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7/23/2019 Biologia II- 5to Secundaria

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(a)

%. Citoplasma=luido viscoso, mezcla de a!ua, sales,macromoléculas, etc, en las "ue seencuentran los ri#osomas y el *? li#re "uese dispone circularmente En él ocurren milesde procesos entre los "ue destaca la síntesis deproteínas y copiado de la in'ormación del *?

3replicación4

(.". 5ucariotas/5u 0 verdadero, 6ar)on 0nDcleo)on las "ue poseen un nDcleo celularverdadero, es decir delimitado por do#lemem#rana, dentro del cual se encuentra el*? Hresentan or!anelas celulares además

de citoes"ueletoHertenecen a este tipo celular el resto delos seres vivos5 .eino *nimalia, .einoHlantae, .eino =un!i y .eino Hrotista )e lesconsidera como las células másevolucionadas

7ltraestructura de unaciano4acteria

Célula procariota

8ared

*elular Membrana*elular

Ribosomas

D97

Fotomicrora!"a #$#ctr%&ica '#$ cia&obact#rio 7nabaena cyllindrica"

Lo cia&o bact#rio &o ti#&#& c$oro$ato &i &*c$#o $imita'o or m#m+

bra&a. A 'i!#r#&cia'# $a c,$-$a '# a$a #-cari%tica '# $a c,$-+$a '# $a $a&ta. La !oto"& t#i ti#&# $-ar #& $a m#mbra&a /-#

co&ti#&#& c$oro!i$a0 '#&tro '# $a c,$-$a. E$ cromooma # -&a o$a mo+

$,c-$a '# A1N. La tri'im#&io&a$i'a''# #ta !otomicrora!"a #$#ctr%+

&ica # '#b# a $a t,c&ica '# co&#$aci%& + !ract-ra.

*%lulas de -scherlchia coli, procariota heterot r!ico com&n en el tractodigesti+o humano" -l material hereditario :7D9) est en el rea menos densa

:ms clara) del centro de cada c%lula" 'os pe#ue4os cuerpos densos del citoplasma son ribosomas" 'as dos c%lulas del centro acaban de terminar dedi+idirse y toda+ía no se han separado del todo" -scherlchia coli es el msestudiado y mejor elucidado de todos los organismos +i+os"



Cole io TRILCE57















Proteínas demem4rana*un"ue la estructura #ásica de las mem#ranas#ioló!icas está determinada por la #icapalipídica, la mayor parte de sus 'uncionesespecí'icas están desempe8adas por proteínasHor consi!uiente, la cantidad y el tipo de proteínas

en una mem#rana re'le2an su 'unción5 en lavaina de mielina, "ue principalmente aísla las'i#ras nerviosas, menos

de un B- de la masa de la mem#rana es laproteína, mientras "ue en las mem#ranasdedicadas a la transducción ener!ética 3talescomo las mem#ranas internas de lasmitocondrias y de los cloroplastos4apro>imadamente unN- es proteína La mem#rana plasmática

comDn está situada entre am#os e>tremos, conapro>imadamente un- de la masa total en 'orma deproteína

Composición "uímica de di'erentes tipos de mem#ranas

$olécula $em4ran

a:etículo

endoplasm9ti $itocondria Bacterias

<ípidoscolesterol B - P- 11111

'os'olípidos -- ,- N- N!licolípidos - 11111 1111 1111otros B : B :

Proteínas - - N- -

En el modelo del mosaico 'luido se propuso lapresencia de dos tipos de proteínas, di'erentespor su íntima relación con la #icapa lipídica5inte!rales y peri'éricas

1.Integrales

Llamadas tam#ién transmem#ranosas ointrínsecas )e disponen atravesando parcial ototalmente la #icapa lipídica, de modo "uesu super'icie hidro'ó#ica se relaciona con lascolas polares de los lípidos 3ver 'i!ura modelodel mosaico 'luido4 Estas proteínas pueden'ormar poros hidro'ílicos para el in!reso desustancias similares

".Peri!éricas

Ll am ad as t am #i én e >t rí ns ec as )ed is po ne n super'icialmente sin penetrar enla #icapa lipídica 3ver 'i!ura modelo delmosaico 'luido4

;unciones de la mem4ranaplasm9tica

1. )eparar los medios intra y e>tracelularInclusive e>isten 6la#erintos6 internosmem#ranosos * esta 'unción se le conocecomo compartamentalización

". Hermite la comunicación intercelular decélulas adyacentes, a través de comple2os deunión diversos como los desmosomas, ne>us,!ap 2unction, etc

%. )elecciona las sustancias "ue pueden entrar osalir de la célula, lo "ue se conoce comopermea#ilidad selectiva o semipermea#ilidad

El transporte de dichas sustancias ocurre devarias 'ormas "ue se pueden reunir en tres!rupos 'undamentalmente5 transportepasivo, transporte activo y transporte enmasa

%.1.Transportepasi*oEs un mecanismo "ue permite elin!reso o salida de sustancias a travésde la mem#rana plasmática, desdedonde están mas concentradas, hastadonde están menos concentradas, esdecir a 'avor de la



Colegio TRILCE

!radiente de concentraciones, por lo cual nore"uiere de ener!ía 3*&H4 )e conocen dostipos #ásicos

1 i!usión simpleEl movimiento de sustancias medianteeste mecanismo, se da a través de la

#icapa lipídica E25 el movimiento dehormonas esteroideas del medio e>tra alintracelularLa ósmosis, es un tipo especial de di'usión"ueimplica el movimiento de moléculas dea!ua, si!uiendo el !radiente deconcentración

1 i!usión !acilitadaEl movimiento de sustancias se da a travésde moléculas transportadoras, a las "uese unen r ev er si #l em en te Es ta s

mo lé cu la s transportadoras son!eneralmente proteínas intrínsecas de lamem#rana plasmática E25 &ransporte del

ion sodio, del ion calcio, del ion potasio,de los monosacáridos y de losaminoácidosE>isten dos clases de proteínastransportadoras

1 &ransportadores proteicos, "ue 'i2an lasustancia y la introducen a la célula,

donde es li#erada para su utilización1 Canales proteicos, "ue permiten elin!reso li#re

de ciertos iones )e les conoce tam#iéncomo poros de mem#rana

%.".Transporte acti*oEs un mecanismo "ue mo*ili-a sustancias3moléculas o iones4 a través de lamem#rana plasmática, desde donde estánmenos concentradas hasta donde lo estánmás( es decir en contra de la !radientede concentraciones, por lo cual re"uiere deener!ía 3*&H4 Ocurre a través de proteínastransportadoras, "ue se

7:













6uinto a2o de secundaria

)e encar!a de colectar lo ' a# ri ca do e n el r et íc ul oendoplasmático 3proteínas y lípidos4, lo concentra y com#ina c on otr a s s us ta nc ia s 3!eneralmente !lDcidos4 para lue!o distri#uirlodentro de la célula o hacia e l e>terior, mediante vesículas secretorasMuchas de éstas contienen enzimas di!estivas y se les llamalisosomas

El ! ol !i so ma t am #ién s e encar!a deculminar la síntesis denuevas mem#ranas "uese desplazan hacia lamem#rana plasmática yse 'usionan con ella

73





Cole io TRILCE

Plastidios oplastos)on or!anelos e>clusivos de las plantas &odos los plastidios, tienen en comDn su desarrollo, pues se'orman por maduración de un plasto inmaduro 3proplastidio o proplasto4 )e encuentran dispersos enel citoplasma, tienen capacidad de autorreplicarse, !racias a la presencia de *? en ellos Estosor!anelos están ausentes en animales, hon!os, protozoarios, #acterias y ciano#acterias

E>isten varios tipos de plastos, los "ue pueden trans'ormarse en otros tipos de plastos, pormecanismos de re!ulación muy #ien conocidos Entre ellos tenemos5

74



P<&+T=+TIP=+5 ;7>CI?> C=>T5>I=

ICOLO.O)3Leucoplastos4

*MILOHL*)&O)

.E)E.A*

*LMI?R

OLEOHL*)&O) *CEI&E)

H.O&EIO 1 H.O&ES*)

COLO.E*?O)

CLO.OHL*)&O) =O&O)S&E)I) CLO.O=IL*

C.OMOHL*)&O) *LM*CT?EHIGME&O)

C*.O&EO*naran ado

LICOHEO 3.o2o4

*&R=IL* 3*marillo4

almacenan aceites4 y proteinoplastos 3si almacenanproteínas4

Plastos incoloros/<euco2 plastos)e encuentran ena"uellos ór!anosve!etales "ue no estáne>puestos a la luz solar(por acción de la luz se

trans'orman encloroplastos Cuando untu#érculo como la papase de2a a la luz, despuésde cierto tiempo se tornade color verde, de#idoa la trans'ormación delos leucoplastos encloroplastos )e!Dn lasustancia "uealmacenan, puedellamársele amiloplastos

3si almacenan almidón4,oleoplastos 3si

Plastoscoloreados)on a"uellos "ue contienen pi!mentos di'erentes, son los responsa#les de la coloración amarilla,naran2a, ro2iza de los pétalos, 'rutos y de las ho2as ?ependiendo de los pi!mentos "ue conten!an,puede tratarse de los cromoplastos o cloroplastos

