El documento aborda el metabolismo en biología, diferenciando entre anabolismo y catabolismo, incluyendo procesos como fotosíntesis, quimiosíntesis, glucólisis y respiración celular. Detalla los mecanismos de fijación del carbono en plantas, incluyendo las vías C3, C4 y CAM, así como las fermentaciones láctica y alcohólica. Además, se mencionan las etapas de la respiración celular y el ciclo de Krebs, explicando la producción de ATP y su importancia en la obtención de energía.

1. METABOLISMO
Biología X Nivel
Liceo de Coronado.
2016.

2. METABOLISMO
 ANABOLISMO
 FOTOSÍNTESIS.
 QUIMIOSÍNTESIS.
 SÍNTESIS DE PROTEÍNAS.
 CATABOLISMO
 GLICÓLISIS.
 RESPIRACIÓN CELULAR
 FERMENTACIÓN (LÁCTICA Y ALCOHÓLICA)

3. Nutrición Autótrofa
 Es el proceso biológico por medio del cual
algunos organismos son capaces de
fabricar su propio alimento para realizar sus
funciones metabólicas a partir de materia
prima inorgánica.
 Reciben el nombre de productores
 Fotosintéticos: plantas, algas azul-verdosas
y bacterias.
 Quimiosintéticos: bacterias.

4. FOTOSÍNTESIS
 Es el proceso mediante el cual los seres autótrofos
(plantas, algas eucariotas y ciertos tipos de
procariotas) producen sustancias orgánicas a partir
de sustancias inorgánicas como dióxido de carbono
y agua, utilizando una pequeña fracción de la luz
solar
 Formula química
6 CO2 + 12 H2O + luz → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Dióxido de carbono Agua Glucosa Oxigeno Agua
 La energía solar se transforma en energía química.

5.  La fotosíntesis en los
vegetales se lleva
acabo dentro de los
cloroplastos:
 Tilacoides
 Grana
 Estroma Estomas de
las hojas

7.  Captura de la luz: en las reacciones luminosas,
la clorofila y otras moléculas en las membranas
de los tilacoides captan la energía solar y
convierten parte de la misma en energía química
de moléculas transportadoras de energía (ATP y
NADPH)
 Captura de CO2: en las reacciones oscuras, las
enzimas en el estroma utilizan la energía
química de las moléculas transportadoras para
llevar acabo la fotosíntesis de glucosa o de otras

9. Reacciones de Hill (reacciones dependientes de la
luz)

10. Reacciones independientes de la luz

11. Factores que influyen en la función
fotosintética:
 Intensidad luminosa
 Temperatura
 Concentración de Dióxido de carbono en la
atmósfera
 Disponibilidad de agua

12. OTRAS VÍAS DE INCORPORACIÓN DE
CARBONO
 La vía de 4 carbonos, vía C4 o ruta C4, también
denominada vía de Hatch-Slack en honor a sus
descubridores, es una serie de reacciones
bioquímicas de fijación del carbono proveniente
del CO2 atmosférico.
 El proceso consiste en la captación del dióxido de
carbono en las células del mesófilo de la planta,
pero el CO2, en lugar de utilizarse
inmediatamente en el ciclo de Calvin-Benson,
reacciona con el fosfoenolpiruvato (PEP)
gracias a la catálisis de la enzima
fosfoenolpiruvato carboxilasa.

13. Plantas C3 y C4 Vía C4

14.  El producto final de la reacción entre el PEP y
el CO2 es el oxalacetato, que posteriormente
se convierte en malato.
 El malato se transporta hacia las células de la
vaina, donde es descarboxilado, produciendo
el CO2 necesario para el ciclo de Calvin,
además de piruvato.
 Este último pasa nuevamente al mesófilo
donde se transforma por medio de ATP en
fosfoenolpiruvato, para quedar nuevamente
disponible para el ciclo.

15.  Las plantas que usan esta vía para la fijación
del carbono se denominan plantas C4; entre
ellas, se pueden mencionar el maíz (Zea
mays), la caña de azúcar (Saccharum
officinarum), la grama invasora (Cynodon
dactylon), el sorgo (Sorghum spp) y el
amaranto (Amaranthus spp).

16. VÍA CAM (Metabolismo Ácido de las
Crasuláceas)
 El metabolismo ácido de las crasuláceas
(CAM) es un tipo de metabolismo que se da en
plantas y que se descubrió en la familia de las
crasuláceas, de ahí su nombre.
 El nombre de metabolismo ácido hace referencia
a la acumulación de ácidos orgánicos durante la
noche por las plantas que poseen este
mecanismo de fijación de carbono.
 Esta vía metabólica es semejante a la vía C4, sin
embargo en la vía CAM la separación de las dos
carboxilaciones no es espacial, como ocurre en
las plantas C4, sino temporal.

18. QUIMIOSÍNTESIS
 La quimiosíntesis es un proceso metabólico
realizado únicamente por algunas bacterias
autótrofas.
 Consiste en la obtención de energía (ATP) a
partir de la oxidación de diversas sustancias
inorgánicas; y el posterior uso de esa energía
para transformar sustancias inorgánicas en
compuestos orgánicos.

