Este documento describe los procesos de obtención de energía en las células. Explica que la bioenergética estudia la absorción, transformación y entrega de energía en sistemas biológicos. Describe que el metabolismo convierte los alimentos en energía utilizable a través de procesos como la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones. También explica que los cloroplastos y mitocondrias son orgánulos celulares clave en estos procesos de obtención de energía a trav

1. Equipo 3OBTENCION DE ENERGIA EN LA CELULAINTEGRANTES:*Díaz Cárdenas José Daniel*Marín Palma Heidi del Carmen*Villegas Velasco Melany del Rocío

2. La BioenergéticaLa Bioenergética es la parte de la biología muy relacionada con la física, que se encarga del estudio de los procesos de absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas biológicos. En general, la Bioenergética se relaciona con la TermodinámicaEl Metabolismo es el conjunto de transformaciones que experimenta la materia externa desde su absorción o adición al citoplasma, hasta su eliminación del mismo. Por ejemplo, las células están compuestas por un complejo sistema de reacciones químicas que generan energía y otras que utilizan energía, esto en general es el Metabolismo

3. El Metabolismo Comprende dos fases:El Anabolismo (Síntesis de compuestos orgánicos)

4. El Catabolismo (Degradación de sustancias complejas)Estos representan la suma de cambios químicos que convierten los alimentos en formas utilizables de energía y en moléculas biológicas complejas.

5. El ATP En general, el [[Adenosín trifosfato|ATP]o trifosfato de adenosin] es la conexión entre los sistemas que producen la energía y los que la utilizan; la degradación oxidativa de los alimentos es un proceso exergónico 'son endergónicos y utilizan la energía química almacenada en forma de ATP y NADH.Relaciones TermodinámicasLas células vivas son capaces de realizar la conversión de distintas formas de energía y pueden intercambiar energía con su entorno, es conveniente revisar algunas leyes o principios de la termodinámica que rigen las reacciones de este tipo. El primer principio de la termodinámica es una ley de conservación de la energía y estipula que, aunque la energía se puede convertir de una forma a otra, la energía total del sistema ha de permanecer constante.

6. CloroplastoKhlorós, que significa «verde claro» y plásto q significa «formar, modelar».Los cloroplastos esta presentes en las células de las plantas y algas eucariontas. son los encargados de la fotosíntesis eucariotas fontosintetizadores. Para realizar la fotosíntesis estos necesitan la luz solar. Dependiendo del tipo de luz que se observara cada cloroplasto, su color variara. Es debido a esto q vemos las plantas verdes.Los cloroplastos están especializados en el metabolismo energético, en su interior se produce las reacciones de la fotosíntesis, capturan la energía solar para producir energía libre guardad en el ATP y el NADPH.

7. El cloroplasto, de forma parecida al mitocondrio, esta envuelto por una doble membrana, además la membrana externa que los envuelve, tiene numerosos sáculos internos, estos tiene el pigmento verde llamado «clorofila». Hay entre 20 y 40 cloroplastos por célula, su tamaño varia entre 3 y 19 micrómetros de diámetros, existen otros tipos de cloroplastos:Los cromoplastos, que guardan el pigmento en las flores

8. Los leucoplastos, que sirve para guardar sustancias incoloras o con poco colorEstructura de los CloroplastosUn cloroplasto tiene por tanto tres membranas y presenta tres compartimentos. La membrana externa es muy permeable, gracias a la presencia de porinas.

9. La membrana interna es menos permeable, no presenta pliegues (la de la mitocondria sí los presenta). Entre ambas membranas queda un primer compartimento que es el espacio intermembrana. La membrana interna delimita un espacio que es el estroma, dónde se encuentran ribosomas, copias de ADN, distintos tipos de ARN, gránulos de almidón y gotas de lípidos.

10. La membrana tilacoidal, es el tercer tipo de membrana, aparece formando unos sacos aplanados denominados tilacoides, y forman unas agrupaciones llamadas grana. Los tilacoides están interconectados y delimitan una tercera cavidad que es el espacio tilacoidal

11. MITOCONDRIASLas mitocondrias (Et: del griego μίτος, mítos: hilo, y κόνδρος, kóndros: gránulo ) son orgánulos citoplasmáticos provistos de doble membrana que se encuentran en la mayoría de las células eucariotas. Su tamaño varía entre 0,5–10 micrómetros (μm) de diámetro. Las mitocondrias se describen en ocasiones como "generadoras de energía" de las células, debido a que producen la mayor parte del suministro de adenosín trifosfato (ATP), que se utiliza como fuente de energía química. Además de proporcionar energía a la célula, las mitocondrias están implicadas en otros procesos, como la señalización celular, diferenciación celular, muerte celular programada, así como el control del ciclo celular y el crecimiento celular.

