2.1.1 Anabolismo
2.1.1.1 Síntesis de proteínas ARN
2.1.1.1.1 Transcripción
2.1.1.1.2 Transducción
2.1.1.2 Fotosíntesis
2.1.1.2.1 Fase luminosa
2.1.1.2.2 Fase obscura (ciclo de Calvin)
2.1.1.2.3 Ecuación neta
2.1.2 Catabolismo
2.1.2.1 Respiración
2.1.2.1.1 Anaerobia
2.1.2.1.1.1 Glucolisis
2.1.2.1.1.2 Fermentación
2.1.2.1.2 Aerobia
2.1.2.1.2.1 Ciclo de Krebsy cadena respiratoria
2.2. Reproducción
2.2.1. Mitosis
2.2.1.1. Bipartición
2.2.1.2 Gemación
2.2.1.3 Esporulación
2.2.2 Meiosis
2.2.2.1 Gametogénesis
E.P.O. 121
PROFESORA RESPONSABLE: MA. TERESA VARGAS FLORES PROFESORAS COLABORADORAS: VERONICA ARACELI GUERRERO PINEDA y MARCELINA MARTINEZ BARRETO
El
ser humano desde sus orígenes, ha tratado de entender y explicar los fenómenos
naturales es por esto que en esta unidad se trata de que el alumno logre
apropiarse del conocimiento que le permita conocer, entender y explicar el metabolismo celular y los procesos
implicados en el aporte de energía contenido en los alimentos, especialmente en
la glucosa, debido a que es la fuente principal de energía para la mayoría de
los seres vivos. aunado a lo anterior
los alumnos aumentaran su léxico científico y técnico para explicar fenómenos
como el crecimiento, la transferencia de energía y la predisposición
genética a ciertas enfermedades.
El cloroplasto es la unidad estructural donde se realiza la fotosíntesis
es de forma oval o similar a un disco y mide 4 – 6 µm de diámetro y de 1 – 5 µm
de largo. Dependiendo del pigmento o sustancia que pueda contener tenemos a los
leucoplastos (blancos) amiloplastos (almidón) y cloroplastos (verdes) entre
otros
2.1 METABOLISMO
El origen del termino metabolismo viene del griego metabolé, que significa
cambio, transformación. de forma
practica y en definición científica se conoce al metabolismo celular
como la suma de todas las reacciones químicas que ocurren en una célula.
Algunas
reacciones pueden estar acopladas y formar vías metabólicas, ya sea para la
síntesis de nuevas moléculas (
anabolismo ) o para la degradación de las mismas ( catabolismo ).
Los seres vivos requieren de energía
para vivir, desde el organismo mas
pequeño (unicelulares) hasta los mas grandes de todos los organismos
(pluricelulares) realizan actividades y funciones dependientes de energía que
es transformada en cada proceso vital de los seres vivos. al ocurrir las transformaciones de energía
esta se puede perder en el ambiente a manera de calor hasta que finalmente se
ha transferido y/o transformado toda la energía durante el proceso.
el flujo de energía es unidireccional, no es reciclable, por lo que
existe la necesidad de una fuente máxima de energía que es el sol, estrella
amarilla que se encuentra en el centro del sistema solar y que sustenta todas
las formas de vida en nuestro planeta por medio de el proceso de la fotosíntesis
además de que determina los climas de los diferentes ecosistemas.
2.1.1 ANABOLISMO
INTRODUCCION (VERONICA ARACELI
GUERRERO PINEDA)
El anabolismo o biosíntesis es
una de las dos partes del metabolismo, encargada de la síntesis o bioformación
de moléculas orgánicas (biomoléculas) más complejas a partir de otras más
sencillas o de los nutrientes, con requerimiento de energía (reacciones endoérmicas),
al contrario que el catabolismo.
La palabra anabolismo se originó
del griego Ana que significa arriba.
Aunque anabolismo y catabolismo
son dos procesos contrarios, los dos funcionan coordinada y armónicamente, y
constituyen una unidad difícil de separar.
El anabolismo es el responsable
de:
* La fabricación
de los componentes celulares y tejidos corporales y por tanto del crecimiento.
* El almacenamiento
de energía mediante enlaces químicos en moléculas orgánicas (ATP).
Las células obtienen la energía del medio ambiente mediante
tres tipos distintos de fuente de energía que son:
* La fotosíntesis
en las plantas, gracias a la luz solar.
* Otros compuestos
orgánicos como ocurre en los organismos heterótrofos.
* Compuestos
inorgánicos como las bacterias quimiolitotróficas que pueden ser autótrofas o
heterótrofas.
El anabolismo se puede clasificar académicamente según las
biomoléculas que se sinteticen en:
* Replicación o
duplicación de ADN.
* Síntesis de ARN.
