domingo, 19 de febrero de 2017

Preguntas del metabolismo 2

PREGUNTAS DE METABOLISMO: ANABOLISMO

1.- ¿Cómo y cuándo tiene lugar la descomposición del agua en el proceso de fotosíntesis? ¿Cuáles son sus consecuencias? 
La descomposición del agua tiene lugar en la fase luminosa acíclica en el tilacoide debido a que la luz incide en el fotosistema II generando su excitación, la cual hace que desprenda 2 electrones y, para reponerlos, se produce la fotólisis. Como consecuencia, el fotosistema II repone sus electrones mientras los que ha liberado van completando la cadena de transporte electrónica; y los protones liberados por la fotólisis se encaminan a las ATP-asas para la síntesis de ATP.

2.- Cloroplastos y fotosíntesis. 
A) Durante el proceso fotosintético, coexisten un flujo cíclico y un flujo no cíclico de electrones. Exponga brevemente el sentido fisiológico de cada uno de ellos y cuáles son sus componentes principales. 
El flujo acíclico de electrones tiene como objetivo conseguir el máximo rendimiento energético para su posterior uso en la fase oscura. Consta de fotosistemas I y II, el complejo citocromo b-f, una NADP+ reductasa y la ATP-asa. Además se obtiene NADPH y ATP.
Por otro lado, en el flujo cíclico, se consigue el ATP restante necesario en la fase oscura. Solo consta del fotosistema I y el complejo citocromo b-f. No se produce la fotólisis ya que el flujo es circular y el fotosistema I recupera sus electrones.
B) Existen algas procarióticas (cianobacterias) que carecen de cloroplastos y sin embargo realizan el proceso fotosintético de forma similar a como lo realizan las plantas superiores. ¿Cómo es posible? 
Las cianobacterias no poseen cloroplastos pero tienen tilacoides con pigmentos fotosintéticos en el citoplasma y, por lo tanto, pueden realizar la fotosíntesis.

3.- Explique brevemente la finalidad que tienen los siguientes procesos: - metabolismo - Respiración celular - Anabolismo - Fotosíntesis - Catabolismo.
El metabolismo convierte unas moléculas en otras para obtener energía y así realizar las funciones vitales del organismo.

La respiración celular tiene como objetivo la obtención de energía a partir de la glucosa.

El anabolismo tiene como finalidad la construcción de moléculas complejas a partir de otras más sencillas.

La fotosíntesis obtiene materia orgánica para las plantas, algas, bacterias y cianobacterias a partir de la luz solar.

El catabolismo obtiene energía a partir de la rotura de moléculas complejas en otras más sencillas. 

4.- Defina: Fotosíntesis, fotofosforilación, fosforilación oxidativa y quimiosíntesis. 
La fotosíntesis es el conjunto de procesos por los cuales un organismo autótrofo obtiene a partir de CO2, agua y luz solar, materia orgánica para almacenar energía.

La fotofosforilación es la síntesis de ATP mediante el transporte de electrones y protones a través de la ATP- asa durante la fase luminosa de la fotosíntesis.

La fosforilación oxidativa es la unión del ADP o AMP con Pi en las ATP-asas debida al transporte de protones y electrones en la cadena respiratoria.

La quimiosíntesis es el conjunto de procesos por los que determinadas bacterias sintetizan ATP gracias a la energía desprendida de reacciones químicas.

5.- Anabolismo y catabolismo. Citar dos ejemplos de cada uno de estos procesos y en qué orgánulos celulares se producen.
Dos ejemplos son la fotosíntesis que se da en los tilacoides de los cloroplastos (plantas) y la síntesis de los ácidos grasos en el citosol.
Y dos ejemplos de catabolismo son: la respiración celular que se da en las mitocondrias y la hélice de Lynen, también situada en las mitocondrias.  

6.- Un proceso celular en eucariota genera ATP y NADPH (H) con producción de oxígeno por acción de la luz sobre los pigmentos. ¿De qué proceso se trata? ¿Para qué se utiliza el ATP y el NADPH formados? ¿Participan los cloroplastos (indicar brevemente cómo).
El proceso por el cual se produce ATP y NADPH es la fase luminosa acíclica de la fotosíntesis. Se utilizarán en la gluconeogénesis y la síntesis de otras moléculas en el ciclo de Calvin. Este proceso se da en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos.

8.- De los siguientes grupos de organismos, ¿Cuáles llevan a cabo la respiración celular? ¿Cuáles realizan la fotosíntesis oxigénica?: algas eucariotas, angiospermas, cianobacterias (cianofíceas), helechos y hongos. 
La respiración celular se lleva a cabo en todos los organismos y la fotosíntesis oxigénica en los helechos, las angiospermas, las algas eucariotas y las cianobacterias.