1Cromoplastos

Contienen pi!mentos di'erentes tales como >antó'ila 3amarillo4, caroteno 3anaran2ado4 ylicopeno 3ro2o4

1Cloroplastos

Contienen el pi!mento cloro'ila En las ho2as de las plantas superiores, cada célula contiene unnDmero considera#le de cloroplastos de 'orman es'érica, ovoide o discoide En las plantas "uecrecen en las som#ras los cloroplastos son mayores y más ricos en cloro'ila Las al!as poseen amenudo un solo cloroplasto y muy voluminoso En las plantas superiores e>iste entre B y porcélula Cuando el nDmero es insu'iciente, aumenta por división Cuando es e>cesivo, se reduce porde!eneración La 'unción "ue realizan los cloroplastos, es la 'otosíntesis

Los cloroplastos están constituidos por tres componentes5 envolturas,estroma y tilacoides

5n*olturasLas constituyen dos mem#ranas, las "ue re!ulan el intercam#io de sustancias moleculares entreel citosol y el estroma

5stromaLlena la mayor parte del contenido de los cloroplastos .epresentan una especie de 'ase!elatinosa "ue rodea a los tilacoides Contiene proteínas, ri#osomas y *?, "ue intervienen en lasíntesis de al!unas de las proteínas estructurales del cloroplasto

Tilacoides

Están 'ormados por vesículas aplanadas dispuestas como un retículo mem#ranoso )u super'iciee>terna se halla en contacto con el estroma, mientras "ue la interna limita el espaciointratilacoidal Los tilacoides pueden disponerse como pilas de monedas para 'ormar las !ranas ElnDmero de tilacoides por !rana puede ser muy #a2o, o muy alto hasta - ó más Los tilacoidescontienen alrededor del - de las proteínas y todos los componentes "ue intervienen en la'otosíntesis En el tilacoide, la cloro'ila, los carotenoides y los centros de reacción, se a!rupan para'ormar dos 'otosistemas 3'otosistema I y 'otosistema II4









=rganelos con mem4rana simple

Cloroplasto

-l cloroplasto es un organelo de la c%lula+egetal donde se encuentra la cloroila:microotograía de transmisi!n)

<isosomas)on estructuras mem#ranosas

pe"ue8as y es'éricas "ue contienenenzimas di!estivas o hidrolíticas3nucleasas, 'os'atasas, lisozimas,

lipasas, etc4 )e encar!an de ladi!estión intracelular y e>tracelular?estruyen tam#ién a las or!anelas yadeterioradas 3auto'a!ia4

Las enzimas "ue contiene el lisosomaactDan a p/ ácido y si se li#eran, porruptura de un lisosoma, destruyen lacélula

)e conocen #ásicamente dos tipos delisosomas5

1 Lisosomas primarios, "ue son a"uellos "ue no han participado en nin!Dn evento meta#ólico1 Lisosomas secundarios, "ue son a"uellos "ue ya se involucraron en actividades de de!radación.esultan de la 'usión con vesículas endocíticas

8lio'isoma)on estructuras mem#ranosas presentes e>clusivamente en los ve!etales, "ue trans'orman loslípidos en !lDcidos, a través del ciclo del !lio>ilato Hresentes en las semillas donde actDan durante la!erminación

Pero'isomaPero'isomas)on estructuras mem#ranosas "ue realizanimportantes 'unciones o>idativas Las enzimas

'lavin o>idasas median reacciones o>idativas yusan o>í!eno molécular como aceptor deelectrones, produciendo peró>ido dehidró!eno Lue!o la enzima catalasa convierteel /

BO

Ben /

BO y O

B *ctDan prote!iendo a las

células del da8o "ue ocasiona el o>í!eno yotros productos meta#ólicos

Vacuolas

8eroisomas en c%lulas normales, +istas al microscopio de epiluorescencia"

)on estructuras mem#ranosas "ue contienen a!ua y solutos, se di'erencian en de5 .eserva y.esiduales Las de .eserva son más !randes *lmacenan sustancias 3sales, !lDcidos, alcaloides,

pi!mentos4 "ue cumplen 'unciones diversas

En los ve!etales suelen 'usionarse y 'ormar una !ran vacuola "ue ocupa casi todo el citoplasma3Aacuoma4 y sirve como soporte al cuerpo ve!etal es por eso "ue su mem#rana, se denomina, &onoplasto

%.%." =rganelos no mem4ranosos /sinmem4rana

.i#osoma, Centriolo, Cilios y =la!elos

:i4osomas

:i4osomas

)on las or!anelas más numerosas,están constituidas por *. yproteínas )e distin!ue en suestructura dos partes o su#unidades di'erenciadas por sutama8o en mayor y menor

)e asocian con el retículoendoplasmático 3ru!oso4 y con la

super'iciee>terna de lacarioteca )eencuentrantam#ién,dispersos en elcitoplasma ytam#iénpresentes

dentro de

las

mitocondriasyclo




roplastos MO1ELOS 1E SU5UNI1A1ESRI5OSOMALES 1E E. COLI 1E :; S.

S-b -&i'a' maor

S-b -&i'a'm#&or

Sitio#ti'i$

P

Sitiocata$"tico

Sitioami&oaci$

A

)e encar!an de realizar elproceso de traducción 3la síntesis deproteínas4

-n el ribosoma encontramos sitios especíicos de uni!n para el R97m el sitio 7 :aminoacil) donde se incorpora el nue+o aminocido@ y el sitio 8 :peptidil) donde crece lacadena de la nue+a proteína" 7dems, en la subunidad mayor est el sitio catalítico #ue reali(a los enlaces

p e pt í d i c o s , a c ti + i d a d c um pl i d a po r l ae n ( i m a peptídiltranserasa

78



etra4anas tr#ueda"

Centriolos

)on cilindros proteicos huecos "ue sedisponen perpendicularmente entre sí ycercanos al nDcleo Están presentes encélulas animales, al!unos protozoarios

y al!as unicelulares o estánpresentes en células ve!etalessuperiores

)e encar !an d e la 'orma ción delh uso acromático, necesario durante ladivisión celular

Cilios )!lagelos

)on estructuras "ue se proyectan desdela célula hacia a'uera, compuestos por

proteínas )e di'erencian sólo por sulon!itud y nDmero5 cilios 3cortos ynumerosos4, 'la!elos 3lar!os y escasos4

Intervienen en el movimiento celular yen el caso de los cilios además realizanel 6#arrido6 de las sustancias "ue so#reellas se disponen

%.(.Inclusiones

)on acumulaciones temporales desustancias diversas5 sustancias de

reserva, de secreción celular ypi!mentos( pero a di'erencia de lasvacuolas carecen de mem#ranaEntre las más conocidas5 !ránulos de!lucó!eno, de !rasa, cristales3ra'idios, drusas4, etc

(.>úcleo

Estructura e>clusiva de las célulaseucariotas, de 'orma es'érica,contiene el material !enético 3*?4y es a"uí donde se le copia3autoduplicación4 Es el centro dere!ulación d e la c él ul a, r e! ul ala s ac ti vi da de s meta#ólicasyreproductivas ?urante la divisióncelular detiene esta 'unción y sedesor!anizaHresenta las si!uientespartes5+Carioteca BCarioplasma

Cilios

*%lulas de la supericie de la tr#uea de un murci%lago" 'a supericie libre de la c%lula msgrande est cubierta de unas cilias cuya estructura es id%ntica a la de los lagelos de*hlamydomonas" :*uando son menos numerosas y ms largas, suelen denominarse lagelos@si son ms numerosas y ms cortas, se llaman cilias)" Aunto a las c%lulas ciliadas hay otras#ue secretan moco hacia la supericie celular" 'as corrientes de moco, barridas por lascilias, eliminan las

:ucleolo Cromatina

partículas etra4as de la supericie de la tra#uea" 9!tese las mitocondrias aglomeradasen la

base de las cilias"

>úcleo

(b)









Cromatina se'ual o cuerpo de Barr oCromatina A )e sa#e "ue uno de los doscromosomas A de las hem#ras de los mamí'erosno lle!a a dispersarse de modo "ue no ha#rátranscripción, 'ormándose un a!re!ado nota#lede heterocromatina, denominado corpDsculo ocuerpo de Barr, mientras el resto de la

cromatina se encuentra dispersa en el nDcleoentre divisiones celulares

Esta cromatina , en la célula nerviosa puedeestar cercana al nucleolo, en la cariolin'a opró>imo a la carioteca En las células de lamucosa oral, se encuentra adherido a la cariotecay en los neutró'ilos 3tipo de !ló#ulo #lanco4 puedepresentarse como un #astoncillo, denominadopalillo de tam4or

Cada vez "ue la célula necesite dividirse, lacromatina se condensa, es decir, sus 'i#ras se

retraen de tal modo "ue van ori!inando pe"ue8ospa"uetes llamados cromosomas

Cromosomas)on los cuerpos nucleares "ue se 'ormandurante la reproducción celular, sea meiótica omitótica )e o#servan

como tenues 'ilamentos durante la pro'ase,alcanzando su má>ima condensación, durante lameta'ase( separándose en la ana'ase ydescondensándose en la telo'ase

