El ATP es un nucleótido que actúa en el metabolismo como molécula energética. Almacena y cede energía, gracias a sus dos enlaces éster-fosfóricos. Se parece en que es un nucleótido, que son las subunidades que forman los ácidos nucléicos formados por un grupo fosfato, una pentosa y una base nitrogenada. Se sintetizan por fosforilación de sustrato o reacción enzimática con ATP-sintetasas.
12.- Define en no más de cinco líneas el concepto de "Metabolismo", indicando su función biológica.
Conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de la célula y que conducen la transformación de unas biomoléculas a otras con el fin de obtener materia y energía para llevar a cabo las funciones vitales.
13.- Indique qué frases son ciertas y cuáles son falsas. Justifique la respuesta:
a) Una célula eucariótica fotoautótrofa tiene cloroplastos pero no tiene mitocondrias. Falso, tiene mitocondrias y cloroplastos ya que se refiere a una célula vegetal
b) Una célula eucariótica quimioheterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos. Verdadero, porque se refiere a una célula animal.
c) Una célula procariótica quimioautótrofa no posee mitocondrias ni cloroplastos. Verdadero, ya que posee otros orgánulos diferentes.
d) Las células de las raíces de los vegetales son quimioautótrofas. Verdadero, ya que su fuente de energía es la desprendida en reacciones químicas.
17.- Explica brevemente si la proposición que sigue es verdadera o falsa. El ATP es una molécula dadora de energía y de grupos fosfatos.
Verdadero, ya que al hidrolizarse se produce la rotura de los enlaces éster-fosfóricos y libera grupos fosfatos y energía.
20.- Esquematiza la glucólisis:
a) Indica al menos, sus productos iniciales y finales. La glucosa se escinde en dos moléculas de ácido pirúvico y la energía liberada se utiliza para sintetizar dos moléculas de ATP.
b) Destino de los productos finales en condiciones aerobias y anaerobias. En la célula eucariota el ácido pirúvico obtenido en la glucólisis entra por transporte activo en la mitocondria, en este proceso se gastan dos moléculas de ATP y ahí se transforma en Acetial-CoA.
c) Localización del proceso en la célula. En el citosol.
21.- Una célula absorbe n moléculas de glucosa y las metaboliza generando 6n moléculas de CO2 y consumiendo O2 .¿ Está la célula respirando ? ¿Para qué? ¿participa la matriz mitocondrial? ¿Y las crestas mitocondriales?.
La célula está realizando la respiración celular para obtener energía.
Si que partcipa en la matriz mitocondrial ya que ahí se produce el ciclos de Krebs y en las crestas mitocondriales también la cadena respiratoria.
22.- ¿Qué ruta catabólica se inicia con la condensación del acetil-CoA y el ácido oxalacético, y qué se origina en dicha condensación? ¿De dónde provienen fundamentalmente cada uno de los elementos? ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?.
El ciclo de Krebs, se origina ácido cítrico, provienen de la glucosa tras la glucólisis donde se convierten en ácido pirúvico, y par entrar en la mitocondria han de sufrir un cambio a Acetil-CoA.
Tiene lugar en la matriz mitocondrial.
27.- Describa el proceso de transporte electrónico mitocondrial y el proceso acoplado de fosforilación oxidativa. Resuma en una reacción general los resultados de ambos procesos acoplados. A la luz de lo anterior, ¿Cuál es la función metabólica de la cadena respiratoria? ¿Por qué existe la cadena respiratoria? ¿Dónde se localiza?.
El trasnporte de electrones en la cadena respiratoria es la última etapa de la respiración. En ella se oxidan coenzimas reducidas (NADH y FADH2), utilizadas para sintetizar ATP.
La fosforilacón oxidativa consiste en añadir un grupo fosfato mediante la reacción química de oxidación de moléculas enregéticas que son transformadas en otras con menos energía. Muchos protones concentrados en un espacio de la célula pasan a otro separado por una membranita. El paso de protones produce la síntesis de ATP, que pasan a través de ATP-asas.
Su función metabólica se denomina catabolismo.
Porque la energía que se libera no puede ser utilizada a no ser que sea en forma de ATP que son los productos que derivan de este proceso.
La respiración se localiza en las mitocondrias.
29.- ¿Cómo se origina el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial interna?
En la cinética enzimática, para que la velocidad de la reacción se mantenga constante es necesario que la concentración de iones no sea muy alta. La sal en contacto con el agua se disocia en pares de iones, lo que afecta a la concetración de iones y en consecuencia a la actividad eléctrica. Esto afecta a su composición tridimensional que ha de ser óptima para que la enzima actue.
