Ud.11. anabolismo

Biología. 2º bachillerato
Unidad 11. Metabolismo II. Anabolismo

11 El anabolismo

C.E.M HIPATIA-FUHEM
Miguel Ángel Madrid


1. Anabolismo

ANABOLISMO AUTÓTROFO ANABOLISMO QUIMIOSINTETÍCO
ANABOLISMO FOTOSINTÉTICO Bacterias quimiosintéticas
Plantas, algas, cianobacterias y (nitrobacterias o las bacterias
Paso de moléculas inorgánicas,
bacterias fotosintéticas metanógenas)
a moléculas orgánicas sencillas.
Obtienen el carbono para
sintetizar las moléculas del CO2
atmosférico. El hidrógeno lo
consigue, generalmente, del
agua. El oxígeno lo proporciona
el CO2. El nitrógeno se logra del
suelo, excepto algunos
organismos que son capaces de
fijarlo…

ANABOLISMO HETERÓTROFO

Transformación de moléculas orgánicas
sencillas en otras de mayor complejidad
(almidón, grasas, proteínas…) .
Común a los organismos autótrofos y
heterótrofos
Ej: GLUCOGENOGÉNESIS

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Intercambio de gases

Estomas

CO2
O2

Envés

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Fotosíntesis

Sales
Materia Cloroplasto minerales Luz solar
orgánica

CO2
O2

O2

Estoma
CO2
H2O
Savia bruta Savia elaborada

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Metabolismo y respiración celular en plantas
Nutrientes inorgánicos
1

O2
1
DÍA
Fotosíntesis Nutrientes
orgánicos

2
2 Reacciones
O2 catabólicas
NOCHE

Energía
Reacciones anabólicas
Nutrientes Almidón, CO2
H2O
orgánicos celulosa, Respiración celular
sencillos enzimas, etc.
LA NUTRICIÓN DE
LAS PLANTAS

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2. Concepto de fotosíntesis

Conversión de energía luminosa
procedente del Sol en energía química (ATP),
que queda almacenada en moléculas
orgánicas.

Cianobacterias
Este proceso es posible gracias a los
pigmentos fotosintéticos (capaces
de captar la energía luminosa y
utilizarla para activar alguno de
los electrones y transferirlos a
otros átomos)

¿Cómo se recuperan esos
electrones?

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2. Concepto de fotosíntesis

FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA

Los electrones se obtienen de
Se libera oxígeno a la atmósfera
la fotólisis del agua

Cianobacterias
La realizan las plantas, las algas y las cianobacterias

FOTOSÍNTESIS ANOXIGÉNICA o BACTERIANA

La realizan bacterias purpúreas y verdes del S (viven
en aguas sulfuradas)

Se descomponen moléculas de
Se libera azufre
Ácido sulfhídrico

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Fases de la fotosíntesis
FASE LUMÍNICA: Fase de absorción y conversión de la
energía lumínosa en energía química (ATP)
y poder reductor (NADPH) .
Ocurre: membrana de los tilacoides del cloroplasto..

FASE OSCURA: Fase de fijación de CO2 y
biosíntesis de fotoasimilados.
Ocurre: estroma del cloroplastos

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ECUACIÓN GLOBAL DE LA
FOTOSÍNTESIS
6 CO2 + 12 H2O + Energía luminosa  C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

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Estructuras fotosintéticas

Corte transversal
de la hoja

Cloroplasto

Tilacoide
en grana

Tilacoide
en lamela

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IMPORTANCIA DE LA
FOTOSÍNTESIS
• Las plantas elaboran materia orgánica a partir de inorgánica.
• Primer eslabón de la cadena trófica de los ecosistemas
(mantiene los ciclos biogeoquímicos). PRODUCTORES
• La E luminosa no puede ser utilizada por los seres vivos. La
energía química sí. Origina el flujo de energía en los
ecosistemas.
• Liberación de oxigeno, imprescindible para la vida.
• Fijación de CO2 (reducción efecto invernadero)

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Pigmentos fotosintéticos

Clorofila A
β-caroteno
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ESTRUCTURA DE LA CLOROFILA
Anillo de porfirina Su función es absorber la luz

Cola de fitol

Los dobles enlaces
alternativos permiten la Mantiene la clorofila integrada
descolocación de los en la membrana fotosintética
electrones favoreciendo
la pérdida de uno hacia
un aceptor.

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Pigmentos fotosintéticos

Para que la energía de la luz pueda ser utilizada primero tiene que ser absorbida

¿Dónde localizamos a los pigmentos?

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¿Cómo actúan los pigmentos?

