1.- ¿Qué es el ATP? ¿Qué misión fundamental cumple en los organismos? ¿En qué se parece(químicamente a los ácidos nucleicos? ¿Cómo lo sintetizan las células (indicar dos procesos).
El ATP es una coenzima (cofactor orgánico) de transferencia, lo que significa que transporta radicales (grupos fosfato) para cederlos a otras moláculas. Su función consiste en almacenar y obtener energía en estos enlaces. Se parecen químicamente a los ácidos nucleicos ya que esta molécula se trata de un nucleótido (Adenosín trifosfato), compuesto por ribosa, adenina y tres grupos fosfato. En las células se puede sintetizar ATP por medio de dos procesos:
-Fosforilación a nivel de sustrato, al romperse enlaces.
-Reacción enzimática con ATP-sintetasas, que son atravesadas por un flujo de protones. Ocurre en la crestas mitocondriales y en los tilacoides de los cloroplastos.
2.- Define en no más de cinco líneas el concepto de "Metabolismo", indicando su función biológica.
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que se producen en la célula a fin de obtener materia y energía para realizar las funciones vitales. Estas reacciones son catalizadas por unas sustancias denominadas enzimas. Según el tipo de reacciones que tengan lugar , se divide en catabolismo (si se libera energía: respiración y fermentación celular) y anabolismo (si se gasta energía: fotosíntesis y quimiosíntesis). Además, según el tipo de organismo que lo realice, el metabolismo será autótrofo (El CO2 en la fuente de energía) o heterótrofo (Si la fuente es materia orgánica).
3.- 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 ambos porque las células vegetales respiran y hacen la fotosíntesis.
b) Una célula eucariótica quimioheterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos.
Verdadero, ya que estas son las células animales, que solo realizan la respiración celular.
c) Una célula procariótica quimioautótrofa no posee mitocondrias ni cloroplastos.
Verdadero, ya que se trata de bacterias que no poseen estos orgánulos.
d) Las células de las raíces de los vegetales son quimioautótrofas.
Verdadero, ya que no llevan a cabo la fotosíntesis al no recibir la luz del sol.
4.- 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 se encarga de transportar energía almacenada en los radicales (grupos fosfato) y cederla a otras moléculas, como ocurre por ejemplo en la respiración celular.
5.- Esquematiza la glucólisis: a) Indica al menos, sus productos iniciales y finales. b) Destino de los productos finales en condiciones aerobias y anaerobias. c) Localización del proceso en la célula.
6.- 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 respirando ya que por cada glucosa se obtienen 6 moléculas de CO2. Dos al finalizar la glucólisis, y otras dos por cada vuelta en el ciclo de Krebs (4). La finalidad es obtener energía suficiente para realizar las funciones vitales. Participa la matriz mitocondrial porque al atravesarla se libera el CO2, mencionado anteriormente. Participan las crestas mitocondriales, ya que es donde se produce el segundo proceso de la respiración celular: la cadena transportadora de electrones.
7.- ¿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?.
Se inicia el Ciclo de Krebs. El ácido pirúvico se transforma en acetil-CoA, que entra en el ciclo condensándose junto al ácido oxalacético, dando ligar al ácido cítrico. Esta ruta catabólica tiene lugar en la matriz mitocondrial (si se trata de una célula eucariota) o el citosol (si se trata de una célula procariota).
8.- 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?.
Al finalizar el ciclo de Krebs, por cada vuelta se habrán obtenido 3 NADH, 1 FADH y 1 AGP. Estas coenzimas resultantes no pueden utilizarse como fuente de energía, sino que antes han de transformarse en ATP. Para ello, tras dicho ciclo, estas sustancias pasan a la membrana mitocondrial interna para comenzar la segunda etapa de la respiración celular: La cadena transportadora de electrones.
Los electrones son transportados a través de un complejo de seis proteínas ( I, II, III, IV, ubiquinona y citocromo). A su vez, los protones vuelven a la matriz mitocondrial y atraviesan unas enzimas denominadas ATP-sintetasas, El movimiento da lugar a la formación de ATP. Dos por cada FADH y tres por cada NADH. A este último proceso se le conoce como fosforilación oxidativa. Por lo tanto, se deduce que la función de la cadena transportadora de energía es obtener ATP (36 en células eucariotas y 38 en procariotas) Esta cadena existe para que la respiración celular sea eficaz y se pueda obtener de ella energía, y se localiza en el espacio intermembranoso mitocondrial.
9.- ¿Cómo se origina el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial interna?
Debido al transporte de electrones en la cadena transportadora, donde pierden energía por lo que salen protones al exterior y atraviesan las ATP-sintetasas.
10.- 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).
Son moléculas oxidadas (coenzimas.) No forman parte de ADN ni ARN, sino que constituyen la parte no protéica de las enzimas (cofactor)
Se relacionan con el metabolismo celular en que son las moléculas que almacenan y transportar la energía liberada en las reacciones que lo conforman.
11.- Balance energético de la degradación completa de una molécula de glucosa.