19. Etapas de la Quimiosíntesis

20. Fases de la quimiosíntesis
 Primera fase: corresponde a la oxidación de
sustancias inorgánicas. compuestos como
NH3, NO2
-, H2, H2S, S, Fe2+. SE PRODUCE ATP Y
NADH
 Segunda fase: es coincidente o muy
semejante a la fase oscura de la fotosíntesis.
Así, la fijación del CO2 ocurre generalmente a
través del ciclo de Calvin; y el nitrógeno se
obtiene a partir de la reducción de nitratos.

21.  Clases de bacterias quimiosintéticas. Lo
particular de la quimiosíntesis es la primera
fase, la obtención de energía mediante la
oxidación de sustancias inorgánicas.
 Por ello, las bacterias quimiosintéticas se
clasifican dependiendo del sustrato inorgánico
que utilicen.

22. Bacterias del nitrógeno. Son bacterias comunes en los suelos e
imprescindibles para el correcto desarrollo del ciclo del nitrógeno. Se
diferencian dos grupos:
 Bacterias que transforman el amoníaco en
nitritos. Por ejemplo Nitrosomonas.
2 NH3 + 3O2 ——> 2 NO2
- + 2 H+ + 2 H2O + energía
 Bacterias que transforman los nitritos en nitratos.
Por ejemplo Nitrobacter.
2 NO2
- + 1/2 O2 ——> 2 NO3
- + energía

23. Ciclo del Nitrógeno

24.  Bacterias incoloras del azufre. Viven en las
aguas residuales de las poblaciones, así como
en emanaciones hidrotermales y en otros
ambientes con H2S y otros derivados del
azufre, oxidando estos sustratos para obtener
energía. No se deben confundir con las
sulfobacterias verdes o purpúreas, que utilizan
H2S, pero son fotosintéticas.

25.  Bacterias del hierro. Viven en aguas ricas en
sales ferrosas que oxidan a férricas. Por
ejemplo Ferrobacillus.
 Bacterias del hidrógeno y del metano.
Utilizan estos sustratos como fuente reductora

26.  Las bacterias del metano, junto con algunas
bacterias del azufre, abundan en los fondos
marinos, donde se producen emanaciones
volcánicas, constituyendo la base alimenticia
de unos ecosistemas muy peculiares, situados
a más de 2000 m de profundidad.

27. CATABOLISMO
 Glucólisis
 Respiración Celular.
 Fermentación.
 Degradación de lípidos
 Degradación de proteínas.

28. Glucólisis o glicólisis
 La glucolisis o ruta de Embden-Meyerhof,
ocurre en el citosol de la célula.
 No necesita oxígeno para su realización (se
da en condiciones anaerobias) y se trata
simplemente de una secuencia de más o
menos nueve etapas.
 A lo largo de estas una molécula de glucosa
se transforma en dos moléculas de ácido
pirúvico.

30. RESPIRACIÓN AEROBIA
 Mediante la respiración celular, el ácido
pirúvico formado en la glucólisis se oxida
completamente a CO2 y agua en presencia de
oxígeno.
 Se desarrolla en dos etapas sucesivas: el
ciclo de Krebs y la cadena respiratoria,
asociada a la fosforilación oxidativa.

31. Formación de Acetil-Coenzima A.
 El paso previo al ciclo de Krebs es la formación
de la Acetil-Coenzima A.
 El ácido pirúvico pasa desde el citoplasma a la
matriz mitocondrial, atravesando las membranas.
 El ácido pirúvico sufre una oxidación, se libera
una molécula de CO2 y se forma un grupo acilo
(CH3-CO).
 En esta reacción se forma una molécula de
NADH por cada piruvato.
 Cada grupo acilo se une a un Coenzima A y se
forma acetilCoenzimaA.

32. Ciclo de Krebs
 El ciclo de Krebs, o ciclo del ácido cítrico o
ciclo de los ácidos tricarboxílicos, toma su
nombre de su descubridor, Hans Adolf Krebs, un
bioquímico alemán premiado con el Nobel en el
1953.
 En las células eucariotas el ciclo de Krebs tiene
lugar en la matriz de la mitocondria en
presencia de oxígeno, es decir se da en
condiciones aerobias.
 Su fin es la obtención de NADH, que se utiliza
para la producción de ATP mediante la cadena

33. Mitocondria y respiración celular

36.  Propiamente el ciclo de Krebs produce dos
moléculas de CO2, tres de NADH, una de
FADH2 y una de ATP por molécula de Acetil
CoA.
 Si se considera el paso previo en la formación
de Acetil Coenzima A, se debe agregar una
molécula más de NADH.
 Estos electrones de alta energía liberarán sus
electrones energéticos en la cadena de
transporte de la membrana interna, donde la
energía de los electrones se empleará para
sintetizar más ATP por quimiósmosis.