3. El electrón es
captado por el
primer aceptor de
electrones (se
reduce)

Fotón
hν

1. Incide la luz
(capta fotones y 4. El dador repone
pasan a un estado el electrón perdido
excitado) por el pigmento
2. Se lanza 1
electrón a un
estado excitado El pigmento queda
(nivel energético oxidado (con
superior). defecto de
electrones)

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La radiación solar es solo una pequeña parte del amplio espectro de radiaciones electromagnéticas
emitidas por el Sol. La luz se propaga en forma de fotones o cuantos de energía. Las sustancias
absorben parte de la luz que reciben y emiten otra parte, lo que se percibe como el color. Si absorben
toda la luz son negros.

Menor longitud de onda Mayor longitud de onda
Más energéticas Menos energéticas

La luz que incide sobre una hoja se compone de una gran variedad de longitudes de onda, por lo que la
presencia de pigmentos con diferente capacidad de absorción permite que un mayor porcentaje de
fotones pueda estimular la fotosíntesis.

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Espectro de absorción de los
pigmentos fotosintéticos
Clorofila b

Carotenoides Clorofila a

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Fotosistemas
Agrupación de pigmentos
fotosintéticos junto a
proteínas transmembrana.

Contiene dos moléculas de
clorofila a (pigmento diana)
y los electrones que liberan
son enviados a la cadena
de transporte electrónico.
Centro de
reacción
Fotón

Complejo
captador de luz.
Cuando una molécula se excita
Moléculas con numerosas
Estructura antena
transfiere energía a las cercanas por
moléculas de pigmentos
(clorofila a, b, un proceso de resonancia y así hasta
carotenoides) el centro de reacción.

Atrapan fotones de
diferente longitud de onda.
Absorción máxima del
Localización centro de reacción
Membranas de
700 nm. 2 moléculas
Fotosistema I (PSI) tilacoides no apilados
clorofila a P700

Fotosistema II (PSII) Grana 680 nm. 2 moléculas de
clorofila a P680

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El primer aceptor cederá
los electrones hacia la
cadena de transporte
Fotosistemas
electrónico de la
membrana tilacoidal. Primer aceptor

Centro de
reacción
Fotón

Complejo
captador de luz.
Moléculas antena

La transferencia de electrones deja
los pigmentos con un electrón menos
y pasan de estar excitados a
oxidados Con carga neta positiva),
denominándose P+680 y P+700;
estos atraen electrones, iniciándose
el flujo electrónico.

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Estructura interna de un fotosistema

Centro
de reacción

Antena Fotón

Transferencia
de energía

Aceptor
de electrones

Moléculas de
pigmento diana

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Localización de los fotosistemas I y II
Cadena de transporte
de electrones VOLVER

ATP-sintetasa

Fotosistema I

Fotosistema II

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Visión general de la fotosíntesis

FASE LUMINOSA

FASE LUMINOSA FASE LUMINOSA
ACÍCLICA (esquema Z) CÍCLICA

FOTOSISTEMA I Y II
FOTOSISTEMA I
FOTÓLISIS DEL AGUA
FOTOFOSFORILACIÓN DEL ADP
H2O → ½ O2 + 2H+ + 2e- ADP + Pi → ATP + H2O
FOTOFOSFORILACIÓN DEL ADP

ADP + Pi → ATP + H2O
FOTORREDUCCIÓN DEL NADP+

NADP+ + 2H+ + 2e- → NADPH + H+

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Fase luminosa de la fotosíntesis: transporte
de electrones Dirección del flujo de electrones
-0,4

Ao
A1
-0,2 Fx
FA
Ao FB
A1 Ferredoxina
Fx NADPH
FA
FB
0 Ferredoxina

Feofitina NADP+
+0,2 Feofitina 2e -
QA

Luz QA
QB
+0,4
2e - QB
H2O Cit b6f
Fotólisis Cit b6f Pc
+0,6 ADP + Pi
2e - P700
Pc PS I
P680 Fotones
ATP
PS II
+0,8 Fotones
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Fosforilación cíclica

Primer aceptor

2e -

Citocromo b-c

2e -
2e -
2e -
P700
Plastocianina PS I Fotones

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Fase luminosa de la fotosíntesis:
fotofosforilación
Estroma
H+ Luz
Luz OH - ATP
H+ NADP+
OH - ADP + Pi H+
H+ NADPH
OH - OH -

Fe

QA Membrana
Cit b6f tilacoidal
P680 P700
QB

2e- Pc PS I
PS II
H2O H+
H+ H+ H+

2 H+ Espacio H+
1/2 O2 tilacoidal
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H2O + 4 fotones → ½ O2 + 2H+ + 2e-

2H2O + 8 fotones → O2 + 4H+ + 4e-

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VOLVER
FASE
LUMINOSA
ACÍCLICA

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FASE
LUMINOSA
CÍCLICA

VOLVER

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Fase oscura de la fotosíntesis (fase independiente de la luz)

En esta fase se utiliza la energía
(ATP) y el NADPH obtenidos en la
fase luminosa para sintetizar materia
orgánica a partir de sustancias
inorgánicas.