9.- Del orden de un 50 % de la fotosíntesis que se produce en el planeta es debida a la actividad de microorganismos. Indique en qué consiste el proceso de la fotosíntesis. ¿Cuáles son los sustratos necesarios y los productos finales resultantes? 
La fotosíntesis es el conjunto de procesos por los cuales la energía lumínica del sol se transforma en energía química que queda almacenada en moléculas orgánicas.Se lleva a cabo con los pigmentos fotosintéticos que captan la luz. Consiste en dos fases: la luminosa (cíclica y acíclica) y la fase oscura o independiente de la luz. A partir de CO2, H2O y energía luminosa obtenemos glucosa, O2 y H2O.

10.- Describe la fase luminosa de la fotosíntesis y cuál es su aporte al proceso fotosintético global.
Hay dos fases en la fase luminosa de la fotosíntesis: el transporte acíclico de electrones y el flujo cíclico. En la fase luminosa intervienen cadenas de transporte electrónico que transfieren electrones de una moléculas a otras y ATP-asas que sintetizan ATP gracias al transporte de protones.
En la fase luminosa acíclica el Fotosistema II (clorofila P680) capta fotones procedentes del sol, se excita y cede dos electrones al primer aceptor de electrones. Para reponer los electrones perdidos lleva a cabo la fotólisis por la que se liberan 2 electrones, dos protones que van a la ATP-asa y O2. Seguidamente los electrones pasan por la plastoquinona y el complejo citocromo b-f y llegan al fotosistema I (clorofila p700) que capta dos fotones. Los protones se reducen para formar NADPH + H+ En este proceso por cada dos electrones, entran cuatro protones. En la fase luminosa cíclica el proceso que se lleva a cabo es la fotofosforilación del ADP y solo interviene el Fotosistema I.

11.- ¿Qué es un organismo autótrofo quimiosintético? 
Es aquel que realiza la quimiosíntesis y con ello obtiene su propia reserva de energía.

14.- Fotosistemas: Conceptos de complejo antena y centro de reacción. Función y localización.
Una antena consiste en una proteína transmembranosa de la membrana tilacoidal. Además contiene pigmentos que captan la luz y transmiten su energía a los pigmentos diana del centro de reacción.
El centro de reacción es una estructura situada en el interior de la antena en la cual se sitúan los pigmentos diana. Estos reciben energía para transmitir los electrones a una molécula aceptora de electrones que los transfiere a otra molécula. 

15.- Compara: 
a) Quimiosíntesis y fotosíntesis.
Las dos son procesos anabólicos que realizan organismos autótrofos y consisten en dos fases. Pero la quimiosíntesis obtiene la energía de reacciones químicas y la fotosíntesis de la luz solar.
b) Fosforilación oxidativa y fotofosforilación.
 Los dos procesos sintetizan el ATP. Sin embargo, en la fosforilación oxidativa se reduce el O2 obteniendose H2O gracias a los electrones del NADH y el FADH2 y en la fotofosforilación, el proceso inverso con el NADP+ como aceptor de elctrones.

16.- La vaca utiliza los aminoácidos de la hierba para sintetizar otras cosas, por ejemplo la albúmina de la leche (lactoalbúmina). Indica si este proceso será anabólico o catabólico. Razona la respuesta. 
Será un proceso anabólico ya que a partir de los aminoácidos (moléculas sencillas) sintetiza lactoalbúmina (molécula compleja).

18.- ¿En qué lugar de la célula y de qué manera se puede generar ATP? 
En las mitocondrias se genera ATP por medio de la glucólisis y la cadena transportadora de electrones y se puede obtener ATP en los cloroplastos por los procesos de la fotosíntesis. En ambos se dan los procesos de la fosforilación oxidativa o fotofosforilación oxidativa con los que se genera ATP.

19.- Papel del acetil-CoA en el metabolismo. Posibles orígenes del acetil-CoA celular y posibles destinos metabólicos (anabolismo y catabolismo). Principales rutas metabólicas que conecta. 
Gracias al Acetil-CoA se da el ciclo de Krebs. Al traspasar la membrana el ácido pirúvico se transforma en Acetil-coA. Este actúa en la gluconeogénesis (anabolismo), en el ciclo de Krebs, la síntesis de ácidos grasos y en la decarboxilación oxidativa (catabolismo).

23.- ¿Qué molécula acepta el CO2 en la fotosíntesis? ¿Qué enzima cataliza esta reacción? ¿A qué moléculas da lugar?. 
El rubisco es el aceptor del CO2 y el NADPH cataliza la reacción. Da lugar a moléculas como los ácidos grasos, la glucosa o el almidón.