5structuracromosómica

La anatomía del cromosoma comprende lossi!uientes conceptos5

1 Crom9tide Es cada componente simétrico,constituido por una sola molécula de *? Lascromátides están unidas a nivel delcentrómero

1 Cromonema )on las 'uturas cromátides, "ueaparecen en la pro'ase como 'ilamentos 'inosde cromosoma )e puede decir "uecromonema y cromátide son dos nom#respara una misma estructura

1 Centrómero Es la re!ión del cromosomadonde se da una constricción primaria En estare!ión conver!en las 'i#ras del husoacromático a nivel de los cinetocoros )uposición marca di'erencia mor'oló!ica entrelos cromosomas

Clasi!icación de los cromosomas

1 )e!Dn el nDmero de cromátides

C:=$=+=$&

$5T&;+IC=

C:=$=+=$&&>&;+IC=

" crom9tides 1 crom9tide

1 )e!Dn la posición del centrómero

3c4

3c4

3c4

Centrómero3c4

+ B :

Líneare'erencial

+ ME&*CT&.ICO : *C.OCT&.ICOB )F;ME&*CT&.ICO &ELOCT&.ICO







6uinto a2o de secundaria8;



:eplicación del&>

;lu,o simpli!icado de la in!ormación3ue pasa por el >& ) del :>& aproteína

1NA

TRANSCRIPCIÓN

RNARibooma$

RNATra&!#r#&cia

RNAM#&a9#ro

Ribooma Ami&o8ci'o

TRA1UCCIÓN

Prot#"&a

+íntesis deproteínasHara el crecimiento ymantenimiento de unor!anismo se re"uiere la'a#ricación de !ran cantidadde p ro te ín as p ue s és ta sso n la s # io mo lé cu la s

or !á ni ca s má sa#undantes "ue constituyensus células Esta síntesispermite además la 'ormaciónde un tipo particular dep ro te ín as d el c ua l depe nd e

$ecanismo de la transcripción

I&cororaci%& '# RNAo$

Formaci%& 2or/-i$$a'# r#$icaci%&

directamente el'uncionamiento celular5 lasenzimas

Hara "ue una proteína sea

sintetizada de#erán ocurrir lossi!uientes eventos5

1. TranscripciónLa e>presión de lain'ormación !enéticare"uiere "ue el mensa2econtenido en el ?* se copieen una molécula seme2antellamada ácido ri#onucleico3.*4 Este proceso sedenomina trans2 cripción

La enzima responsa#le derealizar el proceso detranscripción es la .*polimerasa 3.*pol4 "ue seune al ?* para copiarin'ormación en el .* Tste

puede ser el.*m, "u ec onti ene lain 'orm ac ión !enética

en tripletesde #asesllamadoscodones( el.*t, "ue

Lai&cororaci%&'# $o&-c$#%ti'oi#mr# #c-m$# '#$#7tr#mo <= a$>=

<

=

R

NAm





codón, y "ue incorpora los aminoácidos en elproceso de traducción y el .*r, componenteestructural #ásico de los ri#osomas,estructura donde se cumple el ensam#la2ede los aminoácidos si!uiendo la secuencia decodones del .*

$ecanismo de latranscripciónLa transcripción se realiza Dnicamente so#re unade las cadenas de ?*, llamada ?* molde Laotra cadena "ue no es copiada se denomina ?*complementario

)e ha demostrado "ue e>isten dentro del !enre!iones "ue marcan la re!ulación, la codi'icacióny la terminación de la lectura de un !en*demás, dentro de la re!ión de codi'icacióne>isten tripletes de #ases "ue marcan elaminoácido inicial y terminal de la estructura de laproteína El primer aminoácido de todas lasproteínas en procariontes es la 'ormilmetionina3metionina 'ormilada4 mientras "ue eneucariontes es la metionina En am#os casos eltriplete de #ases nitro!enadas "ue los codi'ica enel ?* simple es &*C 3timina, adenina, citosina4El triplete de #ases terminador o "ue pone punto'inal a la síntesis de la proteína es *&&, *&C o*C&

La transcripción concluye cuando se ha 'ormadoel *.m, en el "ue se ha vertido la in'ormacióndel se!mento de *? transcrito

".Traducción

El *.m lle!a al citoplasma y se une alri#osoma 3*.r4, "uien empieza a 6leer6 lain'ormación "ue se le ha traído5 "uéaminoácidos se re"uieren para la proteína a'a#ricar y en "ué secuencia de#en ir Losaminoácidos serán llevados por el *. detrans'erencia 3*.t4 hasta el ri#osoma donde

serán ensam#lados, mediante enlacespeptídicos, para 'ormar la proteína "ue serálue!o li#erada

La síntesis de proteína propiamente dicha, esdecir, la unión de aminoácidos, se conocecomo traducción, por"ue consiste en convertirla secuencia de codones del .*m en unasecuencia de aminoácidos &iene lu!ar en tresetapas( iniciación, elon!ación y terminación Enla traducción intervienen el .*m, el .*t y elri#osoma, entre otras proteínas

Fn mensa2ero puede ser leído por variosri#osomas simultáneamente, esta estructurase llama polisoma

La iniciación consiste en la 'ormación delcomple2o de iniciación, el cual está

constituido por la unión del ri#osoma conel .*m y el .*t El .*m e>pone así suprimer codón o codón iniciador *FG, para"ue lue!o el .*t1'ormilmetionil 3.*unido a 'ormilmetionina4 se asocie Elprimer codón siempre es *FG, tanto paraprocariontes como para eucariontes, por

lo "ue el primer anticodón del .*t essiempre F*C, y el primer




aminoácido siempre es una metionina eneucariontes y una 'ormilmetionina enprocariontes )e completa así la etapa deiniciación

La elongación se inicia con el se!undo codón del.*m, "ue para nuestro e2emplo es C*F, "ue esreconocido por un .*t1histidil con su anticodón

GF* Cuando el se!undo aminoácido esincorporado a la enzima, la perptidiltrans'erasa,"ue 'orma parte de la estructura ri#osómica,esta#lece el enlace peptídico entre am#osLue!o, el ri#osoma corre so#re el .*m,li#erando al .*t sin aminoácido inicial y de2andoal se!undo codón en el puesto del primero *locurrir esto, el puesto del se!undo codón "uedali#re, permitiendo "ue éste incorpore un tercer.*t unido a su aminoácido, en el e2emplo del!rá'ico traducción el .*t1treonil *sí, lasecuencia se repite y, a medida "ue el ri#osoma

se de sp la za a l o la r! o de l a ca de na de . *m , simultáneamente se produce elcrecimiento de la cadena de aminoácidos, hasta"ue lle!a al triplete "ue marca el punto 'inal a lasíntesis de la proteína

La terminación se inicia cuando el codón FG*entra al ri#osoma Los tripletes de terminaciónson reconocidos por proteínas especí'icas "ueproceden a desacoplar el sistema, es decir, li#eranla proteína sintetizada, el .*m y el Dltimo .*tpresente en el sistema

5l código genético$Cómo se relacionan las #ases nitro!enadas conlos aminoácidos% $Cómo 'unciona la clave%

$Kué com#inaciones de nucleótidos codi'icanpara cada uno de los B aminoácidos "uecon'orman a los seres vivos% Las respuestas aestas pre!untas están en el códi!o !enético,"ue 'ue desci'rado inicialmente por losinvesti!adores M irem#er! y / Matthaei en+@+ &res #ases nitro!enadas estánenvueltas en la codi'icación de cada tipo

especí'ico de aminoácido &res #ases o untriplete "ue permiten com#inaciones 3:4, esdecir, todas las posi#ilidades de com#inación"ue tienen las cuatro #ases nitro!enadas*ctualmente, el código genético estátotalmente desci'rado y presenta las si!uientescaracterísticas( la secuencia de tres #ases,llamada codón, codi'ica un determinadoaminoácido( el códi!o es degenerado, esdecir, hay más codones "ue aminoácidos, lo"ue da lu!ar a "ue al!unos aminoácidosten!an más de un codón "ue los codi'i"ue,

característica "ue prote!e a los or!anismos deal!unas mutaciones per2udiciales( la lecturadel códi!o es continua( y hay codones "ue nocodi'ican para nin!Dn aminoácido5 los codonesde terminación o punto2 !inal, "ue permitenel in!reso de cierto tipo de proteínas "ue losreconocen y "ue dan por 'inalizada latraducción

*un"ue la mayoría de los codones se hanesta#lecido como resultado de lasinvesti!aciones llevadas a ca#o en E coli,e>isten evidencias de "ue el códi!o es

uni*ersal y aplica#le a todos los or!anismos

83







Autoevaluación

Indicaciones

Las si!uientes pre!untas tienen como o#2etivo "ue pueda conocer cuánto sa#e de este capítulo )e lerecomienda "ue antes de intentar contestarlas, repase a conciencia su cuaderno y la !uía Hón!ase un tiempolímite para toda la prue#a 3su!erencia5 B- minutos4, lue!o compare sus respuestas con la clave al 'inal de la!uía Calcule su porcenta2e de pre!untas correctas, será su rendimiento El mínimo rendimiento de#e ser N,si espera tener al!Dn é>ito en sus evaluaciones #imestrales

