Anabolismo auttrofo Fotosntesis y Quimiosntesis Fotosntesis H 2

Anabolismo autótrofo Fotosíntesis y Quimiosíntesis

Fotosíntesis H 2 X + Y Fotosíntesis oxigénica Proceso X = O 2 Y = CO 2, sales minerales y nitratos Metafitas y algas verdes: Seres clorofilas a y b y carotenoides (carotenos y xantofilas) Algas rojas y cianobacterias: clorofila a, ficocianina y ficoeritrina Algas pardas: clorofilas a y carotenoides (xantofilas) H 2 Y + X Fotosíntesis anoxigénica X = S, . . . Y = sales minerales y nitratos Bacterias verdes del azufre, púrpuras sulfúreas y no sulfúreas: bacterioclorofila Arqueobacterias: bacteriorrodopsina

Fotosíntesis oxigénica Reacción general: H 2 O + CO 2+ Luz + clorofila 6 H 2 O + 6 CO 2+ Luz + clorofila (CH 2 O) + O 2+ H 2 O C 6 H 12 O 6+ 6 O 2+ 6 H 2 O Etapas: Fase lumínica: fotolisis del agua y fotofosforilación; obtención de energía, moléculas reductoras y oxígeno. En las membranas de los tilacoides del cloroplasto Fase oscura: ciclo de Calvin; obtención de materia orgánica. En el estroma del cloroplasto

Potencial redox electropositivo Potencial redox electronegativo Los fotosistemas Antena: pigmentos (clorofilas, carotenos, xantofilas, . . . ), lípidos y proteínas. Centro de reacción (P) P D A D, dador de e- P, pigmento: clorofila A, aceptor de ea y proteínas FS H 2 O λ = 680 nm Q II FS Plastocianina λ = 700 nm X I

Fase lumínica de la fotosíntesis Potencial redox (m. V) -800 2 NADP 2 H -600 X 4 e- Fd -400 -200 Q 0 4 H+ 200 400 O 2 1000 4 e- Pc 4 e. H 2 O Mn 4 e- b 6 -f 4 e- 600 800 PQ 4 e- 4 e. ATP Z Nr 2 NADP 4 e 4 e- FSI luz FSII luz Dirección del flujo de electrones

Rendimiento de la fase lumínica Proceso no cíclico Gasto: 2 moléculas de agua Luz 2 moléculas de NADP 1 molécula de ADP + Pi Rendimiento: 2 moléculas de NADP 2 H 1 molécula de ATP Proceso cíclico Gasto: Luz 1 molécula de ADP + Pi Rendimiento: 1 molécula de ATP

Fotofosforilación H+ H+ 2 NADP Luz 2 NADP 2 H 4 e- 4 H+ ATP estroma ADP + Pi Q 4 e Fd FSII 4 e 4 e FSI PQ 4 e 4 e 4 e. PC Z 4 eb 6 -f 4 e 4 H+ H 2 O O 2 H+ H+ H+ membrana del tilacoide partícula F espacio tilacoidal

Fase oscura de la fotosíntesis. Ciclo de Calvin • No requiere luz • Utiliza el NADP 2 H y el ATP obtenidos en la fase lumínica • Se obtiene materia orgánica a partir de materia inorgánica (CO 2) mediante reducción • Sucede en el estroma del cloroplasto • La materia orgánica se almacena o se distribuye al resto de la planta

Ciclo de Calvin-Benson 6 CO 2 12 ADP 12 ác. 1, 3 difosfoglicérico (3 C) 6 ribulosa bifosfato (5 C) 6 ATP 12 ác. 6 fosfoglicérico (3 C) ribulosa bifosfato carboxilasa 6 ADP + Pi 12 NADP 2 H 12 Pi 12 gliceraldehido 3 P (3 C) 4: 5 C 2: 4 C 2: 7 C 2: 3 C 2: 6 C 2: 3 C 4: 3 C 6: 3 C Fructosa 6 P Glúcidos y materia orgánica

Modificaciones del ciclo de Calvin Fotorrespiración: ambiente cálido y seco. Cierre de estomas para evitar la pérdida de agua, con acumulación de O 2 y escasez de CO 2. La rubisco oxida la ribulosabifosfato CO 2 Estoma abierto O 2 ribulosa bi. P + O 2 rubisco ciclo de oxidación Calvin O 2 células estomáticas con cloroplastos CO 2 Estoma cerrado CO 2 + otros productos orgánicos oxidación ác. Fosfoglicérico (3 C) + ác. Fosfoglicólico (2 C) cloroplasto peroxisoma

Plantas C 4. Ruta de Hatch-Slack Otra adaptación a climas cálidos y secos: cereales y caña de azúcar. En éstas, la fijación de CO 2 se lleva a cabo en células perivasculares. Estas células están cubiertas por células del mesófilo que bombean CO 2 a las células perivasculares. CO 2 oxalacético (4 C) NADP 2 H RUTA DE HATCH-SLACK NADP Célula del mesófilo AMP málico (4 C) ATP pirúvico (3 C) málico (4 C) pirúvico (3 C) CO 2 NADP Célula perivascular fosfoenolpirúvico (3 C) NADP 2 H Ru bi. PCalvin Plantas crasuláceas: cactus. Ambientes muy secos. Se abren por la noche. azúcares Fijan el CO 2 en forma de málico en una vacuola

Factores que influyen en la fotosíntesis favorables: • Concentración de CO 2. • Intensidad lumínica (excepto fotooxidación). • La cantidad de agua. desfavorables: • Concentración de O 2. otros: El color de la luz La temperatura. Cada especie muestra su intervalo óptimo con suficiente luz y CO 2.

