Metabolismo, respiración celular y fotosíntesis

ENERGÍAENERGÍA

CONCEPTO DE ENERGÍA LIBRECONCEPTO DE ENERGÍA LIBRE

ENERGÍA DE ACTIVACIÓNENERGÍA DE ACTIVACIÓN

El sustrato, la sacarosa, constade glucosa + fructosa

Formación del complejoenzima-sustrato

Enzima

Sitio activo

Enlace

Glucosa Fructosa

Los productos son liberadosy la enzima es recuperada

La enzima rompeel enlace glucosa-fructosa

En una reacción deóxido-reducción, un átomo de H es transferidoa la molécula de NAD+

El NADH es liberadoy está disponible paraser utilizado

Enzimas captadoras de H tienen sitios de unión para el NAD+.El NAD+ y una molécularica en energía se unena la enzima.

Ganancia de un electrón (reducción)

Pérdida de un electrón (Oxidación)

Respiración celularRespiración celular

Glucosa O2

+ 6 6 CO2 + 6 H2O + ATP

Mecanismosrespiratorios

• Aerobios

•Anaerobios

C6 ..............C3........CO

2

C6 ...........C3.............Otros compuestos orgánicos

Respiración AerobiaRespiración Aerobia

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energía (ATP)

OXIDACIÓN

REDUCCIÓN

RespiraciónAerobia

GlucólisisFormación de Acetil CoACiclo de Krebs

Fosforilación oxidativa

¿Dónde se llevan a cabo cada uno de estos procesos?

PROCARIONTE EUCARIONTE

Glucólisis Glucólisis Citoplasma Citoplasma

Formación de Acetil CoAFormación de Acetil CoA Citoplasma Membrana mitocondrial mitocondrial internainterna

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs Citoplasma Matriz mitocondrial

Fosforilación oxidativaFosforilación oxidativa Mesosoma Crestas mitocondriales

P

P

P

1

2

3

4

ATP

ADP+ Pi

ATP

ADP + Pi

Glucosa

GlucólisisGlucólisisFase preparatoria

Paso 4La Fructosa 1,6 difosfato esaltamente reactiva y se rompe en dos intermediarios de 3 carbonos. Dos moléculas de Gliceraldehído 3-fosfato (G3P) resultan de cadamolécula de glucosa que entra en glucólisis

Paso 1-3Una secuencia de tres reaccionesconvierte la glucosa a una moléculaintermediaria de fructosa 1,6 difosfato.En estos pasos preparatorios, la célula invierte 2 ATP para energizar una molécula completa. De esta manera las moléculas se hacen menos estables y más reactivas.

2 NAD+

2 NADH + 2 H+

2P5

Glucosa 6-fosfato

Fructosa 6-fosfato

Fructosa 1,6-difosfato

Gliceraldehído 3-fosfato

P

P P

1 ADP

1 ATP

1 H2O

1 ADP

1 ATP

6

7

8

9

Ácido 1,3-difosfoglicérico

Ácido 3-fosfoglicérico

Ácido 2-fosfoglicérico

Fosfoenolpiruvato

Piruvato

Paso 5El primer paso en la fase productiva de la glucólisis es una reacción redox. La célulacosecha su primera molécula de energía.

Fase productiva

Paso 6 - 9Esta serie de cuatro reacciones químicas completa la glucólisis, produciendo 2 moléculas de ácido pirúvico por cada molécula inicial de glucosa. Durante los pasos 6 al 9, enzimas específicas fabrican 2 moléculas de ATP (por cada molécula de glucosa) por fosforilación a nivel de sustrato, y se produce agua.

PP

P

P

P

2 2

2 NAD+

2 CO2

Ácidopirúvico

Acetil CoA

2 NADH+

Formación de Acetil CoAFormación de Acetil CoA

Fermentación alcohólicaFermentación alcohólica

Glucólisis 2 2

2 ADP + 2 Pi 2 ATP

2 NAD+

2 CO2

2 NADH+

2 NAD+Ácidopirúvico

Etanol

Glucosa

2 NADH+

Fermentación lácticaFermentación láctica

Glucólisis 2 2

Glucosa

Ácidopirúvico

2 NAD+

2 NADH+

2 NADH+

2 NAD+Ácido láctico

2 ADP + 2 Pi 2 ATP

Fase respiratoria NADH2 FADH2 ATP

Glucólisis 2 - 2

Formación de Acetil CoA (x2) 2 - -

Ciclo de Krebs (x2) 6 2 2

10 2 4

Rendimiento energético totalRendimiento energético total

Fosforilación oxidativa

(1 NADH2 = 3 ATP) ....................... 30 ATP

(1 FADH2 = 2 ATP) ....................... 4 ATP

TOTAL = 38 ATP

+ 12 + + 6CO2 H2O Glucosa O2 H2O6 6

LUZ

GlucosaGlucosa

OO22

FotosíntesFotosíntesisis

TransportadoresTransportadoressin energíasin energía(ADP, NADP(ADP, NADP++))

TransportadoresTransportadoressin energíasin energía(ADP, NADP(ADP, NADP++))

TransportadoresTransportadoresEnergizadosEnergizados(ATP, NADPH)(ATP, NADPH)

HH22OO

COCO22+H+H22OO

Reacciones Reacciones dependientes dependientes

de la luzde la luz(Tilacoides)(Tilacoides)

Reacciones Reacciones indirectamenteindirectamentedependientes dependientes

de la luzde la luz(Estroma)(Estroma)

400 500 600 700 nm

100

80

60

40

20

Esp

ectr

o de

abs

orci

ón e

stim

ado

violeta verde naranja

azul amarillo rojo

Pigmentos Fotosintéticos y su espectro de absorciónPigmentos Fotosintéticos y su espectro de absorción

Clorofila A

Clorofila B

Carotenoides

Centro de ReacciónFotón

Complejo antena

FOTOSISTEMAFOTOSISTEMA(en la membrana del tilacoide)(en la membrana del tilacoide)

FOTOFOSFORILACIÓNFOTOFOSFORILACIÓN

2e-

2e-

2e-

2e-

2e-

2

Niv

el e

nerg

étic

o

NADP+

Cíclica AcíclicaFotofosforilación

II y IIFotosistema (s) requerido (s)

ATPATPForma en la cual la energía es temporalmente capturada

NingunoNADP+Aceptor final de e-

NoSí (H2O)Oxígeno liberado

NingunaH2OFuente última de e-