+ Célula procariota5

a4 #acteria #4ame#ac4 célula ve!etal d4 célulaanimal e4 *

B Carece de pared celular5

a4 célulave!etal#4 célulaprocariota c4célula 'Dn!icad4 célula de unprotozoarioe4 todas poseen paredcelular

: La di'usión del a!ua se denomina5

a4 di'usión 'acilitada #4ósmosisc4 transporte activo d4endocitosis e4 'a!ocitosis

.e"uiere ener!ía5

a4 di'usión simple #4 di'usión'acilitada c4 ósmosis d4transporte activo e4 *

- Hroteína de mem#rana "ue se encuentra a unsolo lado de ella, se!Dn el modelo del mosaico

'luido5

a4 peri'érica #4intrínseca c4 inte!ral d4 #om#ae4*

Compuesto por oli!osacáridos5

a4 pared'Dn!ica #4pared ve!etal

c4 !lucocáli>d4 mem#ranacelular e4 *

N Hrimer aminoácido 6seleccionado6 en latraducción5

a4 leucina #4ar!inina c4 metionina d4 valinae4!licina

9 El Dnico reino #ioló!ico "ue está comprendidosolo por or!anismos procariotas es5




a4 'un!i #4 protistac4 plantae d4animalia e4 monera

@ )e le encuentra tanto en células procariotascomo en eucariotas5

a4 nucleolos #4

cromatina c4 cloroplastosd4 ri#osomas e4 aparato de Gol!i

+La naturaleza "uímica de la mem#ranaplasmática es5

a4 nucleoproteica #4!lucoproteica c4 lipoproteica d4!lucolipidica e4 inor!ánica

++El transporte pasivo ocurre !racias a unprincipio 'ísico denominado5

a4 ciclosis #4di'usiónc4 capilaridad d4endocitosis e4 e>ocitosis

+BOr!anela e>clusiva de los ve!etales5

a4 mitocondria #4!lio>isoma c4 lisosomad4 !ol!isoma e4 ri#osoma

+:Or!anela más numerosa en una célula5

a4 mitocondria #4

centriolo c4 vacuolad4 ri#osoma e4 retículoendoplasmático

+)on acumulaciones temporales de desechos yreserva, sin mem#rana5

a4 vacuolas #4ri#osomasc4 inclusiones d4mitocondrias e4 lisosomas

+-Hresenta en la cromatina5a4 *? #4proteínas c4 'os'olípidos d4 !enese4todas

85





Colegio TRILCE

d4 aparato deGol!i e4 todospertenecen

B:)e encar!a de la di!estión celular5

a4 mitocondria #4

cloroplasto c4 vacuola d4 lisosomae4 centriolo

BMoviliza sustancias a 'avor de la!radiente de concentraciones5

a4 ósmosis #4 di'usiónsimple c4 transporte d4 a y #e4 &odas

B-La 'orma celular depende de5

a4 alimento "ue reci#a

#4 !rosor de la mem#ranacelular c4 citoes"ueletod4 sistema de endomem#ranase4 sistema vacuolar citoplasmático

BLos micro'ilamentos del citoes"ueleto estáncompuestos por, e>cepto5

a4 actina #4miosina c4 "ueratinad4 tu#ulina e4 todos

BN )intetiza los lisosomas5

a4 mitocondria #4 leucoplasto

c4 ri#osoma d4 comple2o deGol!i e4 nin!una

B9)e8ale la "ue no corresponde5

a4 !lio>isoma #4 vacuolac4 pero>isoma d4mitocondria e4 lisosoma

B@)e8ale la "ue no corresponde5

a4 carioteca #4 cilios

c4 !ol!isoma d4.E. e4 .EL

:)e8ale la or!anela sin mem#ranas5

a4 ri#osoma #4 vacuolac4 plastidio d4pero>isoma e4 mitocondria

87





Colegio TRILCE

)e!Dn el modo de o#tener el alimento, sedistin!uen dos tipos de seres vivos5

+ /eterotro'osB *utótro'os

1. Heterótro!os)on or!anismos "ue dependen de 'uentese>ternas de moléculas para o#tener ener!ía y

materia 3Hetero deriva del !rie!o, 6otro6 ytro!os, 6"ue alimenta64 &odos los animales yhon!os así como muchos or!anismosunicelulares, son heterótro'os

Entre las modalidades de nutrición heterótro'ase pueden mencionar

1 Holo-oica In!esta de materia or!ánicacomple2a, tal como lo hacen los animales

1 +apro!ítica In!esta de materia or!ánicamuerta o putre'acta disuelta, por a#sorción,

tal como lo hacen los hon!os y las #acteriasheterotró'icas

1 +apro-oica Corresponde a los animales"ue se alimentan de materia ve!etal oanimal en descomposición, en 'orma decompuestos or!ánicos disueltos

". &utótro!os

)on or!anismos 3plantas, #acterias"uimiosintéticas, ciano#acterias y al!as4 "ueno re"uieren moléculas or!ánicas parautilizarlas como 'uentes de ener!ía ni comomateria para estructurar su sustancia, sino"ue sintetizan sus propias moléculasor!ánicas ricas en ener!ía a partir desustancias inor!ánicas simples La mayoría delos autótro'os, incluso plantas y diversosor!anismos unicelulares son 'otótro'os36comedores de luz64, lo cual si!ni'ica "ue su'uente de ener!ía es el sol Ciertos !rupos de

#acterias son "uimio1 autótro'os

88



B i oe ner gé t i

p or "u e ca pt anl a ener!íali#erada porreaccionesinor!ánicasespecí'icas paraactivar sus

procesos vitales,incluso la síntesisde las moléculasor!ánicas "uenecesitan Fna vezo#tenido elalimento, se iniciadentro de la célulauna serie dereacciones#io"uímicas porlas cuales see>trae de

CO B a-a

B a$# mi&#ra$#

NUTRICIÓN 1E UNACÉLULA AUTÓTROFA

L-3

FOTOSÍNTESIS

C$oro$ato

A3*car#

CATA5OLISMO COB a-a

NUTRICIÓN 1E UNACÉLULA ETERÓTROFA

INGESTIÓN

1IGESTIÓN

Vac-o$aa$im#&ticia

CATA5OLISMO

Mitoco&'ria

a"uél la ener!íanece1sa ri a pa ra r ea li za r al!unaactividad * este

ANA5OLISMO Mitoco&'ria

CO BO

B ro'-cto '##7cr#ci%&

Mo$,c-$a

ENERGÍAMat#ria or8&ica

con2unto dereacciones se l eco no ce c om ometa#olismocelular

$eta4olismo

Celular

Mo$,c-$a'# $a c,$-$a

ENERGÍA B ro'-cto '##7cr#ci%&

'# $a C,$-$a #& mo$,c-$a #/-#@a

ANA5OLISMO

Con2unto de reacciones #io"uímicas "ue ocurrenen la célula con el o#2etivo de intercam#iarener!ía y materia con su entorno 3medioe>tracelular4

Incluye a todas las reacciones "uímicasnecesarias para la vida celular)e divide en dos !rupos de procesos5*na#olismo yCata#olism

o

1.&na4olismo

Está 'ormado por a"uellas reacciones#io"uímicas mediante las cuales se com#inanmoléculas sencillas para 'ormar moléculas demayor comple2idad

Esto re"uiere un aporte de ener!ía para la'ormación de los enlaces "uímicoscorrespondientes ?icha ener!ía "ueda así

almacenada en los enlaces 3reaccionesender!ónicas4

E2m5 =otosíntesis, !luconeo!énesis,!luco!énesis

".Cata4olism

o Está 'ormado por a"uellas reacciones#io"uímicas mediante las cuales moléculascomple2as se desdo#lan en moléculassencillas con la consi!uiente li#eración deener!ía 3reacciones e>er!ónicas4 ?ichaener!ía





&TP

Enlaces de alto +alor energ.tico

/deninaN

<C

N<%

CC N

;otosíntesisLos primeros estudios so#re 'otosíntesisse remontan a +: Aan /elmontdemostró "ue las plantas producían suspropias sustancias or!ánicas sina#sor#erlas del suelo Hesó una maceta detierra

= = =

= P = P = P =

C C<N N

C<% =

2unto con el sauce "ue contenía y mostró"ue elár#ol ha#ía !anado 90! en - a8os, perola tierra sólo pesa#a ! y menos Aan/elmont concluyó

= = =< <

"ue el resto de la sustancia provenía dela!ua "ueha#ía a8adido )a#emos ahora "ue el CO

Btomado

Grupo "os"ato

< <

=< =<

0Ribosa del aire por el ve!etal 'ormó N lasustancia sintetizada por la planta

En +NN: [oseph Hriestley mostró "ue una ramitade menta podía 6restaurar6 el aire "ue se ha#íaconsumido al "uemar una vela )iete a8os mástarde, In!enhousz reveló "ue la ve!etación podíareponer el 6aire malo6 sólo si ha#ía )ol y "ue esta'acultad de las plantas era proporcional a laclaridad del día y a la duración de la e>posición al)ol En la oscuridad, las plantas li#era#an un aire6nocivo6 para los animales