24.- Indique cuál es el papel biológico del NAD, NADH + H. en el metabolismo celular. Escriba tres reacciones en las cuales participe. 
El NAD y el NADH + H son coenzimas que actúan en procesos como el ciclo de Krebs, la Glucólisis, el transporte de electrones y la decarboxilación oxidativa. Al final de la respiración celular intervienen en la síntesis de ATP.

25.- Explique brevemente el esquema siguiente: 
El esquema representa el ciclo de Calvin. Primero se produce la fijación de CO2 a la ribulosa-1,5-difosfato que se disocia en 2 moléculas de ácido-3-fosfoglicérico. Después de unas reacciones en las que se gasta ATP y NADH el ácido-3-fosfoglicérico se reduce y forma gliceraldehído-3-fosfato. El ciclo puede continuar con la síntesis de monosacáridos, glicerina, ácidos grasos y aminoácidos.

26.- Bioenergética: 
a) Defina los conceptos de: fosforilación a nivel del sustrato, fotofosforilación y fosforilación oxidativa.
La fosforilación a nivel de sustrato es el proceso por el cual se sintetiza ATP gracias a la energía liberada de una biomolécula al romperse alguno de sus enlaces ricos en energía.

La fotofosforilación es la síntesis de ATP mediante el transporte de electrones y protones a través de la ATP- asa durante la fase luminosa de la fotosíntesis.

La fosforilación oxidativa es la unión del ADP o AMP con Pi en las ATP-asas debida al transporte de protones y electrones en la cadena respiratoria.
b) ¿En qué niveles celulares se produce cada uno de dichos mecanismos y por qué? 
La fosforilación a nivel de sustrato se da en el citosol por la glucólisis. La fotofosforilación se da en los cloroplastos para el posterior uso del ATP en la fase oscura. Y la fosforilación oxidativa se da en las crestas mitocondriales de las células eucariotas y en la membrana plasmática de las procariotas.

28.- ¿Qué tipos y cuántas moléculas se consumen y se liberan en cada una de las vueltas de la espiral de Lynen en la B-oxidación de los ácidos grasos?
En cada una de las vueltas se produce un FADH2 y un NADH que pasa a la cadena transportadora de electrones y un Acetil-coA que pasa al ciclo de Krebs y se consumen 2 ATP y un FAD.

30.- ¿Cuál es la primera molécula común en las rutas catabólicas de los glúcidos y los lípidos? ¿Cuál es el destino final de dicha molécula en el metabolismo?
El Acetil-CoA. El destino del Acetil-CoA en el metabolismo es llegar al Ciclo de Krebs para producir energía. 

31.- Ciclo de Calvin: concepto, fases y rendimiento neto. 
El ciclo de Calvin consiste en la síntesis de compuestos de carbono. Consta de dos procesos principales. Primero, la fijación del dióxido de carbono: este entra en el estroma del cloroplasto y allí se une a la rubisco. Posteriormente, la reducción del CO2 fijado, mediante el consumo de ATP y NADPH obtenidos de la fase luminosa, el ácido 3-fosfoglicérico queda reducido. Finalmente, con esta reducción del ácido-3-fosfoglicérico, se pueden seguir a su vez tres vías: el ciclo de las pentosas- fosfato, la síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos o la síntesis de glucosa y fructosa.

35.- La siguiente molécula representa el acetil CoA: H3C-CO-S-CoA. 
a) ¿En qué rutas metabólicas se origina y en cuáles se utiliza esta molécula?
Se origina en la decarboxilación oxidativa y en la β-oxidación de los ácidos grasos.Se utiliza en el ciclo de Krebs y en la síntesis de ácidos grasos.

b) De los siguientes procesos metabólicos: Glucogénesis, fosforilación oxidativa y B-oxidación, indica: - Los productos finales e iniciales. - Su ubicación intracelular.
La  β-oxidación de los ácidos grasos produce acetil-CoA. Sus productos iniciales son los ácidos grasos. Se da en la matriz mitocondrial. La fosforilación oxidativa se da en las crestas mitocondriales. Su producto inicial es el ADP+P y final el ATP. La Glucogénesis se da en la matriz mitocondrial y en el citoplasma. Sus productos iniciales son la glicerina, el piruvato y el lactato. Su producto final es la glucosa.

c) Explica con un esquema cómo se puede transformar un azúcar en una grasa ¿Pueden los animales realizar el proceso inverso?  


Los animales no pueden realizar el proceso inverso ya que carecen de las enzimas necesarias.

36.- En el siguiente diagrama se esquematiza el interior celular y algunas transformaciones de moléculas que se producen en diferentes rutas metabólicas: 
a) ¿Qué es el metabolismo? ¿Qué entiendes por anabolismo y catabolismo? ¿Cómo se relacionan el anabolismo y el catabolismo en el funcionamiento de las células? ¿Qué rutas distingues? (Cita sus nombres e indica, si existen, cuáles son los productos inicial y final de cada una de ellas). 
El metabolismo convierte unas moléculas en otras para obtener energía y así realizar las funciones vitales del organismo.