* Síntesis de
proteínas.
* Síntesis de
glúcidos.
* Síntesis de
lípidos.
Cuatro son las reglas que siguen las células para la
síntesis de proteínas y ácidos nucleicos:
1. Las proteínas y
los ácidos nucleicos están compuestos por un número limitado de subunidades: en
el caso de las proteínas, son 20 los aminoácidos que constituyen estas
subunidades, mientras que sólo cuatro bases nucleicas son utilizadas para
construir el RNA o el DNA.
2. Durante el
proceso de polimerización, las subunidades son añadidas una a una: el el caso
de las proteínas, la síntesis empieza en el grupo NH2 del aminoácido inicial y
continua hasta el -COOH del aminoácido terminal; en el caso de los ácidos
nucleícos, la síntesis comienza por el extremo 5' y prosigue hasta el extremo
3´.
3. Cada cadena
tiene un punto específico de iniciación y el crecimiento procede en una
dirección hasta una terminación también especificada. Esto requiere unas
señales de inicio y de fin.
4. El producto
sintético primario no es usualmente empleado como tal sino que es modificado.
Mediante una serie de enzimas, las cadenas de polímeros experimentan una serie
de transformaciones (rotura, unión a otra cadena, entrecruzamiento, etc)
2.1.1.1. SINTESIS DE
PROTEINAS
Describir la síntesis de proteínas y del DNA dentro de una
célula es como describir un círculo: el DNA dirige la síntesis del RNA; el RNA
dirige la síntesis de proteínas y, finalmente, una serie de proteínas
específicas catalizan la síntesis tanto del DNA como del RNA.
Las instrucciones para construir las proteínas están
codificadas en el DNA y las células tienen que traducir dicha información a las
proteínas. El proceso consta de dos etapas:
2.1.1.1.1 TRANSCRIPCION:
La transcripción
es el proceso durante el cual la información genética contenida en el DNA es
copiado a un RNA de una cadena única llamado RNA-mensajero. La transcripción es
catalizada por una enzima llamada RNA-polimerasa. El proceso se inicia
separándose una porción de las cadenas de DNA: una de ellas, llamada hebra
sentido es utilizada como molde por la RNA-polimerasa para incorporar
nucleótidos con bases complementarias dispuestas en la misma secuencia que en
la hebra anti-sentido, complementaria de la hebra sentido inicial. La única
diferencia consiste en que la timina del DNA inicial es sustituída por uracilo
en el RNA mensajero. Así, por ejemplo, una secuencia ATGCAT de la hebra sentido
del DNA inical producirá una secuencia UACGUA.
Además de las
secuencia de nucleótidos que codifican proteínas, el RNA mensajero copia del
DNA inicial unas regiones que no codifican proteínas y que reciben en nombre de
intrones. Las partes que codifican proteínas se llaman exones. Por lo tanto, el
RNA inicialmente transcrito contiene tanto exones como intrones. Sin embargo,
antes de que abandone el núcleo para dirigirse al citoplasma donde se
encuentran los ribosomas, este RNA es procesado mediante operaciones de
"corte y empalme", eliminándose los intrones y uniéndose entre sí los
exones. Este RNA-m maduro es el que emigra al citoplasma. Un único gen puede
codificar varias proteínas si el RNA-m inicial puede ser cortado y empalmado de
diversas formas. Esto ocurre, por ejemplo, durante la diferenciación celular en
donde las operaciones de corte y pegado permite producir diferentes proteínas.
Además de
utilizarse como molde para la síntesis del RNA-m, el DNA también permite la
obtención de otros dos tipos de RNA:
1. El RNA de
transferencia (t-RNA) que se une específicamente a cada uno de los 20
aminoácidos y los transporte al ribosoma para incorporarlos a la cadena
polipeptídica en crecimiento.
2. El RNA
ribosómico (r-RNA) que conjuntamente con las proteínas ribosómicas constituye
el ribosoma.
2.1.1.1.2
TRADUCCION:
El m-RNA maduro
contiene la información para que los aminoácidos que constituyen una proteína
en vayan añadiendo según la secuencia correcta. Para ello, cada triplete de
nucleótidos consecutivos (codón) especifica un aminacido. Dado que el m-RNA
contiene 4 bases, el número de combinaciones posibles de grupos de 3 es de 64,
número más que suficiente para codificar los 20 aminoácidos. De hecho, un
aminoácido puede ser coficado por varios codones.
La síntesis de
proteínas tiene lugar de la manera siguiente:
*
Iniciación: Un factor de iniciación, GPT y metionil-tRNA[Met] forman un complejo
que se une a la subunidad ribosómica grande. A su vez, el m-RNA y la subunidad
ribosómica pequeña se unen al encontrar esta última el codón de iniciación que
lleva el primero. A continuación ambas subunidades ribosómicas se unen. El
metionil-tRNA[met] está posicionado enfrente del codón de iniciación (AUG). El
GPT y los factores de iniciación de desprenden quedando el tRNA[Met] unido al
ribosoma.