Durante la glucólisis, una molécula de glucosa da lugar a dos moléculas de ácido pirúvico, y durante en proceso se obtienen 2 ATP y 2 NADH (de los cuales se obtendrán 6 ATP). A continuación, si se trata de una célula eucariota, en el paso del ácido pirúvico a la matriz mitocondrial ( transformándose en Acetil-CoA. ) se invierten 2 ATP. Así mismo se liberan 2 NADH en el paso a acetil-CoA. (equivalentes a 6 ATP tras la cadena transportadora) Seguidamente, por cada vuelta en el ciclo de Krebs se obtienen 3 NADH (Que darán lugar en la cadena transportadora de electrones a 9 ATP), 1 FDH (que dará lugar en la cadena tansportadora de electrones a 2 ATP) y 1 GTP (que equivale a 1 ATP). Ya que por cada glucosa se obtienen dos ácidos pirúvicos, habrán dos vueltas en el ciclo de Krebs, por lo que finalmente se obtendrán 24 ATP (12 x 2), a los que se le sumarán los 8 provenientes de la glucólisis, y los 6 del paso de ácido pirúvico a acetil-CoA (previo al ciclo de Krebs) En total obtenemos 38 ATP, aunque si la célula es eucariota habrá perdido 2 ATP al pasar a la membrana mitocondrial, y en ese caso se obtendrán 36 ATP.
12.- Indique el rendimiento energético de la oxidación completa de la glucosa y compárelo con el obtenido en su fermentación anaerobia. Explique las razones de esta diferencia.
En una oxidación completa de la glucosa se obtienen 36-38 ATP. En cambio, en una fermentación sólo se obtienen 2 ATP, ya que no existe ni ciclo de Krebs ni cadena transportadora de electrones en este proceso, por lo que solo se obtienen los 2 ATP provenientes de la glucólisis. Las coenzimas resultantes por su parte, son reutilizadas para volver a participar en dicho proceso en su forma oxidada.
13.- ¿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?.
Esta cadena se produce en las crestas mitocondriales (mitocondrias). El oxígeno es la molécula aceptora de electrones, y esta cadena es realizada por todos los seres vivos (en condiciones aerobias o anaerobias) con el fin de obtener energía para llevar a cabo las funciones vitales.
14.- En el ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos: -¿Qué tipos principales de reacciones ocurren?. - ¿Qué rutas siguen los productos liberados?.
Principalmente ocurren reacciones catabólicas, ya que este ciclo pertenece a la respiración celular. La mayoría son reacciones de oxidación y el aceptor final de electrones es el oxígeno. El acetil-CoA (de 2 carbonos) se une al ácido oxalacético (de 4 carbonos) forma el ácido cítrico (de 6 C). A lo largo del ciclo, se van perdiendo carbonos en forma de CO2 hasta llegar de nuevo al ácido oxalacético.
Por cada vuelta de ciclo se obtienen 3 NADH, 1 FADH y 1 GTP. Estas coenzimas pasarán a la cadena transportadora de electrones y se convertirán en ATP.
15. Importancia de los microorganismos en la industria. Fermentaciones en la preparación de alimentos y bebidas. Fermentaciones en la preparación de medicamentos.
Los microorganismos son importantes en la industria debido a las fermentaciones que llevan a cabo. La fermentación tiene bajo rendimiento energético, pero es esencial en la preparación de quesos, yogures etc. (fermentación láctica) o el alcohol (fermentación etílica. Así también, muchos medicamentos son producto de fermentaciones, como por ejemplo algunos antibióticos.
16. Fermentaciones y respiración celular. Significado biológico y diferencias.
-En la respiración celular encontramos tres etapas: Glucólisis, ciclo de Krebs y cadena respiratoria. En la fermentación solo aparece la glucólisis.
-La respiración celular da lugar a 36-38 ATP a partir de una molécula de glucosa. En la fermentación se obtienen 2 ATP, debido a que no hay cadena transportadora de electrones y sólo se obtienen 2 ATP en la glucólisis.
-La respiración celular se puede dar en condiciones aerobias o anaerobias, mientras que la fermentación sólo se produce en condiciones anaerobias.
-La repiración celular tiene lugar en el citosol, matriz mitocondrial y membrana mitocondrial (si la célula es eucariota) o citosol y membrana plasmática (si es procariota). En cambio, la fermentación sólo se produce en el citosol.
-La respiración celular da lugar a ATP por fosforilación oxidativa (ATP-sintetasas). En cambio, en la fermentación se produce una fosforilación a nivel de sustrato.
-En la respiración celular, el aceptor final es inorgánico (H2O, CO2), mientras que en la fermentación es orgánico (ácido pirúvico y derivados)
El significado biológico de la respiración celular es la obtención de energía con la finalidad de realizar las funciones vitales. Por su parte, el significado biológico de la fermentación es reciclar el poder reductor de las coenzimas para que puedan actuar de nuevo como transportadores de energía en procesos metábolicos.
17.A) la figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria. Identifique las sustancias representadas por los números 1 a 6.
1.Ácido pirúvico
2.Acetil-coA
3.ADP
4.ATP
5.NADH
6.O2
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.
-Fotosíntesis
-Glucólisis
-Entrada de lípidos a través de la membrana.
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?
Sí. A partir de la glicerina, en el catabolismo de los lípidos.
Fuente: Google
18. a) El esquema representa una mitocondria con diferentes detalles de su estructura. Identifique las estructuras numeradas 1 a 8. 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. c) Las mitocondrias contienen ADN. Indique dos tipos de productos codificados por dicho ADN.
1. matriz mitocondrial.
2. Crestas mitocondriales.
3. Ribosoma.
4. Membrana interna
5. Membrana externa
6. Espacio intermembranoso.
7. ATP-sintetasa.
8. Complejos proteicos.
b) Ciclo de Krebs (1) y cadena transportadora de electrones (2)
c) ARN y proteínas.