El si!uiente adelanto se o#tuvo en +9, en "ue

?e )aussure pesó antes de la 'otosíntesis ydespués de la misma, tanto al aire como a laplanta y compró#ó "ue el aumento del peso de laplanta seca era mayor "ue el peso del CO

Bperdido por el aire Concluyó "ue la otrasustancia "ue contri#uía al aumento de peso dela planta era el a!ua

Hor lo tanto hace +@9 a8os, la 'otosíntesis see>presa#a de este modo5

COB

U /BO 7 O

BU )ustancia or!ánica

En +@-, ;lac0man hizo un importante aportea los conocimientos del proceso de la'otosíntesis al demostrar "ue incluye dos seriessucesivas de reacciones5 reacción en la luz yreacción en la oscuridad

/asta antes de la aparición de las técnicas#io"uímicas modernas, se creía "ue el o>í!enodesprendido durante la 'otosíntesis provenía delCO

B *ctualmente se sa#e "ue proviene del a!ua

*un"ue ya se tenían evidencias indirectas, no 'uesino hata +@+ cuando )amuel .u#ens, utilizandoisótopos, lo pudo compro#ar al cultivar al!as en

dos tipos de soluciones( en una, las moléculas dea!ua contenían o>í!eno pesado, mientras "ue enla otra el #icar#onato 3como 'uente de CO

B4

contenía el o>í!eno pesado )e analizó elcontenido de o>í!eno pesado en los !ases

producidos por las al!as )i la cantidad dea!ua con o>í!eno pesado se incrementa#a, lacantidad de o>í!eno pesado desprendidoaumenta#a( por el contrario, los incrementos de#icar#onato con el o>í!eno pesado no produ2eroncam#io en la cantidad de o>í!eno desprendido

Concepto de!otosíntesisHroceso ana#ólico por medio del cual se capturaener!ía luminosa y se le trans'orma en energía

3uímica "ue se almacena en compuestosor!ánicos como la !lucosa, "ue se ela#oran apartir de compuestos inor!ánicos como5 CO

By

/BO, durante el proceso

Este proceso es realizado por or!anismosprocarióticos 'otosintéticos como ciertas #acteriasy al!as verde azuladas 3ciano#acterias4 poror!anismos eucarióticos como las plantas, al!asuni y pluricelulares i los hon!os, ni losprotozooarios, ni los animales realizan'otosíntesis

1. 5lementos necesarios para la;otosíntesis

Luz =otopi!mentos Enzimas 'otosintetizadoras *!ua CO

B

1.1.<u-Con2unto de radiaciones

electroma!néticas "ue constituyen la 'uenteener!ética del proceso La ener!ía luminosa escaptada por los 'otopi!mentos * menorlon!itud de onda mayor contenido de ener!ía(así por e2emplo la luz ro2a tiene menos ener!ía"ue la luz violeta La luz Dtil al proceso estámayormente en el ran!o de la luz visi#le 3:9 1N-nm4



rao amma rao D -6 i&!rarro9o o&'a '# ra'io

$o&it-' '# o&'a &m ;;&m

$-3 6iib$#

m#tro mi$# '# m#tro 'a lu( +isible s!lo abarca una pe#ue4a porci!n del +asto espectroelectromagn%tico" 8ara el ojo humano, el espectro +isible +a desde la lu( +ioleta,constituida por rayos de longitud de ondacomparati+amente corta, hasta la roja, #uecorresponde a los rayos +isibles de ondams larga"

>; < 6io$#t

$o&it-' '# o&'a (&a&%m#tro)

8#



# ( ) # c t r o ( ' # a b ( o r c i % & # ( t i m a t i 6 o (

1.".;otopigmentos)on sustancias "uí1 micas capaces de

a#sor#er la luz, es decir, capturar suener!ía )e conocen #ásicamente tres tipos5

Cloro!ilas)on moléculas compuestas por un anillo

por'irina "ue presenta un M!UU en el centro Elanillo posee una cadena lateral, llamadaalcohol 'itol )e conocen varios tipos decloro'ila "ue se di'e'encian por un radical"uímico unido al anillo por'irina 3C/

:, para la

cloro'ila a y C/O, para la cloro'ila #4 En al!aspardas y ro2as se conocen además de la a y la# 3características de las plantas verdes4, lascloro'ilas c y d Cada tipo de cloro'ila a#sor#eluz de di'erentes lon!itudes de onda

Las cloro'ilas son de color verde y a#sor#enluz azul, violeta y ro2a

*demás de las cloro'ilas e>isten otrospi!mentos en las células'otosintéticas Estos transmiten a lascloro'ilas la ener!ía "ue ellosa#sor#en )e les conoce comopi!mentos accesorios Los másimportantes son los carotenoides ylas 'ico#ilinas

CarotenoidesE>isten dos clases de pi!mentoscarotenoides, los carotenos 3 y 4 decolor anaran2ado y las >antó'ilas decolor amarillo *#sor#en luz celeste yverde

)on responsa#les del amarillamientode las ho2as en el oto8o, pues duranteél las células de2an de sintetizarcloro'ila

;ico4ilinas)on características de las al!as ro2asy azul verdosas o aparecen en lasplantas superiores

)e conocen la =icocianina de lasal!as azul verdosas y la =icoeritrinade las al!as ro2as

Los pi!mentos 'otosintéticos seencuentran en los cloroplastos, en lamem#rana tilacoide )e hallandispuestos en dos comple2os, los'otosistemas I y II

Cloro!ila

C C C> ;;

C;

CC>

N N;

M

c$oro!i$a b

c$oro!i$a a

C>

N NH;

C>

C

C

O C O

C

C

C C>

C

C

C

CO>C O

(a)

;

;

H;; <;; ;; :;;

$o&it-' '# o&'a (&a&%m#tro)

(b)

C C>

C

C

C

C C>

C

C

C

C C>

C>

a) 'a cloroila es una mol%cula grande #ue tiene un tomo central de magnesiosostenido por un anillo porirínico" Del anillo parte una larga cadena hidro!bica decarbonos e hidr!genos #ue contribuiría a ijar la mol%cula en las membranas internasdel cloroplasto" 'a cloroila $b$ diiere de la cloroila $a$ en #ue tine un grupo aldehído:*H;) en lugar del grupo *H indicando por el color" 'os enlaces simples y dobles

alternos, como los de las cloroilas, son comunes en los pigmentos" b) -spectros deabsorci!n estimados de la cloroila $a$ y de la cloroila $b$ dentro del cloroplasto"



Cole io 9:



;otosistemaIEstá compuesto por las cloro'ilas a y #,así como por carotenos Captura laener!ía de la luz de lon!itud de ondaNnm

;otosistemaIIEstá compuesto por las cloro'ilas a y #,>antó'ila y en las al!as posee'icoeritrina y 'icocianina Captura laener!ía de la luz de lon!itud de onda9nm

La cloro'ila y demás pi!mentosconstituyen u ni da de s 'u nc io nale s de no mi na da s cuantosomas,u#icadas en la mem#rana de los

tilacoides y lamelas Los cuantosomasincluyen proteínas 3enzimas4, para laruptura del a!ua, transporte deelectrones 3citocromos, "uinonas, etc4 yla síntesis de *&H Cada cuantosomacontiene dos 'otosistemas constituidospor pi!mentos encar!ados de 6atrapar6la ener!ía luminosa La porción másimportante de cada 'otosistemacorresponde a una molécula decloro'ila a, denominada como H9 yHN 3por su capacidad de captar luz enesas lon!itudes de onda4 *sociadas al

'otosistema II se encuentra la proteínaencar!ada de romper el a!ua,denominada proteína \ "ue contieneman!aneso 3MnUB4

1.% 5n-imas!otosinteti-adoras

Compuestos "ue aceleran las reaccionesde la 'otosíntesis )e hallan localizadostam#ién en los tilacoides del cloroplasto

1.(&gua

Kue es a#sor#ida del suelo por las raíces)e le usa como 'uente de electrones yprotones para elproceso Los /U permiten la asimilacióndel COBy los O/1 son los precursores delo>í!enomolecular3O

B4

1.D

C="Es captado por la ho2a a través deori'iciosllamados estomas * partir de él seela#oran los compuestos or!ánicos'inales5 !lucosa, almidón

En los ve!etales la 'otosíntesis se

desarrolla masivamente en el paren"uimacloro'iliano, cuyas células son ricas encloroplastos Este te2ido a#unda en el mesó'ilo delas ho2as y en los tallos verdes * nivel de loscloroplastos los tilacoides poseen los pi!mentos'otosintéticos y otras moléculas necesarias para lacaptación y trans'ormación de la luz en ener!ía

"uímica 3*&H4 El estroma contiene lama"uinaria enzimática re"uerida para convertirel CO

Bhasta

!lucosa



B B

)i en el proceso de 'otosíntesis se li#erao>í!eno como ocurre en las plantas sedenomina o>i!énica, pero, si no se li#erao>í!eno es ano>i!énica como ocurre enlas #acterias

". ;otosíntesis o'igénica* partir de e>perimentos realizados

en al!as unicelulares denominadasclorelas, se encontró "ue consta de dos'ases "ue ocurren en el cloroplasto