*
Elongación: Un segundo aminoacil-tRNA (en el ejemplo Phe-tRNa[Phe]) se coloca
en la posición A de la subunidad grande del ribosoma. Un complejo activado por
GPT se ocupa de formar el enlace peptídico quedando el peptido en crecimiento
unido al aminoacil-tRNA entrante. Al mismo tiempo, el primer t-RNA se separa
del primer aminoácido y del punto P del ribomosa.
El
ribosoma se mueva un triplete hacia la derecha, con los que el
peptidil-tRNA[Phe] queda unido al punto P que había quedado libre. Un tercer
aminoacil-tRNA (en el ejemplo Leu-tRNA[Leu]) se coloca en la posición A y se
repite el proceso de formación del enlace peptidico, quedando el peptido en
crecimiento unido al Leu-tRNA[Leu] entrante. Se separa el segundo t-RNA del
segundo aminoacido y del punto P del ribosoma.
*
Terminación: el m-RNA que se está traduciendo lleva un codón de terminación
(UAG). Cuando el ribosoma llega a este codón, la proteína ensamblada es
liberada y el ribosoma se fragmenta en sus subunidades quedando listo para un
nuevo proceso.
En el proceso
que acabamos de describir, el ribosoma se desplazaba a lo largo de una hebra de
m-RNA leyendo los tripletes de uno en uno. La síntesis de proteínas progresa a
razón de 15 aminoácidos/segundo. Dada la longitud del m-RNA, varios ribosomas
pueden ir leyendo codones y sintetizando proteínas. El conjunto se denomina
poliribosoma.
A partir del
anterior proceso se puede definir como gen un conjunto de nucleótidos de una
molécula de DNA que sirve como molde para la producción de una proteína o una
familia de proteínas si se producen operaciones de corte y empalme en el RNA.
Como usualmente una proteína tiene entre 100 y 1000 aminoacidos, el m-RNA
maduro contendrá entre 300 y 3000 nucleótidos. El tamaño del gen dependerá, de
los intrones que tenga.
2.1.1.2
FOTOSINTESIS: (MARCELINA MARTINEZ BARRETO)
INTRODUCCION
Los organismos fotosintéticos
como las algas y las plantas acuáticas y terrestres tienen en sus células
organélos característicos, los cloroplastos.
Aunque los procariontes fotosintéticos no tienen
verdaderos cloroplastos disponen de cromatóforos que realizan la misma función.
Están formados por una doble
membrana que contiene el estroma (semilíquido formado por ADN circular, H2O,
enzimas y ribosomas). La membrana interna se pliega y forma vesículas aplanadas
llamadas tilacoides y la agrupación de varios tilacoides recibe el nombre de
grana. En la superficie de estos se encuentra el pigmento característico de
todas las células fotosintéticas – la clorofila -.
Esta es la responsable de absorber las
longitudes de onda del espectro visible en especial la luz violeta, azul y
roja. A continuación se observa la formula química de la clorofila
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA
Es una molécula compleja formada
por un anillo de porfirina y al centro un átomo de Mg (responsable de que pueda
absorber la energía de la luz) y una cadena lateral de hidrocarbonos hace a las
moléculas que la forman ser no polares y ancla la clorofila en la membrana del
cloroplasto.
Químicamente existen diferentes
tipos de clorofilas esto hace que la longitud de onda de la luz reflejada en la
clorofila de cada tipo tenga un color diferente.
Clorofila A tiene un grupo
funcional carbonilo ( - CHO) y un color verde brillante.
Clorofila B tiene un grupo funcional
metílico ( - CH3) y un color verde amarilloso.
Ambos tipos de clorofila, otros
pigmentos, enzimas y receptores de e- forman diferentes sistemas de
captación de luz que reaccionan a diferentes longitudes de onda. Por ejemplo el
fotosistema I está asociado a la clorofila A que absorbe longitudes de onda de
700nm y el fotosistema II a la clorofila
B que absorbe una longitud de onda de 680nm.
Esta energía lumínica la
aprovechan los organismos llamados autótrofos – fotosintéticos para realizar el
proceso de fotosíntesis (Serie de
reacciones fotoquímicas) en el que a partir del dióxido del carbono y agua
forman glucosa y oxigeno libre.
La ecuación general para este
proceso es:
O2+ CO2 + H2O ---------- luz
solar -------> C6 H12 O6 Cloroplasto.