12. Algunas características hacen únicas a las mitocondrias. Su número varía ampliamente según el tipo de organismo o tejido. Algunas células carecen de mitocondrias o poseen sólo una, mientras que otras pueden contener varios miles. Este orgánulo se compone de compartimentos que llevan a cabo funciones especializadas. Entre éstos se encuentran la membrana mitocondrial externa, el espacio intermembranoso, la membrana mitocondrial interna, las crestas y la matriz mitocondrial. Las proteínas mitocondriales varían dependiendo del tejido y de las especies: en humanos se han identificado 615 tipos de proteínas distintas en mitocondrias de músculo cardíaco;mientras que en ratas se han publicado 940 proteínas codificadas por distintos genes. Se piensa que el proteoma mitocondrial está sujeto a regulación dinámica. Aunque la mayor parte del ADN de la célula está en el núcleo celular, la mitocondria tiene su propio genoma, que muestra muchas semejanzas con los genomas bacterianos.

13. Existen varias enfermedades de origen mitocondrial, algunas de las cuales producen disfunción cardiaca, y muy probablemente participa en el proceso de envejecimiento.

14. ESTRUCTURA Y COMPOSICIONMembrana externa Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (de canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de grandes moléculas de hasta 10.000 Dalton y un diámetro aproximado de 20 Å. La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte. Contiene entre un 60 y un 70% de proteínas.Membrana internaLa membrana interna contiene más proteínas, carece de poros y es altamente selectiva; contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana, que están implicados en la translocación de moléculas. Esta membrana forma invaginaciones o pliegues llamadas crestas mitocondriales, que aumentan mucho la superficie para el asentamiento de dichas enzimas. En la mayoría de los eucariontes, las crestas forman tabiques aplanados perpendiculares al eje de la mitocondria, pero en algunos protistas tienen forma tubular o discoidal. En la composición de la membrana interna hay una gran abundancia de proteínas (un 80%), que son además exclusivas de este orgánulo:

15. La cadena de transporte de electrones, compuesta por cuatro complejos enzimáticos fijos y dos transportadores de electrones móviles: el complejo I o NADH deshidrogenasa que contiene flavina mononucleótido (FMN), el complejo II o succinato deshidrogenasa; ambos ceden electrones al coenzima Q o ubiquinona; el complejo III o citocromo bc que cede electrones al citocromo c y el complejo IV o citocromo c oxidasa que cede electrones al O2 para producir dos moléculas de agua.Un complejo enzimático, el canal de H+ ATP-sintasa que cataliza la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa).Proteínas transportadoras que permiten el paso de iones y moléculas a su través, como ácidos grasos, ácido pirúvico, ADP, ATP, O2 y agua; pueden destacarse:

16. Espacio intermembranosoEntre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembranoso está compuesto de un líquido similar al hialoplasma; tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En él se localizan diversos enzimas que intervienen en la transferencia del enlace de alta energía del ATP, como la adenilato quinasa o la creatina quinasa.Espacio intermembranosoEntre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembranoso está compuesto de un líquido similar al hialoplasma; tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En él se localizan diversos enzimas que intervienen en la transferencia del enlace de alta energía del ATP, como la adenilato quinasa o la creatina quinasa.

18. FUNCIONDel apartado anterior se deduce que la principal función de las mitocondrias es la oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa, que es dependiente de la cadena transportadora de electrones; el ATP producido en la mitocondria supone un porcentaje muy alto del ATP sintetizado por la célula. También sirve de almacén de sustancias como iones, agua y algunas partículas como restos de virus y proteínas.

19. Respiración anaerobiaMuchos organismos (especialmente microorganismos) sobreviven en los intestinos de los animales, en el suelo profundo, en sedimentos u otros sitios donde el oxígeno está casi, o totalmente, ausente. Aun en algunas de nuestras células corporales resisten breves periodos a la ausencia de oxígeno.Probablemente en condiciones anaerobias evolucionaron la vida y la glucólisis, produciéndose por cada molécula de glucosa dos moléculas de ácido pirúvico, el cual puede seguir diferentes caminos: la fermentación alcohólica, la láctica, la acética y la respiración aerobia.

20. En la respiración anaeróbia no se usa oxígeno, sino que para la misma función se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiración anaerobia interviene también una cadena transportadora de electrones en la que se reoxidan los coenzimas reducidos durante la oxidación de los substratos nutrientes.Todos los posibles aceptores en la respiración anaerobia tienen un potencial de reducción menor que el O2, por lo que, partiendo de los mismos sustratos (glucosa, aminoácidos,triglicéridos), se genera menos energía en este metabolismo que en la respiración aerobia convencional.