;ases

".1 ;ase luminosa o reacción de Hillo reacción !oto3uímicaOcurre en los cuantosomas

tilacoidales y tiene como o#2etivocapturar la ener!ía luminosa yconvertirla en ener!ía "uímica "uealmacena temporalmente en &TP y>&PH"

Comprendecuatro procesos#ásicamente5

".1.1 ;otoe'citación de lascloroflas

La ener!ía luminosa escapturada por medio de los'otosistemas, lo cual provoca

"ue las cloro'ilas pierdanelectrones 6ener!izados6

".1." ;otólisis delagua

La molécula de a!ua es rota poracción de la proteína \, presenteen el 'otosistema

II, en presencia de luz ] Comoconsecuencia se li#eran electrones

3e4, protones 3/

U

4 yo>í!eno molecular 3OB4 Loselectrones del a!ua van areemplazar a los perdidos porlas cloro'ilas del 'otosistema IILos protones se acumulan en elespacio intratilacoidal El o>í!enosale del tilacoide hacia el estroma,citoplasma y por Dltimo al medioam#iente

Ener!íaluminosa

B/ O e U /

U

UO

".1.%;oto!os!orilación

La ener!ía o#tenida a través deltransporte de electrones del'otosistema II al 'otosistema I, seutiliza para 'ormar *&H a partir de*?H y Hi

ener!ía

*?H U Hi *&H

9;





Colegio

se ha almacenado temporalmente la ener!ía En esta 'ase ha ocurrido entonces el paso deuna 'orma de ener!ía 3luminosa 7 luzsolar4 a otra 3"uímica 7 *&H, *?H/

B4

9%



& i 6 # $ # & # r , t i c o c r # c i # & t #

E&#r"a $-mi&oa

O

O

C$oro!i$a #

#

B

Ca'#&atra&orta'ora'# #$#ctro&#

O7i'aci%&

NA1PBB ATP A1PBPi

NA1P B

E&#r"a /-"mica ot#&cia$

;otosíntesis

!otoit#maI

ac#tor

rimario

!otoit#maII

ac#torrimario

'# #$#ctro&#

#

#

A1P

orta'or#'# #$#ctro&#

#

#

#

'# #$#ctro&##

#

#

mo$,c-$ar#acti6a '#c$oro!i$aa (P:;; )

it#ma

NA1P B

NA1P

r#accio&#!i9a'ora

'# carbo&o

'a energía luminosa atrapada en la mol%cula reacti+a de cloroila a delotosistema CC ele+a los electrones a un ni+elenerg%tico ms alto" -stos electrones sonsustituídos por electroB nes retirados de lasmol%culas de agua y así liberan protones:H<) y oígeno gaseoso"'os electrones son pasados desde los acepB tores de electrones por una cadenade transB

porte de electrones hasta un ni+el energ%ticoinerior, el centro de reacciones del otosisteB ma C" -n su recorrido por esta cadena detransB porte de electrones, una parte de su energíase en+asa como 708" 'a energía luminosaabB sorbida por el otosistema C ele+a los electroB nes hasta otro aceptor primario de electrones

mo$,c-$a

ATPim#&tario

mo$,c-$a

y desde este aceptor son trasladados por otros portadores de electrones hastael 97D8< para ormar 97D8H" 'os electrones

it#maim#&tario

mo$,c-$a'# a&t#&a

r#acti6a '# c$oro!i$aa (P;)

B B JO

O

o$

'# a&t#&aretirados del otosistema C son sustituídos

por los pro+enientes del otosistema CC" 708 y 97D8H representan la ganancianeta de las reacciones de atrapamiento de la lu(" 8roton gradient gradiente de

protones"

o$

>&E ) >&PE

CC C C N

O

O P O

C

C C ON

O

O

O P O

O O

N

NN

O CN N

O

7un#ue 97D< y 97D8< se parecen mucho entre ellos, sus papelesbiol!gicos son muy distintos" 97DH suele transerir sus electronesa

O O

O P OO

NA1P B



otros portadores deelectrones #ue lossiguen pasando ani+eles energ%ticossucesi+amente ms

bajos en pasos independientes" -nel curso de esta transerencia de electrones se orman mol%culas de

708" -l 97D8H pro+ee energía directamente para los procesosbiosint%ticos de la c%lula #ue re#uieren aportes energ%ticosgrandes"

93



;ase oscura ciclo C% o ciclo de Cal*in

"." ;ase oscura o Fuimiosintética oCiclo de

Cal*in Benson o :eacción deBlackman

K Fi9aci%&K carbo&o CCO

O

En la "ue se usa la ener!ía "uímicaalmacenada en la 'ase luminosa 3*&H,*?H/B4 para, a partir de CO

B, producir

!lucosa En los enlaces de ésta "uedará'inalmente almacenada la ener!ía ore"uiere de luz para realizarse y ocurre anivel

C C C C C

(R-5P)

HK S"&t#i R-5Pr#/-i#r# '# ; PGAL Cic$o

C>

C C C

(PGA)

F ATP

del estroma delcloroplasto

A1P

A1P C C C

NA1P

ATPPGAL

K S"&t#iPGAL

A1P

>K S"&t#i '# $-coa0r#/-i#r# '# PGAL

C C C C C C

$-coa

En esta 'ase se distin!uen los si!uientes procesos5

".".1 &cti*ación de la ri4ulosa!os!atoLa activación se realiza mediante un proceso de 'os'orilación, 'ormándose así lari#ulosa#i'os'ato Hara este proceso se usa el *&H 'ormado en la 'ase anterior

"."." ;i,ación del C="

Esta reacción es catalizada por la enzima ri#ulosadi'os'ato car#o>ilasa Comoconsecuencia se 'orma uncompuesto inesta#le de seis car#onos 3cinco de la ri#ulosa y uno del CO

B4( este

compuesto se 'ra!menta en dos, ori!inando así dos moléculas 'os'o!licerato 3:C4

".".% :educción del !os!oglicerato

El 'os'o!licerato es convertido en 'os'o!liceraldehido a través de la conversión del*?H/

B, 'ormando en la 'ase luminosa, en *?HU

".".( ;ormación de 8lucosaLue!o de dos 6vueltas6 del ciclo de Calvin, se o#tienen dos 'os'o!liceraldehidos 3:C4"ue se unen para 'ormar una !lucosa 3C4

".".D :egeneración de la ri4ulosa !os!atoEn realidad cada 6vuelta6 del ciclo de Calvin produce !liceraldehido, pero - de ellosse reunen para 'ormar moléculas de ri#ulosa 'os'ato, para "ue pueda ser posi#le otra6vuelta6 El !liceraldehido "ue 6so#ra6 se une a otro para 'ormar la !lucosa como vimosen el paso de 6'ormación de !lucosa6

5stomas



Cole io

otomicrograía electr!nica de barrido de estomas abiertos de la supericie inerior de una hoja" -l di!ido de carbono #ue se utili(a en la otosíntesis llega a las c%lulas otosint%ticas por estas

aberturas"

94



;i,ación del dió'ido de car4ono en plantas C% ) C(

PGA

PGAL

CO

Cic$oC>

C,$-$a '#$ m#%!i$oO

CO

R-5P

A$taFotorr#iraci%&

PLANTAS C>

P#/-#@a "&t#i'# $-coa

CO

C,$-$a '#$ m#%!i$o

PEP

Cic$oCH

ci'o

o7a$oac,tico

ci'o C,$-$a '# $a 6a"&a#&6o$6#&t#

PLANTAS CH

ir*6ico COO

PGACic$o

C> R-5P

PGAL

CO

5a9aFotorr#iraci%&

Gra& "&t#i '# $-coa

:i4ulosadi!os!ato

+COPO>

O C O

C B C O

O C O+

COPO>

rib-$oa

F0<+'i!o!ato

+

O COPO>

C C OO

C O

C O+

COPO>

i&t#rm#'iariotra&itorio

O

+COPO>

C O

COO

BCOO

C O+

COPO>

*al+in y sus colaboradores epusieron bre+emente algas otosinteti(adoras12a di!ido de carbono radiacti+o :*; ) E y tras 5 segundos de iluminaci!n el

carbono radiacti+o apareci! casi con eclusi+idad en el compuesto de trescarbonos osoglicerato" :7l intermediario transitorio se lo deduce, pues nose lo lleg! a aislar)" 7 los 63 segundos muchos compuestos conteníancarbono radiacti+o"

'o mo$,c-$a'# >+!o!o$ic#rato



95



Ciclo deCal*in

#$ cic$o#mi#3a a/-"> mo$,c-$a'# 'i%7i'o

'# carbo&o (CO)(> carbo&o)

mo$,c-$a'# !o!o$ic#rato( > carbo&o)

ATP

A1P

mo$,c-$a'# 'i!o!o$ic#rato

NA1P

> mo$,c-$a'# rib-$oa'i!o!ato

(> < carbo&o) NA1PB

> A1P

mo$,c-$a'# $ic#ra$'#2"'o

!o!ato( > carbo&o)

> ATP < mo$,c-$a'# $ic#ra$'#2"'o

!o!ato(< > carbo&o)

mo$,c-$a'# $ic#ra$'#2"'o

!o!ato(> carbo&o)

R#-m#& '#$ ci$o '# Ca$6i&. E& ca'a 6-#$ta com$#ta '#$ cic$o #&tra #& ,t# -&a mo$,c-$a '# 'i%7i'o '#carbo&o. A/-" # r#r##&ta& tr# 6-#$ta0 ca&ti'a' &#c#aria ara !ormar -&a mo$,c-$a '# $ic#ra$'#2"'o!o!ato. Tr# mo$,c-$a '# rib-$oa 'i!o!ato (R-1P)0 com-#to '# ci&co carbo&o0 # combi&a& co& tr#'# 'i%7i'o '# carbo&o0 ro'-ci#&'o #i mo$,c-$a '# !o!o$ic#rato0 /-# # -& com-#to '# tr#carbo&o. Eta mo$,c-$a # r#'-c#& a #i mo$,c-$a '# ci&co carbo&o '# R-1P. La mo$,c-$a #7tra '#$ic#ra$'#2"'o !o!ato r#r##&ta $a a&a&cia &#ta '#$ cic$o '# Ca$6i&. La #&#r"a ro6#&i#&t# '#$ cic$o '#Ca$6i& co&it# #& ATP NA1P ro'-ci'o m#'ia&t# r#accio&# '# atraami#&to '# $a $-3.