32.- Existe una clase de moléculas biológicas denominadas ATP, NAD, NADP: a) ¿Qué tipo de moléculas son ? (Cita el grupo de moléculas al que pertenecen) ¿Forman parte de la estructura del ADN o del ARN?. b) ¿Qué relación mantienen con el metabolismo celular? (Explícalo brevemente).
a) El ATP, NAD y el NADP son del tipo de moléculas oxidadas.
Estas moléculas biológicas no forman parte del ADN o ARN.
b) El ATP almacena y cede energía debido a sus enlaces éster-fosfórico. Se produce durante la fotorrespiración y la respiración celular, procesos anabólicos y catabólicos que forman parte del metabolismo celular.
En el metabolismo, actúan en reacciones de reducción-oxidación y se pueden encontrar en dos formas: como un agente oxidante, que acepta electrones de otras moléculas o como agente reductor para donar electrones donde las reacciones de transferencia de electrones son la principal función del NAD (redox).
El NADPproporciona parte del poder reductor necesario para las reacciones de reducción de la biosíntesis. Interviene en la fase oscura de la fotosíntesis (ciclo de Calvin), en la que se fija el dióxido de carbono (CO2 ); el NADPH+H + se genera durante la fase luminosa.
34.- Balance energético de la degradación completa de una molécula de glucosa.
37.- Indique el rendimiento energético de la oxidación completa de la glucosa y compáralo con el obtenido en su fermentación anaerobia. Explique las razones de esta diferencia.
Se obtiene 38 moléculas de ATP, pero debido al atravesamiento de la membrana en la célula eucariota,se obtienen 36 ATP ya que se gastan dos en este proceso. En la célula procariota por lo tanto se obtienen las 38 moléculas de ATP.
38.- ¿En qué orgánulos celulares tiene lugar la cadena de transporte de electrones , uno de cuyos componentes son los citocromos? ¿Cuál es el papel del oxígeno en dicha cadena? ¿Qué seres vivos y para qué la realizan?.
Tiene lugar en la membrana interna de las mitocondrias de las células eucariotas.
El papel del oxigeno en la respiración aeróbica es que es el agente oxidante. Al reducirse el O2 y aceptar electrones y protones forma agua. Esto sirve para que se realice el catabolismo y obtener energía.
39.- En el ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos:
-¿Qué tipos principales de reacciones ocurren?.
- ¿Qué rutas siguen los productos liberados?.
El ciclo de Krebs es una parte de la respiración celular, es un proceso en el que tienen lugar reacciones catabólicas.
Las principales reacciones que ocurren son de oxidación, la transferencia de diferentes moléculas.
El acetil-CoA se une al ácido oxalacético, se obtienen moléculas de 5 átomos de carbono, pero posteriormente se van a perdr átomos de carbono a lo largo del ciclo.
En el ciclo de Krebs por cada vuelta se obtienen productos que son:
3 ATP, 1 FADH2 y 1 GTP, que posteriormente se van a la cadena respiratoria donde se convertirán en ATP.
42. Importancia de los microorganismos en la industria.
Fermentaciones en la preparación de alimentos y bebidas.
Fermentaciones en la preparación de medicamentos.
Los microorganismos en la industria son de gran importancia por diferentes razones:
En la preparación de alimentos derivados de la leche como son los quesos, el yogurt y el requesón se producen con la fermentación láctica.
La fermentación láctica se forma a partir de la degradación de la glucosa que se forma ácido láctico gracias a diferentes basterias como son la Lactobacillus casei.
También podemos observar que la fermentación pútrica se puede utilizar para producir sabores típicos de algunos alimentos tales como quesos y vinos.
Por otro lado tenemos la preparación de medicamentos gracias a las fermentaciones, esto lo vemos en la fermentación alcohólica que puede dar lugar a muy diferentes productos, como algunos secundarios que producen moléculas orgánicas como la glicerina, el ácido succínico y ácido acético.
43. Fermentaciones y respiración celular. Significado biológico y diferencias.
El significado biológico de la fermentación y la respiración celular es obtener energía en forma de ATP.
Las principales diferencias entre la fermentación y la respiración celular son las siguientes:
1. Cadena transportadoras de electrones
La fermentación no posee cadena transportadora de electrones por lo que no se realiza el ciclo de Krebs y no se produce una oxidación completa mientras que la respiración celular si que tienen cadena transportadora de electrones si se realiza el ciclo que Krebs y si se produce la oxidación completa de la molécula de glucosa.