La fotosíntesis se lleva a cabo
en 2 tipos de reacciones, las luminosas que dependen de la luz y otras
independientes de la luz (Ciclo de Calvin) En las luminosas se necesita de la
energía solar para excitar a la clorofila para obtener ATP y NADPH necesarios
para las reacciones de fase obscura es decir para transformar moléculas de CO2
atmosférico en carbohidratos.
A continuación se explicara
detalladamente este proceso.
2.1.1.2.1 FASE LUMINOSA Y
2.1.1.2.2 FASE OBSCURA
Al
incidir luz sobre el fotosistema II, en un centro reactivo, la "molécula
de clorofila captura su energía, que causa que uno de sus electrones sea
transferido a un estado energético más alto. El electrón energizado es
transferido a su vez a un aceptor primario y es reemplazado por un electrón,
obtenido del rompimiento de la molécula de agua. El oxígeno que queda libre se
asocia con otro para difundirse a la atmósfera. Una parte de la energía de los
electrones energizados se utiliza para fosforilar a las moléculas de ADP para
formar ATP y otra, para reducir las moléculas de nicotinadenin dinucleótido
fosfato (NADP+) y formar NADPH.
Entre
los fotosistemas I y II existen cadenas de transporte de electrones. El
electrón energizado aceptado por el fotosistema II, pasa de un portador a otro
en la cadena, perdiendo energía en cada paso. Esta energía no se pierde sino
que es utilizada para la activación de la bomba de protones, que forma un
gradiente de protones a través de la membrana del tilacoide hacia el espacio
tilacoidal para la síntesis de ATP Los protones son acumulados en el espacio
tilacoidal al mismo tiempo que las moléculas de agua son rotas. Como los
protones son iones de hidrógeno el pH en el espacio tilacoidal, cae a 5
comparado con el pH del estroma, que es de 8. Esta diferencia de pH de 3
significa que la concentración de iones de hidrógeno difiere en 1, 000 veces.
La
membrana del tilacoide es impermeable a los iones de hidrógeno. Éstos
solamente pueden pasar por medio de canales formados por la enzima ATP
sintetaza. Por medio de procesos de difusión a favor del gradiente los iones de
hidrógeno pasan por los canales de ATP sintetasa para fosforilar al ADP.
Muchos
procariontes sólo tienen un fotosistema: el fotosistema II (si bien fue el
primero en la evolución, fue el segundo en descubrirse, de allí la denominación
de II). Los eucariontes usan el fotosistema II, además del fotosistema I.
Las
reacciones "independientes de la luz" utilizan el ATP y NADPH,
obtenidos de las reacciones luminosas para formar carbohidratos. Estas
reacciones ocurren en el estroma y son conocidas como Ciclo de Calvin – Benson
o de los tres carbonos (C3). Los varios procesos del ciclo están divididos en
tres fases: 1. captación de carbono, 2. reducción de carbono y 3. recuperación
de ribulosa difosfato abreviada RuBP
1.
En
la captación de carbono ocurre una reacción sencilla en la que una molécula de
CO; reacciona con una molécula de cinco carbonos (RuBP) que ha sido
fosforilada. Esta reacción es catalizada en la superficie de las membranas
tilacoideas por la enzima RuBP carboxilasa, probablemente la proteína más
abundante del mundo y conocida como rubisco.
El producto de esta reacción
posee seis carbonos y, debido a que es inestable, se rompe inmediatamente formando
dos moléculas de fosfoglicerato (PGA) con tres carbonos cada una. Las plantas
que fijan el carbono de esta manera C3.
2.
En
la reducción del carbono ocurren reacciones, mismas en las que la energía
obtenida, a partir del ATP y NADPH |de las reacciones luminosas), es usada para
convertir el PGA en moléculas de glice-raldehído con tres fosfatos (G3P). Estas
moléculas son precursoras de la glucosa y la fructuosa.
3.
Para
la regeneración del RuBP se utilizan diez de las moléculas de G3P (para dar un
total de 30 carbonos). A partir de 10 reacciones se reacomodan los 30 carbonos
en seis moléculas de ribulosa fosfato, cada una de las cuales se fosforila,
utilizando ATP para obtener de nuevo el RuBP necesario para continuar el ciclo.
IMPORTANCIA
DE LA FOTOSÍNTESIS
Los organismos fotosintéticos son
la base de todas las cadenas y redes alimenticias ya que entre los organismos
autótrofos y los heterótrofos se establece una relación de transferencia de
materia y energía que es vital para el metabolismo de todos los seres vivos.
También cambiaron la atmosfera
primitiva que era de tipo reductor, es decir rica en hidrogeno, y paso a ser
rica en oxigeno. Además de que proporcionan oxigeno para los organismos que
realizan una respiración aerobia. También
absorben el CO2 que
para la humanidad se ha convertido en un contaminante.
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA
muy interesante la información, es un ejemplar que me ayudo a resolver muchas dudas.
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