Ecuación !eneral de la 'otosíntesis o>i!énica

LF\

+B/BO U COB=otopi!mentos

UEnzima

s

C/+BO U OB U /BOGlucosa

%. ;otosíntesisano'igénica

Es un proceso ana#ólico en el "ue se utilizacomodonador de hidró!eno al /

B) u otro

compuesto, menos el /BO, por lo "ue noli#era o>í!eno Es realizado por #acteriascomo los tio#acterios purpDreos, "ue usan/

B) como 'uente de hidró!eno y e>cretan

!ló#ulos de azu're 3)4 o estos se acumulandentro de las células #acterianas

)u ecuación !enerales5

Tio4acterios

LF\

COB U B/B* C/BO U /BO U B*

En esta ecuación /B*, es una sustancia

o>ida#le como sul'uro de hidró!eno,hidró!eno li#re, isopropanol, en !eneraldadoras de hidró!eno y * en su 'ormao>idada

0iobacterios purp&reos" -n estas c%lulas, el suluro dehidr!geno desempe4a el mismo papel #ue el agua en el

proceso otosint%tico de las plantas" -l suluro dehidr!geno :H E /) se escinde y se acumula a(ure comogl!bulos +isibles dentro de las c%lulas"



Cole io 97





el límite má>imo de temperatura, la plantapierde a!ua en 'orma e>cesiva y muere

La ener!ía "uímica almacenada en loscar#ohidratos y en los lípidos no es usadadirectamente por la célula, éstas empleancomo ener!ía inmediata el *&H Hor ello lacélula trans'iere la ener!ía de loscompuestos or!ánicos al *&H mediantevarias rutas meta#ólicas Las más estudiadasson las de la !lucosa, y son las "uetrataremos ahora como5 .espiración Celular

:espiracióncelularEs el proceso cata#ólico mediante el cual las6moléculas com#usti#les6 3nutrientes4 sonde!radadas parcial o totalmente en las célulaspara o#tener cierta cantidad de ener!ía "ue se

almacena en moléculas de *&H( "ue seránempleadas en las diversas 'unciones de la célula

Este proceso es realizado por todos losor!anismos, tanto procarióticos comoeucarióticos

La 6molécula com#usti#le6 cuya respiracióncelular se conoce me2or es la de la !lucosa,"ue veremos a continuación

)e conocen dos tipos de respiración celular,

se!Dn si se re"uiere o no de o>í!eno para "ueocurra5

1. :espiración anaeró4ica o!ermentación

Es un proceso "ue ocurre sin re"uerir deo>í!eno &iene lu!ar en el citosol y a travésde el se de!rada parcialmente la !lucosa )eo#tienen como producto 'inal diversoscompuestos or!ánicos, así como dosmoléculas de *&H de ener!ía por cadamolécula de !lucosa sometida al proceso

Es un proceso poco e'iciente pues sólo e>traeel B,+ de la ener!ía almacenada en la!lucosa )e!Dn el producto or!ánico 'inal sele denomina5

1.1 ;ermentaciónalco@ólica

Es la respiración anaeró#ica "ue da comoproducto 'inal alcohol etílico y CO

B Es

realizada por laslevaduras 3hon!os, unicelulares4 "ue seempleanen la industria de la cerveza, ron y<his0y, así c om o po r ot ro s mi croo r! an is mo s E 2 5 ) a cch a ro m y c e sc e r e v is a e 3levadura de la cerveza4,) a c ch a r o m y c e s e lly p s old e u s 3levadura elvino4

Hodemos dividirla en dos etapas#ásicamente5 la Glucólisis, en la "ue lamolécula de !lucosa, es 6partida por la

mitad6, y la 'ermentación alcohólicapropiamente dicha

98



8lucólisis

B*?U

Glucosa

B*?/B

B ácido pirDvico U B*&H

;ermentación propiamente dic@a

B*?/B

B ácido pirDvico

B*?U

B alcohol etílico U BCOB

En suma5

Glucosa

=ermentaciónalcohólica B alcohol etílico U BCOB U B*&H

1." ;ermentación l9cticaEs la respiración anaeró#ica "ue da comoproducto 'inal ácido láctico Es realizadapor muchas #acterias así como nuestrascélulas musculares y eritrocitos, entre lasmás conocidas Entre las #acterias "ue

realizan este proceso tenemos a losempleados en la ela#oración del yo!urt,"ueso y mante"uilla5 L a c to# a c ill u s c a se i y) tr e pto c o c cu s la c ti s

Hodemos dividirla en dos etapas#ásicamente5 la

Glucólisis y la 'ermentación lácticapropiamente dicha

8lucólisis B*?

U

Glucosa

B*?/B

B ácido pirDvico U B*&H

;ermentación propiamente dic@a

B*?/B

B ácido pirDvicoB*?U

B ácido láctico

En suma5

Glucosa

=ermentaciónláctica B ácido láctico U B*&H



Colegio 99



;ermentaciónalco@ólica

a) 8asos mediante los cuales el cido pir&+ico ormado mediante gluc!lisis, secon+ierte anerobiamente en etanol :alcohol etílico)" -n el primer paso selibera di!ido de carbono y en el segundo se oida 97DH E y se reduce el alcohol, producto inal de la secuencia"/in embargo, al regenerar el 97D<estos pasos p erm iten # ue la

gluc!lisis continue, con su producci!nescasa pero a +eces +italmentenecesaria de 708" b) *onsecuencia dela gluc!lisis anaerobia" 'as c%lulas dela le+adura, + is i b l es en l a s u + as co m o u n a $lorescencia$

pul+urelenta, se me(clan con el jugo al estrujar las u+as" 7lmacenando lame(cla en condiciones anerobias, lale+adura degrada a la glucosacontenida en el (umo de la u+a y lacon+ierte en alcohol"

'as mitocondrias estn rodeadas por dos membranas" 'amembrana interna se pliega hacia adentro para ormar una seriede estantes o crestas" 'as en(imas y los portadores deelectrones #ue participan en la etapa inal de la respiraci!ncelular estn incluidos en estas membranas internas" 'a matri( es una soluci!n densa #ue contiene las en(imas #ue inter+ienenen las etapas iniciales de la respiraci!n celular, así comocoen(imas, osatos y otros solutos"

$itocondria

". :espiración aeró4icaEs un proceso "ue re"uiere de o>í!enopara "ue ocurra )e inicia en el citosol yculmina dentro de la mitocondria * través deél se de!rada completamentela !lucosa )e o#tienen como productos'inales CO

By /

BO, así como : ó :9

moléculas de *&H de ener!ía por cadamolécula de !lucosa sometida al proceso Esun proceso muy e'iciente pues lo!ra e>traerel de la ener!ía almacenada en la !lucosa, elresto se pierde como calor

Es realizado por muchos or!anismosprocariotas y por casi todos los eucariotas,evolutivamente se le presume más reciente"ue el proceso aneró#ico

)e distin!uen dos'ases5

".1 ;asecitosólica

&iene lu!ar en el citoplasma,especí'icamente en el citosol En esta 'aseocurre la llamada Glucólisis o Glicólisis, ali!ual "ue en la respiración aero#ica )e



!eneran en consecuencia B ácidos pirDvico,B*?/B y B*&H de ener!ía

9#



B*?U

Glucosa

B*?/B

B ácido pirDvico UB*&H

BBB Ciclo de 6re4s o del 9cido cítrico o delos 9cidos tricar4o'ílicos &iene lu!ar en la matriz mitocondrialConsiste de un con2unto de reaccionescíclicas "ue se inician con la unión delacetil coenzima * con el ácidoo>aloacético, para 'ormar ácido cítrico

Lue!o de una"." ;ase mitocondrial

&iene lu!ar dentro de la mitocondria, a la

"ue in!resan los B ácidos pirDvicos y los

B*?/B )e le divide en tres etapas5

serie de reacciones de descar#o>ilación3pérdida de car#onos4 y deshidro!enación 3pérdida de hidró!enos4 serecupera el ácido o>aloacético &odas lasenzimas necesarias están en la matrizmitocondrial, e>cepto una "ue está en lascrestas mitocondriales