2. Tipos (según si se utiliza o no el O2)
La fermentación es solo anaerobia es decir que no hay presencia de oxígeno mientras que la respiración celular puede ser aerobia es decir que si que hay presencia de oxígeno o también puede ser anaerobia con sulfatos o nitratos.
3. Cantidad obtenida de ATP
En la fermentación solo se obtienen 2 moléculas de ATP por lo que se rendimiento se muy bajo mientras que en la respiración celular se obtienen 36 o 38 moléculas de ATP por lo que su rendimiento es bastante más elevado.
4. Lugar donde se producen
La fermentación se produce solo en el citosol mientras que la respiración celular se da según: Si estamos hablando de una célula eucariota se produce en el citosol y el la mitocondria pero si hablamos de una célual procariota ocurre en el citosol y en la membrana plasmática.
5. Tipos de fosforilación
En la fermentación se produce una fosforilación a nivel del sustrato mientras que en la respiración celular se produce una fosforilación oxidativa.
6. Tipos de aceptor final
En la fermentación el aceptor final del electrón es una molécular orgánica mientras que en la respiración celular es aceptor final del electrón es una molécula inorgánica.
45. A) la figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria. Identifique las sustancias representadas por los números 1 a 6.
La 1 es ácido pirúvico, la 2 Acetil-CoA, la 3 la 4 y la 5
B) La utilización de la energía liberada por la hidrólisis de determinados enlaces del compuesto 4 hace posible que se lleven a cabo reacciones energéticamente desfavorables. Indique tres procesos celulares que necesiten el compuesto 4 para su realización.
Las reacciones metabólicas están acopladas energéticamente a través del ATP. En el metabolismo celular tienen lugar reacciones que liberan energía y otras que la consumen (en el catabolismo se libera energía y en el anabolismo se consume). Estos procesos energéticos no tienen por qué ocurrir al mismo tiempo ni en el mismo lugar en la célula. Por lo tanto, debe existir un mecanismo que almace y transporte esa energía desde los lugares donde se libera a los lugares donde se consume. Este mecanismo se base en la formación y posterior ruptura de enlaces químcos que almacenan y liberan gran cantidad de energía. Estos enlaces se denominan enlaces de alta energía. El ATP (adenosín trifosofato) es una molécula de gran importancia biológica, no sólo como coenzima, sino también por la energía bioquímica que es capaz de almacenar en sus dos enlaces esterfosfóricos. Al romperse estos enlaces mediante hidrólisis, liberan cada uno 7,3 Kcal/mol: ADP AMP Pi enrgía (7,3 Kcal/mol) ATP ADP Pi energía (7,3 Kcal/mol). La hidrólisis del ATP es un proceso espontáneo, lo que permite acoplar esta reacción exergónica a procesos o reacciones endergónicas, es decir, que necesitan un aporte energético. El acoplamiento de reacciónes tiene lugar a través de enzimas que hacen posible la reacción global.
C) En el esquema, el compuesto 2 se forma a partir del compuesto 1 , que a su vez, proviene de la glucosa. ¿Sabría indicar otra sustancia a partir de la cual se pueda originar el compuesto 2?
El acetil-CoA se puede obtener, además de a partir delácido pirúvico obtenido en la glucolisis, de la degradación de los ácidos grasos a través de la ruta metabólica conocida como oxidación de los ácidos grasos.
48. a) El esquema representa un a mitocondria con diferentes detalles de su estructura. Identifique las estructuras numeradas 1 a 8.
1.- Matriz mitocondrial.
2.- Cresta mitocondrial.
3.- Ribosoma
4.- Membrana interna.
5.- Membrana externa.
6.- Espacio intermembrana.
7.- ATP- sintetasa.
8.- Proteínas de cadena respiratoria.
b) Indique dos procesos de las células eucariotas que tengan lugar exclusivamente en las mitocondrias y para cada uno de ellos establezca una relación con una de las estructuras indicadas en el esquema.
1.- El ciclo de Krebs se de en matriz mitocondrial.
2.- Transpore de electrones en la cadena respiratoria que se da en las crestas mitocondriales.
c) Las mitocondrias contienen ADN. Indique dos tipos de productos codificados por dicho ADN.
La molécula de ADN mitocondrial es circular bicatenaria y diferente del ADN nuclear. Existen 37 genes mitocondriales que codifican 13 proteínas, que son subunidades de la ATP-sintetasa y de los complejos proteicos de la cadena respiratoria.
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