21. Respiración aeróbiaLa respiración aeróbia es un tipo de metabolismo energético en el que los seres vivos extraen energía de moléculas orgánicas, como la glucosa, por un proceso complejo en el que elcarbono es oxidado y en el que el oxígeno procedente del aire es el oxidante empleado. En otras variantes de la respiración, muy raras, el oxidante es distinto del oxígeno (respiración anaeróbica).La respiración aeróbica es el proceso responsable de que la mayoría de los seres vivos, los llamados por ello aerobios, requieran oxígeno. La respiración aeróbica es propia de los organismos eucariontes en general y de algunos tipos de bacterias.El oxígeno que, como cualquier gas, atraviesa sin obstáculos las membranas biológicas, atraviesa primero la membrana plasmática y luego las membranas mitocondriales, siendo en la matriz de la mitocondria donde se une a electrones y protones (que sumados constituyen átomos de hidrógeno) formando agua. En esa oxidación final, que es compleja, y en procesos anteriores se obtiene la energía necesaria para la fosforilación del ATP.En presencia de oxígeno, el ácido pirúvico, obtenido durante la fase primera anaerobia o glucólisis, es oxidado para proporcionar energía, dióxido de carbono y agua. A esta serie de reacciones se le conoce con el nombre de respiración aeróbica.

23. Existen 4 etapas de la respiración aerobia:Glucolosis

24. Formación de acetil coenzima A

25. Ciclo de klebs o ciclo del acido nítrico

26. Cadena respiratoriaGlucolosis: Durante la glucólisis, una molécula de glucosa es oxidada y escindida en dos moléculas de ácido pirúvico (piruvato). En esta ruta metabólica se obtiene dos moléculas netas de ATP y se reducen dos moléculas de NAD+; el número de carbonos se mantiene constante (6 en la molécula inicial de glucosa, 3 en cada una de las moléculas de ácido pirúvico). Todo el proceso se realiza en el citosol de la célula.Formacion de acetil coenzima A: es una molécula que se forma a partir de la glucosa que entra en la mitocondria imprescindible para la síntesis de los ácidos grasos, el colesterol y la acetilcolina. Interviene en el catabolismo de la glucosa, es decir en la glucolisis y su unión a la coenzima A, en la que se ha incorporado el ácido pantoteico (ver vitaminas)

27. Ciclo de krebs: El ciclo de Krebs es una ruta metabólica cíclica que se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y en la cual se realiza la oxidación de los dos acetilos transportados por el acetil coenzima A, provenientes del piruvato, hasta producir dos moléculas de CO2, liberando energía en forma utilizable, es decir poder reductor (NADH, FADH2) yGTPCadena respiratoria: Son las últimas etapas de la respiración aeróbica y tienen dos finalidades básicas:Reoxidar las coenzimas que se han reducido en las etapas anteriores (NADH y FADH2 con el fin de que estén de nuevo libres para aceptar electrones y protones de nuevos substratos oxidables.Producir energía utilizable en forma de ATP.

28. FotosíntesisEl nombre proviene del griego “foto”=luz(φοτο), y “síntesis”=composición (σύνθεσις). Consiste en una serie de procesos, por los cuales las plantas, algas y algunas bacterias, capturan la luz y emplean su energía para convertir la materia inorgánica en materia orgánica, la cual emplearán para su crecimiento. Los organismos que pueden realizar este proceso se denominan autótrofos

29. Generalidades de la fotosíntesis:En algas eucarióticas y en plantas, la fotosíntesis se da en un orgánulo especializado, llamado cloroplasto, y que se encuentra delimitado por dos membranas que lo separan del citoplasma circundante. En el interior hay una fase acuosa con un alto contenido de proteínas e hidratos de carbono (estroma del cloroplasto), y una serie de membranas, los tilacoides, que contienen pigmentos fotosintéticos y proteínas, empleados en la captación de la energía de la luz. De estos pigmentos, el principal es la clorofila, con su característico color verde, y de la cual existen varios tipos, las bacterioclorofilas y las clorofilas, a, b, c, y d.

30. También hay otros pigmentos, los carotenoides (carotenos y xantofilas) de color amarillo o anaranjado, desempeñan un papel auxiliar en la captación de luz, y un papel protector. En las cianobacterias (no tienen cloroplastos), los carotenoides son sustituidos por otros pigmentos, la ficobilinas, cuya naturaleza química es diferente de las anteriores. En las plantas vasculares, el mayor número de cloroplastos está dentro de las células del mesófilo de las hojas, y esto es lo que les proporciona el color verde.

31. Fases de la fotosintesis:La fotosíntesis se divide en dos fases:1ª) transcurre en los tilacoides, donde se capta la energía de la luz y es almacenada en dos moléculas orgánicas sencillas ATP y NADPH.2ª) ocurre en el estroma, y las dos moléculas producidas en la fase anterior son empleadas en la asimilación del CO2 atmosférico, produciendo hidratos de carbono, e indirectamente, el resto de las moléculas orgánicas que componen a los seres vivos (aminoácidos, nucleótidos, lípidos, etc.). Antiguamente se llamaba fase luminosa a la primera, y fase oscura a la segunda. La denominación de la segunda fase era incorrecta, porque se da solamente en presencia de luz.