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Composición físico-química de la materia - biología



1.-
a) Los organismos que realizan fotosíntesis componen plantas, algas y cianobacterias, y se denominan autótrofos. Las plantas realizan la fotosíntesis en los tilacoides que se encuentran dentro de los cloroplastos y las algas y cianobacterias también en los tilacoides solo que estos se encuentran en el citoplasma.
Los vegetales poseen pigmentos como clorofila a, clorofila b, clorofila c, clorofila d, bacterioclorofilas, carotenos, xantofilas y ficobilinas; de los cuales la clorofila a y b, carotenos y xantofilas intervienen en la fotosíntesis. La clorofila tiene la función de pigmentar ciertas zonas de una planta favoreciendo la captación de la luz solar desde distintas longitudes de onda.
b)

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c) Etapas foto dependientes son aquellas que dependen de la luz y ocurren entre el espacio tilacoidal y el estroma (fotosistemas 1 y 2) en el cloroplasto, y etapas foto independientes o ciclo de Calvin Benson son aquellas que no dependen de la luz y ocurren en el estroma de los cloroplastos.






Etapas Fotodependientes requieren agua y dióxido de carbono:

Dióxido de carbono + agua + Energía radiante >>>> Azúcar + oxígeno

Energía Radiante + Clorofila + agua + NADP + ADP + P >>>> ATP + NADPH + Oxígeno

Etapas Fotoindependientes requieren ribulosa fosfato para producir azúcar:

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d) Las plantas actúan como una separadora química del agua, es decir usa la energía solar para separa el agua en hidrogeno y oxigeno(concretamente iones H+ que se utilizaran en el proceso de síntesis organica a partir de CO2,i O- que 2O- daran 1 molécula de O2). Por ejemplo
6CO2 + 12H20 >>>> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

e) En la tierra hay desechos organicos y minerales, la atmosfera les proporciona CO2 (monóxido decarbono)y H20 (agua) y a partir de estas moléculas, se unen y forman carbohidratos (glucosa, C6H12O6, si se observa, por cada molécula de carbono hay 1 molécula de agua: 6 carbonos y 6 x H2O= H12O6 y se libera oxigeno, 6 x O2).

f) El catabolismo podra, basicamente, ser aerobio o anaerobio, en función de si los procesos destructivos (oxidativo) requieren o no la presencia de oxígeno.
- Aerobio: Utiliza el oxígeno molecular como último aceptor de electrones. La oxidación se puede considerar completa. (Respiración).
- Anaerobio: Emplea otras moléculas aceptores. La oxidación es parcial o incompleta (Fermentación).




2.-
a-b) Glucólisis

La glucólisis o ruta de Embden-Meyerhof, ocurre en el citosol de la célula. No necesita oxígeno para su realización y se trata simplemente de una secuencia de mas o menos nueve etapas. A lo largo de estas una molécula de glucosa se transforma en dos moléculas de acido pirúvico.
Se produce en todas las células vivas, desde procariotas hasta eucariotas animales y vegetales. Se necesita la energía de 2 moléculas de ATP para iniciar el proceso, pero una vez iniciado se producen 2 moléculas de NADH y 4 de ATP por lo que el balance final es de: 2 NADH y 2 ATP por molécula de glucosa

Glucosa + 2 ADP + 2Pi + 2 NAD+ ==>2 Acido pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 Agua

Oxidación del piruvato:

Ocurre en la intermembrana mitocondrial, es un complejo de reacciones catalizado por un sistema de enzimas. El piruvato difunde hasta la matriz de la mitocondria, cruzando ambas membranas. Cada acido pirúvico reacciona con la coenzima-A, desdoblandose en CO2 y un grupo acetilo de dos carbonos que se une inmediatamente a la coenzima-A formando acetil coenzima-A (acetil CoA) que entrara alciclo de los acido cítrico . En esta reacción se forma un NAD + H2

3C + NAD+ + CoA >>>> CO2 + Acido Acético (Acetil CoA

Ciclo de Kreb’s:

El ciclo de Kreb’s es un proceso que ocurre en el interior de las mitocondrias (organulos energéticos de las células animales formados por una doble membrana), en presencia de oxígeno, mediante el cual se degrada completamente el acetil-CoA a H+ y e- (protones y electrones).
Los diferentes combustibles: hidratos de carbono, grasas y proteínas son transformados por diferentes vías a piruvato (molécula de tres carbonos que es transportada al interior de la mitocondria).
Una vez en el interior de la mitocondria, el piruvato es convertido a acetil-CoA (molécula que entra en el ciclo de Kreb’s) y éste sometido a una serie de reacciones en presencia de oxígeno que dan como resultado su degradación completa en H+ y e-, ademas de dióxido de carbono (tiene que ser eliminado porque en altas concentraciones es perjudicial) y pequeñas cantidades de ATP y transportadores de e- (NADH y FADH). Durante la cadena de reacciones entran en juego muchas enzimas y mediadores metabólicos y los H+ y e- siguen distintos caminos.
Los e- van a la cadena de transporte de electrones. La cadena de transporte de e- se produce por la inclusión de e- en el espacio intermembrana (como hemos dicho anteriormente la mitocondria tiene una doble membrana), creandose así un gradiente electroquímico que hara que en el citocromo III (último) se fosfórale ATP (ADP + Pi) al producir energía el paso de los e- a través de este citocromo. Así es como se produce mayoritariamente la síntesis de ATP. Una vez formado ATP, los e- vuelven al interior de la membrana interna de la mitocondria y son transferidos al oxígeno,pasando de oxígeno atmosférico a oxígeno iónico. Los H+ se unen al oxígeno iónico y forma agua.
Así es como se produce ATP por medio de la vía oxidativa (fosforilación oxidativa) y dependiendo del combustible se producira mas o menos ATP.
Las grasas son las que mas cantidad de ATP pueden producir debido a su mayor cadena de carbonos (mayor número de piruvato para que sean transportados a la mitocondria).

Cadena de transporte de electrones

El Ciclo de Kreb’s se encarga de proporcionar coenzimas reducidas a la mitocondria, las que se dirigen hacia la cadena transportadora de electrones, la cual es una cadena encargada de oxidar dichas coenzimas. La oxidación entre los diferentes complejos, es lo que se conoce como fosforilación oxidativa. Las coenzimas NADH ceden sus H+ al complejo I, mientras que las FADH lo ceden al complejo II; luego, cada una cede sus H+ a la coenzima Q (cabe destacar que el complejo I bombea protones al espacio intermembrana, mientas que el complejo II, no). Después de reducir la coenzima Q, los H+ reducen el complejo III (aquí también hay bombeo de protones al espacio intermembrana). Los H+ reducen al Citocromo C, para luego reducir el complejo IV, que es el último complejo, y se encarga de bombear protones y reducir el O2, por lo que el Oxígeno es el aceptor final de los electrones. La cadena va bombeando protones al espacio intermembrana, lo que genera un gradiente de protones entre el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial. Este gradiente es el que impulsa la síntesis de ATP en el complejo Fo-F1 ATP sintasa.



NADH >>> NAD* + H* + 2e¨

2e¨ + 2H* + 1/2O2 >>>>> Agua

3.-
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4.- Respiración

|Fase |Dónde Ocurre |Materialesiniciales |Materiales finales |
|Glicólisis |Citosol |Glucosa, ATP, ADP |Ac. Pirúvico, ATP |
|Oxidación de piruvato |Intermembrana |NAD*, CoA |CO2, Acido Acético |
|Ciclo de Kreb’s |Matriz Mitocondrial |Acetil CoA, Acido Cítrico |Oxaloacetato, ATP, NADH + H |
|Cadena de Transporte de |Matriz Mitocondrial |NADH, FADH2 |ATP, Agua |
|electrones | | | |


Fotosíntesis


|Serie de Reacciones |Dónde ocurre |Materiales necesarios |Productos Terminales |
|Reacciones fotodependientes |Tilacoides |CO2, Energía Radiante, Agua |Azúcar, ATP, NADPH, O2 |
|Reacciones Fotoquímicas |Tilacoides |NADP+, e¨, H+ |NADPH, ATP |
|Transporte de electrones |Tilacoides |ADP, Pi |ATP, NADP+H |
|Quimiósmosis |Tilacoides | electrones¨ |ATP, H+ |
|Reacciones fotoindependientes |Estroma |ATP, NADPH, RBP |Fosfogliceraldehido, Azúcar o |
| | | |Azúcares |





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