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FASE
OSCURA

2. Reducción del
CO2 fijado
1. Fijación
del CO2

RUBISCO

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Etapas del ciclo de Calvin
CO2
ATP

RUBISCO

ADP + Pi
ADP + Pi 3-fosfoglicérico
3 CO2
6 PGA

Ribulosa 3 RuBP NADPH
bifosfato 6 BPG

ATP 1,3-bifosfoglicérico
3 RuP
6 GAP
5 GAP NADP+
6 GAP

Ribulosa Gliceraldehído
fosfato -3-fosfato

Gliceraldehído Gliceraldehído
-3-fosfato -3-fosfato
1 GAP C.E.M HIPATIA-FUHEM


Formación de dos moléculas de PGA

La condensación de la RuBP con CO 2 y su escisión
en dos moléculas de PGA sucede en el estroma.

CH2OPO3 -
2

CH2OPO3 - -
2 2
O CH2OPO3 HC OH
O C OH C C OH H
COOH
C C O H+ O- C O + O +
O- HC OH HC OH H COOH

CH2OPO32 - CH2OPO32 - HC OH
CH2OPO32 -
RuBP Intermediario
PGA
Este proceso tiene lugar gracias a la intervención de la
ribulosa bifosfato-carboxilasa o RUBISCO.

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18 ATP, 12 NADPH 48 fotones

H2O CO2
Luz

NADP+

ADP Fase
+ Pi oscura

Fase ATP
luminosa
NADPH

Cloroplasto

O2 CnH2nOn

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Factores que condicionan el rendimiento
fotosintético (I)
200 123 lux
180
160 21,9 lux
mm3 de O2/hora 140
El aumento de 120
CO2 incrementa 100
80 6,31 lux
el rendimiento de 60
la fotosíntesis. 40
1,74 lux
20
0 0,407 lux
0 5 10 15 20 25 30
Concentración de CO2 (mol/l)

100
0,5% O2
Asimilación de CO2 (mol/l)

80
20% O2
El aumento de 60
O2 disminuye la
40
eficacia de la
fotosíntesis. 20

0
0 10 20 30 40 50
Intensidad de la luz (x10 erg/cm /seg)
4 2
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fotosintético (II)

Intensidad fotosintética
Al disminuir la humedad
se produce una sensible
disminución de la
fotosíntesis.

Humedad

400
350
mm3 de O2/hora

300

El rendimiento 250
200
fotosintético aumenta con
150
la temperatura hasta un
100
punto máximo (Tª óptima
50
de actividad enzimática). 0
0 10 20 30 40 10 20 30 40
Temperatura ( C)
o

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fotosintético (III)

Intensidad fotosintética
La fotosíntesis es
proporcional a la
Planta de sol
intensidad de luz hasta
Planta de
un punto en el que su
sombra
rndimiento se estabiliza.

Intensidad luminosa
Tasa relativa de fotosíntesis

120
100
80
El tipo de luz: el 60
rendimiento óptimo se 40
realiza con luz roja o azul.
20

0
400 500 600 700
Longitud de onda (nm)
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Factores que influyen en la fotosíntesis
Intensidad
luminosa

Temperatura

Concentración de CO2 Concentración de O2

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La quimiosíntesis

BACTERIAS INCOLORAS DEL AZUFRE

BACTERIAS DEL HIERRO

BACTERIAS DEL HIDRÓGENO

BACTERIAS DEL NITRÓGENO

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Quimiosíntesis
QUIMIOSÍNTESIS DEL NITRÓGENO

+ --
2 NH4 + 3 O2 2 NO2 + 4 H+ + 2 H2O
- -
2 NO2 + O2 2 NO3

QUIMIOSÍNTESIS DEL AZUFRE

H 2 S + 2 O2 SO42- + 2 H+ 2 SO + 2 HO2 + 3 O2 2 SO42- + 4 H+

HS - + O2 + H+ SO + H2O S2O32- + H2O + 2 O2 SO42- + 2 H+

QUIMIOSÍNTESIS DEL HIERRO

4 Fe2+ + 4H+ + O2 4 Fe3+ + 2 H2O

QUIMIOSÍNTESIS DEL HIDRÓGENO

6 H2 + 2O2 + CO2 (CH2O) + 5 H2O

5 H2 + 2 HNO3 N +6HO
2 2
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Metabolismo en una célula eucariota

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Gluconeogénesis

Gluconeogénesis
Glucólisis

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Síntesis de ácidos grasos

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Síntesis de glicerina y triacilglicéridos

GLICERINA

TRIACILGLICÉRIDOS

VOLVER

Glicerol - 3-fosfato Acil-CoA Triacilglicérido CoA

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Biosíntesis de aminoácidos no esenciales

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Síntesis de nucleótidos

BASES PÚRICAS
Adenín-monofosfato

Ácido inosínico

Guanosín-monofosfato

BASES
PIRIMIDÍNICAS

Orotidín
monofosfato

Uridín-monofosfato

Citidín-monofosfato

Timidín-monofosfato

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