El anabolismo tiene como finalidad la construcción de moléculas complejas a partir de otras más sencillas.

El catabolismo obtiene energía a partir de la rotura de moléculas complejas en otras más sencillas. 
Los productos de una reacción anabólica o catabólica  pueden ser los reactivos de la otra. Se distingue la glucólisis ya que a partir de la glucosa se obtiene ácido pirúvico. La decarboxilación oxidativa debido a que del piruvato obtenemos acetil-CoA. Fermentaciones ya que a partir del piruvato se obtiene lactato. El ciclo de Krebs ya que aparece el ácido oxalacético y el acetil-CoA. Y, finalmente, la cadena respiratoria.
b) ¿Qué compartimentos celulares intervienen en el conjunto de las reacciones? (Indica el nombre de los compartimentos y la reacción que se produce en cada uno de ellos).
La glucólisis se da en el citosol, la decarboxilación oxidativa se da en la matriz mitocondrial, las fermentaciones se dan también en el citosol y el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria se dan en la matriz mitocondrial y en las crestas mitocondriales.

40. Metabolismo celular: -Define los conceptos de metabolismo, anabolismo y catabolismo. -¿Son reversibles los procesos anabólicos y catabólicos? Razone la respuesta. -El ciclo de Krebs es una encrucijada metabólica entre las rutas catabólicas y las rutas anabólicas? ¿Por qué? 
El metabolismo convierte unas moléculas en otras para obtener energía y así realizar las funciones vitales del organismo.
El anabolismo tiene como finalidad la construcción de moléculas complejas a partir de otras más sencillas.
El catabolismo obtiene energía a partir de la rotura de moléculas complejas en otras más sencillas. 

Algunos procesos anabólicos y catabólicos sí son reversibles ya que los reactivos utilizados pueden conseguirse por medio de procesos anabólicos al igual que los productos anabólicos son los reactivos de los procesos catabólicos.
El ciclo de Krebs es una encrucijada metabólica porque se lleva a cabo en procesos catabólicos (B-oxidación) y los procesos anabólicos dan productos que llegan a él.

41. Quimiosíntesis: Concepto e importancia biológica. 
 La quimiosíntesis es un proceso anabólico bacteriano que consiste en la síntesis de ATP (energía) a partir de la energía que se desprende en reacciones de oxidación de determinadas sustancias..

44. A)En la figura se indican esquemáticamente las actividades más importantes de un cloroplasto. Indique los elementos de la figura representados por los números 1 a 8. 
1.CO2
2.Ribulosa-1,5-difosfato
3.ADP
4.ATP
5.NADP+
6.NADPH
7.H2O
8.O2
B)Indique mediante un esquema, qué nombre reciben las distintas estructuras del cloroplasto. ¿En cuál de esas estructuras tiene lugar el proceso por el que se forman los elementos 4 y 6 de la figura? ¿Dónde se produce el ciclo de Calvin? 



C)Explique brevemente (no es necesario que utilice formulas) en qué consiste el ciclo de Calvin.
Primero, se produce la fijación de una molécula de CO2 gracias a la acción de la enzima rubisco y da lugar a un compuesto de 6 átomos de carbono, que se separa en 2 moléculas de ácido-3-fosfoglicérico. Tras una serie de reacciones (gasto ATP y NADH) el ácido-3-fosfoglicérico se reduce y forma el gliceraldehído-3-fosfato.

46. a) El Esquema representa un cloroplasto ¿Qué denominación reciben los elementos indicados por los números 1-7?

  1. Espacio intermembranoso
  2. Membrana interna
  3. Membrana externa
  4. Tilacoide de estroma
  5. ADN circular
  6. Estroma
  7. Tilacoide de grana
b) En los cloroplastos, gracias a la luz, se producen ATP y NADPH. Indique esquemáticamente, cómo se desarrolla este proceso.


c) Las moléculas de ADN de los cloroplastos y las mitocondrias son mucho más pequeñas que las bacterias. ¿Contradice este hecho la hipótesis de la endosimbiosis sobre el origen de las células eucarióticas? 
No, porque al producirse la fusión del ADN de las mitocondrias y los cloroplasto con el ADN inicial el tamaño aumenta.

47. El Esquema (misma figura de la página anterior) representa un cloroplasto.
a) En el interior de este cloroplasto hay almidón. Explique, mediante un esquema, como se forma la glucosa que lo constituye.


b) Indique tres similitudes entre cloroplastos y mitocondrias. 
Son orgánulos celulares presentes en células eucariotas, tienen doble membrana, ADN, ribosomas y enzimas. Y son transductores de energía.


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