37. Cadena respiratoria
 La cadena respiratoria, cadena de transporte
de electrones o fosforilación oxidativa,
ocurre en las crestas mitocondriales, donde se
encuentran las enzimas necesarias y
específicas que permiten el acoplamiento
energético y la transferencia de electrones por
quimiósmosis.
 Para este proceso se necesita oxígeno en la
célula.
 Quimiósmosis es el proceso mediante el cual
se produce un gradiente de iones hidrógeno
(H+) y luego se les permite bajar por él,

39.  Al final de la cadena de transporte de
electrones, el oxígeno acepta los electrones
energéticamente agotados: dos electrones,
dos iones hidrógeno y un átomo de oxígeno
se combinan para formar agua.
 En resumen, la cadena de transporte de
electrones mitocondrial utiliza electrones
desde un donador ya sea NADH o FADH2 y
los pasa a un aceptor de electrones final,
como el O2, mediante una serie de
reacciones redox.

40.  La cadena de transporte de electrones
produce 32-34 moléculas de ATP por cada
molécula de glucosa que se degrada.
 La ganancia neta del ATP producido de
glucólisis es de 2 ATP, y de 2 ATP más que se
producen en el ciclo de ácido cítrico.
 Hay, pues, una ganancia neta de 36-38 ATP
por cada molécula de glucosa que se
degrada en bióxido de carbono y agua.
 En términos generales, se producen 36
moléculas de ATP por cada molécula de

41. Catabolismo anaerobio
 Cuando el catabolismo se realiza en
condiciones anaeróbicas, es decir cuando
el último aceptor de hidrógenos o
electrones no es el oxígeno, sino una
molécula orgánica sencilla, las rutas de
degradación de la glucosa se llaman
fermentaciones.

42. Fermentación láctica
 En este caso, el Piruvato o ácido pirúvico
producto de la glucólisis, se transforma en
lactato o ácido láctico, ya sea por la
intermediación de bacterias lácticas como
Lactobacillus, Streptoccocos y algunos
protozoos, o bien mediante condiciones
anaeróbicas en el músculo esquelético.
 Ejemplos: la producción de lácteos acidificados
como el yogurt, quesos, cuajada, crema ácida,
natilla, entre otros.
 El ácido láctico tiene excelentes propiedades
conservantes de los alimentos.

44. Fermentación alcohólica o etílica
 Es un proceso anaeróbico realizado por las
levaduras (Saccharomyces cereviae), mohos
y algunas clases de bacterias, que producen
cambios químicos en las sustancias orgánicas.
 Tiene como finalidad biológica proporcionar
energía anaeróbica a los microorganismos
unicelulares (levaduras), para disociar las
moléculas de glucosa y obtener la energía
necesaria para sobrevivir, produciendo el
alcohol y CO2 como desechos consecuencia de
la fermentación.

46. Fermentación acética
 Consiste en la oxidación bioquímica del etanol
contenido en un sustrato alcohólico, mediante
la participación de bacterias acéticas como
Acetobacter aceti y Micoderma aceti,
principalmente.
 La oxidación del etanol se realiza en dos
etapas: en la primera el etanol se oxida a
acetaldehído y en la segunda el acetaldehído a
ácido acético.
 La transformación del alcohol se produce en
aerobiosis (presencia de oxígeno), produciendo
ácido acético cuando el vino se contamina con

48.  El ácido acético también es conocido como
ácido metilencarboxílico, se puede encontrar
en forma de ion acetato.
 Éste es un ácido que se encuentra en el
vinagre, siendo el principal responsable de
su sabor y olor agrios. Su fórmula es CH3-
COOH (C2H4O2).
 Los organismos que llevan a cabo la
fermentación acética para producir
acetona, son anaerobios estrictos, y
generalmente pertenecen a bacterias del
género Clostridium.

49. Fermentación butírica
 Esta fermentación se da cuando las bacterias de la
especie Clostridium butyricum, en ausencia de
oxígeno, transforman la glucosa y otros glúcidos, en
ácido butírico, un ácido graso de cadena corta.
 Es el responsable del mal olor del vino alterado.
 Huele fuertemente a mantequilla rancia, de la que es
un componente, como también lo es de lo que se
acostumbra a llamar “olor corporal” así como el
denominado "olor de pies".
 Es responsable también del olor del queso ya que se
encuentra en las grasas de la leche, al proceder de la
fermentación de la lactosa.

50.  C6H12O6
Clostridium butyricum
Ácido butírico

51. Referencias bibliográficas.
 Audesirk, T., G. Audesirk y B. Byers. 2008. Biología; la vida
en la Tierra. Pearson Educación de México. Octava edición.
México D.F., México. 924 pp.
 Hanz-Walter, 1999. Plant Biochemistry and Molecular
Biology. Oxford University Press, Inglaterra
 Hernández, K. 2013. Biología 10°. Un enfoque práctico.
Didáctica Multimedia. San José, Costa Rica. 298 pp.
 Taiz, L. 1991. Plant Physiology. Benjamin/Communings
Publishing Company. Estados Unidos
 Zúñiga, N. 2011. Mundo Biología 10 y 11. Editorial Eduvisión.
San José, Costa Rica. 368 pp.
 MedicinABC - Blog de Medicina para Estudiantes: El Ciclo de
Krebs.
 http://www.ecured.cu/Fermentaci%C3%B3n_but%C3%ADric
a.