son
inversos y
complementarios.
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36. La energía se puede transformar de una forma a otra
Durante la
fotosíntesis, la
energía solar que
viaja 150 millones de
kilómetros es
transformada por los
cloroplastos a
energía química
contenida en los
carbohidratos.
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37. – Casi todas las plantas son fotoautótrofas, así como lo son las algas,
algunas bacterias y protistas.
– Los autótrofos generan su propia materia orgánica a través de la
fotosíntesis.
– La energía solar es transformada a energía química la cual se almacena
en los enlaces químicos.
(a) Musgos, helechos,
plantas con flores
(b) Algas
multicelulares
(c) Protistas
unicelulares:
Euglena
(d) Cianobacteria
Fotosíntesis
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38. Biología, Campbell N. et. al., 2007
Cloroplasto
ADN del
cloroplasto
Ribosomas
Estroma
Membranas
internas y
externas
Granum
Tilacoides
1 µm
❖ Capturan la Energía luminosa.
❖ Realizan fotosíntesis.
❖ Estructura:
✓ Tilacoides: sacos membranosos
que contienen clorofila.
✓ Estroma: el fluído interno
CLOROPLASTOS
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39. Página 39

40. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Biology/phoc.html
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41. Las sustancias que absorben luz visible se conocen como pigmentos
Clorofila a
Clorofila b
Carotenoides
Longitud de onda
Cantidad
de
luz
absorbida
Clorofila a: azul-verdosa
Clorofila b: amarillo-verdosa
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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42. Luz Cloroplasto
Fase
Luminosa
Ciclo de Calvin
NADP+
ADP
+ P
Fase Luminosa
En la membrana de los
tilacoides
ATP, NADPH y O2
Fase oscura o Ciclo de
Calvin
En el estroma
Convierte CO2 en G3P
FASES DE LA FOTOSÍNTESIS
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43. Las moléculas de clorofila se organizan junto con otras moléculas orgánicas
complejas y proteínas para formar los fotosistemas. Los fotosistemas son
unidad que colectan la luz solar.
La membrana tilacoidal está
poblada de dos tipos de
fotosistemas:
Fotosistema II: P680
Fotosistema I : P700
Biología, Campbell N. et. al., 2007
FOTOSISTEMAS
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44. http://legacy.owensboro.kctcs.edu/gcaplan/bio/notes/07_08aPhotosElectronFlow_L.jpg
Fosforilación no cíclica (vía predominante)
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45. Fosforilación cíclica
En ciertas condiciones, los electrones foto excitados toman un camino
alternativo denominado flujo cíclico de electrones, que utiliza el
Fotosistema I pero no el Fotosistema II.
Solo sirve para producir ATP (no se produce NADH)
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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46. Estroma
Baja concentración de H+
Estroma
Baja
concentración
de H+
Espacio tilacoidal
Alta concentración
de H+
Membrana
tilacoidal
Luz
Luz
Fotosistema II Fotosistema I
Complejo
Citocromo NADP+
reductasa
ATP sintasa
Al Ciclo de
Calvin
Quimiósmosis
Flujo de H+ del espacio tilacoidal hacia el estroma a través
de la ATP sintasa y con formación de ATP.
Biología, Campbell N. et. al., 2007
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47. Fase 1: Fijación del carbono
Fase 2:
Reducción
Fase 3:
Regeneración del
aceptor de CO2
(RuBP)
Entrada
Salida
Ciclo de
Calvin
Fase
Luminosa
Ciclo
De
Calvin
Luz
Glucosa y otros
compuestos orgánicos
CICLO
DE
CALVIN
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48. Fase Luminosa Fase Oscura (Ciclo de Calvin)
Depende de la luz solar (sin ella no
ocurre)
No depende de la luz solar
Creación de moléculas energéticas
que se usarán en la etapa oscura (ATP
y NADPH)
Creación de enlaces C-C que permiten
la fabricación de carbohidratos
(glucosa)
Ocurre en la membrana del tilacoide
(grana) del cloroplasto
Ocurre en el estroma del cloroplasto
Comparación entre Fase Luminosa y Ciclo de Calvin
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49. Lo que aprendimos
• Identificamos el mecanismo, las
estructuras y los productos de cada
etapa del metabolismo aeróbico
• Reconocemos los intermediarios y
productos obtenidos entre la
fermentación alcohólica y láctica
• Identificamos el mecanismo, las
estructuras y los productos de cada
etapa de la fotosíntesis
• Distinguimos las similitudes y
diferencias de los procesos de
respiración y fermentación
• Diferenciamos entre las plantas C3, C4 y CAM
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50.  AUDERSIRK T, AUDERSIRK G. BYERS BE (2006); Biología: la vida en
la Tierra; 6ta edición. Pretice Hall; México.
 CAMPBELL N. y REECE J.B. (2007); Biología. 7ma. Ed. Editorial
Médica Panamericana; España. Capítulo 6. Código: 570 CAM/B
 CURTIS H. y BARNES NS (2006); Invitacion a la Biología Ed. Medica
Panamericana; Buenos Aires. Código: 570 CURT
Bibliografía
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51. Material producido por la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
Autor: Roxana Sifuentes
COPYRIGHT ©UPC 2022 - Todos los derechos reservados.
Continúa con las actividades
propuestas en la guía del
estudiante.
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