Fotosíntesis anoxigénica No se produce O 2 sino otras sustancias. Utiliza una molécula distinta del agua como donante de electrones (poder reductor) y obtener materia orgánica a partir de materia inorgánica. Bacterias verdes del azufre. Utilizan SH 2 O H 2. Desprenden S. Bacterias púrpuras del azufre. Utilizan SH 2. Acumulan el S en su interior. Bacterias púrpuras no del azufre. Utilizan moléculas orgánicas sencillas (pirúvico, láctico, etc. ). Proceso: etapa lumínica: lumínica sólo fotosistema I en la membrana. Similar a la etapa cíclica para obtener ATP y acíclica para formar NAD 2 H. etapa oscura: similar a la vista.

Importancia biológica de la fotosíntesis • Importancia evolutiva: se había agotado la materia orgánica. • Aparición de la fotosíntesis anoxigénica. • Aparición del fotosistema II. Fotolisis del agua y liberación de oxígeno. • Formación de ozono. Filtración de radiaciones y salida de seres vivos a la superficie. • Utilización de la fuente energética más abundante. • Soporte de la vida en la Tierra.

NO 3 - NO 3 ATP ADP+Pi NADP 2 H NADP Microorganismos quimiosintéticos NO 2 ATP ADP+Pi NADP 2 H NADPD NH 3 aminoácido NH 3 CICLO DE CALVIN En el estroma de las células fotosintéticas aminoácido

Incorporación del Nitrógeno atmosférico Eucariotas no Bacterias heterótrofas N 2 Cianobacterias; libres o energía asociadas a hongos: líquenes Bacterias heterótrofas como Azotobacter (O 2) o Clostridium (sin O 2) simbiosis nitrogenasa NH 3 Rhizobium – leguminosas. Importancia ecológica

Anabolismo heterótrofo Obtención de moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas orgánicas simples. En autótrofos a partir del ciclo de Calvin o bien de reacciones comunes a los heterótrofos. En heterótrofos, las toman del medio como monómeros y forman los polímeros a partir de ellos. Rutas metabólicas que, en general, son inversas a las del catabolismo

Anabolismo de Glúcidos: gluconeogénesis ADP ATP fructosa di P fructosa 6 P Pi triosas P ADP ATP glucosa 6 P glucosa Pi CO 2 GDP+Pi ac. fosfoenolpirúvico GTP ADP+Pi ác. oxalacético 4 C ATP NAD 2 H ác. pirúvico 3 C NAD aá ác. pirúvico 3 C ác. málico ATP NAD CO 2 ADP+Pi NAD 2 H aá ác. oxalacético 4 C La glucosa no puede obtenerse del acetil. Co. A. De los ác. grasos

Anabolismo de glúcidos: glucogenogénesis Almidón (n+1 glucosas) glucógeno (n+1 glucosas) Almidón (n glucosas) glucógeno (n glucosas) UDP-glucosa ADP-glucosa sacarosa Ciclo de Calvin 6 GAP pirúvico UTP glucosa 1 P glucosa 6 P fructosa di P UDP-glucosa UTP glucosa 1 P glucosa 6 P gliceraldehido P glucosa célula vegetal pirúvico ADP ATP gliceraldehido P célula animal

Anabolismo de lípidos: acilglicéridos NADP 2 H NADP CH 3–CH=CH-COSCo. A CH 3–CH 2 -COSCo. A (4 C) H 2 O CH 3–CHOH-CH 2 -COSCo. A ác. graso 6 C 12 C 8 C 10 C acilglicérido NADPH 2 CH 3–CO-CH 2 -COSCo. A pirúvico NAD HS-Co. A NAD 2 H CO 2 acetil. Co. A CO 2 glicerol Lípidos ATP ADP+Pi acetil. Co. A malonil. Co. A CO 2 Glúcidos

Ruta del glioxilato: Glioxisomas en semillas ác. Graso (n C) 2 acetil. Co. A ác. oxalacético n/2 acetil. Co. A ác. succínico cuerpo lipídico glioxisoma glucosa hialoplasma

Quimiosíntesis oxidación XH 2 2 H+ NAD CO 2, NO 2 -, etc. X energía NAD 2 H ADP+Pi ATP glúcidos, lípidos, prótidos, etc. bacterias de la nitrosificación (Nitrosomonas): NH 3 a NO 2 bacterias de la nitrificación (Nitrobacter): NO 2 - a NO 3 bacterias incoloras del azufre: oxidan sulfuros, sulfitos, etc. bacterias del metano: CH 4 a CO 2 bacterias del hidrógeno: H 2 a H 2 O bacterias del hierro: compuestos ferrosos a férricos bacterias del monóxido de carbono: CO a CO 2

Anabolismo de Proteínas y Ácidos Nucleicos • Cada aminoácido tiene su ruta. Difieren entre distintas especies. • Recordar transaminación, desaminación y aminación. • Incorporación de Nitrógeno en autótrofos (aéreo y terrestre). • Aminoácidos esenciales. • Utilización de aminoácidos para otras moléculas: tiroxina, nucleótidos, ciclo tetrapirrólico. . . • Traducción o biosíntesis de proteínas. • Diferentes rutas para cada base nitrogenada. • Intervienen diferentes aminoácidos (ác. Aspártico para uridina y citidina). • Los nucleótidos se sintetizan a partir de la pentosa, el fosfato y la base nitrogenada. • Los ácidos nucleicos mediante los procesos de duplicación (ADN) y transcripción (ARN).