BB+ escar4o'ilacióno'idati*a Como resultado se desprenden

BCOB

3proveniente

?urante ella el ácido pirDvicoproducido

d ur an te l a !l uc ól is is , at ra

vi es a la s me m# ra na s e> te rn

a e in te rn a de l a mitocondria y

lle!a a la matriz mitocondrial

donde se o>ida, pierde un car#onocomo CO

Be incorpora lacoenzima *

de los car#onos4( y la ener!ía li#eradadurante este

ciclo se almacena en, :*?/B, +=*?/B yun G&H 3!uanosíntri'os'ato4 por molécula deácido pirDvico El G&H rápidamentetrans'iere su ener!ía a un *&H Los *?/

By

=*?/B

de#en ceder su ener!ía tam#ién a*&Hs para lo cual in!resan a la si!uienteetapa 3.ecordemos "ue los dos acetilcoenzima * resultantes de ladescar#o>ilación o>idativa in!resan al ciclode Qre#s por lo cual todo lo anterior se

BCOB Co* multiplica por dos4

B ácidopirDvico

B*? $

B acetil coenzima *

B*?/B

escar4o'ilacióno'idati*a

a) 'a mol%cula de tres carbonos del cido piB

r&+ico se oida y orma el grupo de dos carB

bonos acetilo, #ue se combina con la coen(iB

ma 7 para ormar acetil *o7" 'a oidaci!n de

la mol%cula de cido pir&+ico se acopla con

la reducci!n del 97D<" 'a acetil *o7 entra en

el ciclo de Frebs" b) 6otomicrograía electr!nica

Resumen del ciclo de Frebs, el rendimiento energ%tico del cicloconB siste en una mol%cula de 708, tres de 97DH y una de 7DH

E "

/e reB #uieren dos rondas del ciclo para completar la oidaci!n deuna mol%B cula de glucosa"

BB: ;os!orilación o'idati*a ocadena respiratoria &iene lu!ar en las crestasmitocondrialesD u r a n t e e l l a l o s N A D H B

y =*?/B

de2anen li#ertad a los /U 3protones4 y e1

3electrones4



Colegio

ener!izados conviertiéndoseen *?U y

=*?U "ue re!resan al ciclo de Qre#sLos

#ue muestra las en(imas #ue partic ipan en la el ec tr on es i n! re sa n a la c ad en a

oidaci!n de l cido pir&+ico a acetil *o7" *ada

uno de los complejos #ue +emos a#uí representa

copias m&ltiples de tres en(imas distintas"

transportadora de electrones "ue loslleva hasta su aceptor 'inal "ue es elO

B *l 'inal del proceso electrones y

protones 3/U

4 vana ser aceptados por el OB

para

'ormar /BO

#:



U

B

En el transporte de electrones deuna molécula a otra de la cadena, seli#era ener!ía su'iciente parasintetizar un *&H Las enzimasnecesarias para esto están tam#iénen las crestas mitocondriales Eltransporte de electrones y la

síntesis de *&H son procesosacoplados, am#os se producensimultáneamente, por lo "ue se lesconoce como 'os'orilación o>idativa

Hor cada *?/B

"ue in!resa a lacadena respiratoria se !eneran:*&H( salvo los*?/

B!enerados en el citosol

3!lucólisis4 "ue dependiendo de lalanzadera "ue usen parain!resar a la mitocondria pueden

!enerarB*&H 3lanzadera del !licero'os'ato4 ó:*&H 3lanzadera del malato1aspartato4 Hor cada =*?/

B"ue

in!resa, se !eneran B*&H

*?/B=*?/B

=*?

O=H K # c a a

*?U =lavoproteína

CoenzimaK

Citocromo # Citocromo c Citocromo a Citocromo a:

*&H *&H *&H /:O

=O)=O.IL*CIROI?*&IA*

Procesos de larespiración celularcadena respiratoria

&TPasa

:espiraciónaeró4ica



#;





Cole io#%



Producción de &TP !ermentación *s respiración aeró4ica

La 4idrolisis de ; mol de />P libera 3:-5 ?@

Autoevaluación - La 'ico#ilina es5

+ Hroceso e>er!ónico5

a4 !lucólisis #4 'otosíntesisc4 "uimiosíntesis d4 síntesisproteica e4 *

B 6Consume6 ener!ía, en el #alance neto5

a4 !lucólisis#4 respiraciónaeró#ica c4'ermentaciónd4'otosíntesise4 *

: Harticipa en la 'otosíntesis5

a4 G&H #4 *?/B

c4 =*?/B

d4 *?H/B e4 * El ciclo de /atch y )lac0 ocurre en plantas5

a4 C+

#4 CB

c4 C:

d4 C

e4 C-

a4 enzima #4'otopi!mento c4 molécula ener!ética d4*&He4 *

La =otólisis del a!ua, produce5

4N La =oto'os'orilación cíclica re"uiere de5

a4 'otosistema I #4 'otosistema IIc4 'otosistema III d4 a y# e4 # y c

9 .e"uiere de OB5

a4 respiración aeró#ica #4'otosíntesis c4 'ermentación d4

todase4 *

@ Ocurre en la mitocondria5

a4 !lucólisis #4 'ermentación



#3



c4 ciclo de Qre#s d4todos e4 *

+.e"uiere deOB5

a4 'os'orilación

o>idativa #4 ciclo deQre#sc4 'otosíntesisd4 ciclo deCalvín e4 *

++Dmero de *&Hs por molécula de Glucoma6respirada6 aeró#icamente5

a4 B #4 : c4 :@d4 e4 BB

+BEl aceptor 'inal de electrones en la respiraciónaeró#ica es5

+@El o>í!eno "ue respiramos procede de5

a4 La molécula dea!ua #4 La moléculade CO

Bc4 La ener!ía

luminosad4 La respiración de las

plantas e4 *

BLa 'otosíntesis es5

a4 proceso ana#ólico#4 proceso ender!ónicoc4 imprescindi#le para nuestro modode vida d4 a y ce4 todas son aplica#les

B+La 'ermentación5

a4 ocurre en lamitocondria #4 es unproceso ana#ólico

a4 / O #4 O c4 CO c4 tiene como uno de sus productos 'inales *&HB

d4 /B

B Be4 * d4 sólo es posi#le en

procariotas e4 todas son'alsas

+:Hor cada !lucosa 6respirada6 aeró#icamente se!eneran5

a4 #d4 e

+La respiración aeró#ica de una molécula de

!lucosa en el cuerpo humano rinde5

a4 # cd4

+-El vacío electrónico "ue ocurretemporalmente en el 'otosistema II durante la'otosíntesis5

a4 es llenado por electrones del COB

#4 es llenado por electrones procedentes del

a!uac4 es llenado por electronesprocedentes del 'otosistema I

d4 todase4 nin!una

+Hi!mentos responsa#les del amarillamiento delas ho2as en el oto8o5

a4 cloro'ilas #4 'ico#ilinasc4 'icocianina d4carotenoides e4 *

+N Oli!oelemento vital dentro de la molécula decloro'ila5

a4 H #4 Mn c4 M!d4 =e e4 *

+9Le da el color verde a las plantas5

a4 cloroaler!an #4>antó'ilas c4 licopeno d4 cloro'ilae4 *



Colegio

BBLa 'oto'os'orilación5

a4 ocurre en las crestasmitocondriales #4 ocurre en lamatriz mitocondrialc4 ocurre en los lisosomasd4 es parte del ciclo deCalvin e4 produce *&Hs

B:$En "ué lu!ar del cloroplasto ocurre el ciclo deCalvin%

a4 en los Granas#4 en los &ilacoidesc4 en la mem#ranainterna d4 en elestromae4 en la mem#rana e>terna

BEl *?H se reduce a *?H/B !racias a5

a4 los electrones provenientes de lacloro'ila #4 el CO

Bprocedente del aire

c4 los hidró!enos provenientes dela!ua d4 el o>í!eno provenientedel a!uae4 el *&H

B-)on productos 'inales de la 'ase luminosade la 'otosíntesis

a4 o>í!eno molecular #4 *&Hc4 *?H/

Bd4

todos e4 nin!uno

BEl ciclo de Calvin es parte de5

a4 'ermentaciónalcohólica #4respiración aeró#ica

c4 'otosíntesis

#4



d4 'ermentaciónláctica e4 nin!una

BN La 'ormación de *&H durante la 'aseluminosa de la 'otosíntesis se conoce como5

a4 'otólisis

#4 'oto'os'orilaciónc4 reducción del *?HU

d4 'i2ación del #ió>ido decar#ono e4 ciclo de Qre#s

B9)i lue!o de un proceso de 'ermentación, seo#tienen B9 moléculas de alcohol etílico,$cuántos *&Hs se consi!uieron%

a4 B9 #4 + c4 Nd4 + e4 *

B@)on productos 'inales de la 'ase citosólicade la respiración aeró#ica5

a4 *?H/ #4 =*?/

c4 *&Hs d4 alcoholetílico d4 acetilcoenzima *

: iclodel

a4 COB

#4 : =*?/B

c4 : *?/B

d4 + *?H/B e4 *