Preguntas Metabolismo
7.- ¿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 (Adenosín-trifosfato), es un nucleótido que actúa en el metabolismo como molécula de reserva energética. Su función en los organismos es almacenar y ceder energía que hay en sus enlaces. Está formado por una pentosa, una base nitrogenada y tres grupos fosfato unido mediante un enlace éster fosfórico.
La síntesis de ATP se realiza de dos maneras:
- Fosforilación a nivel de sustrato: gracias a la energía que se libera al romperse un enlace de una biomolécula, por ejemplo la glucólisis.
- Reacción enzimática con ATP-sintetasas: en las crestas de las mitocondrias y los tilacoides de los cloroplastos, estas enzimas sintetizan ATP cuando su interior es atravesado por un flujo de protones, por ejemplo en la cadena transportadora de electrones.
12.- Define en no más de cinco líneas el concepto de «Metabolismo», indicando su función biológica.
El metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que se producen en el interior de las células y que conducen a la transformación de unas biomoléculas en otras con el fin de obtener materia y energía para llevar a cabo las funciones vitales (nutrición, reproducción y relación), desarrollarse o renovar la estructura propia de cada individuo.
13.- Indique qué frases son ciertas y cuáles son falsas. Justifique la respuesta:
- a) Una célula eucariótica fotoautótrofa tiene cloroplastos pero no tiene mitocondrias.
Falso. Todas las células eucariotas realizan la respiración celular, que tiene lugar en las mitocondrias.
- b) Una célula eucariótica quimioheterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos.
Verdadero. No realiza la fotosíntesis.
- c) Una célula procariótica quimioautótrofa no posee mitocondrias ni cloroplastos.
Verdadero. No poseen mitocondrias ni cloroplastos, ya que realizan todas sus reacciones en el citoplasma.
- d) Las células de las raíces de los vegetales son quimioautótrofas.
Verdadero. Las raíces de los vegetales se encargan de coger los materiales del medio
17.- Explica brevemente si la proposición que sigue es verdadera o falsa. El ATP es una molécula dadora de energía y de grupos fosfatos.
Verdadera. Almacena y cede energía gracias a sus dos enlaces. Cuando se hidroliza, se rompe el último enlace y se produce ADP y energía.
20.- 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.
21.- 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 realizando la respiración. Su función es obtener principalmente energía.
La matriz mitocondrial participa ya que en ella se produce el ciclo de Krebs y también participan las crestas mitocondriales, ya que en ellas se realiza la cadena transportadora de electrones.
22.- ¿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?
Corresponde al ciclo de Krebs.
El ácido pirúvico obtenido en la glucólisis se transforma en acetil-Co-A, este se incorpora al ciclo de krebs transfiriendo su grupo acetilo a un ácido oxalacético que forma un ácido cítrico.
Esta ruta tiene lugar en la matriz.
27.- 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?
El proceso de transporte electrónico mitocondrial está formado por una serie de moléculas en la membrana interna de la mitocondrias, cuatro grandes complejos, la ubiquinona y el citocromo, cuyas funciones son aceptar electrones de la molécula anterior y trasladarlos a la siguiente. Dentro de este proceso se da la fosforilación oxidativa, las ATP-sintetasas están constituidas por cuatro partes. Las partes se mueven entre sí, cuando los protones fluyen por su canal interior. Esto provoca cambios en tres lugares que producen la unión de un ADP y un grupo fosfato generando así un ATP.
La función metabólica de la cadena respiratoria es la obtención de ATP mediante la oxidación de las coenzimas reducidas NADH y FADH2.
Sucede en las crestas mitocondriales.
29.- ¿Cómo se origina el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial interna?
El gradiente electroquímico se crea mediante el proceso de quimiósmosis, la energía perdida por los electrones se utiliza en tres puntos concretos de la cadena paat bombear protones al exterior. Allí se acumulan y cuando su concentración es elevada los protones vuelven a la matriz mitocondrial a través de unos canales internos con enzimas englobadas en la membrana, llamadas ATP-sintetasas.
32.- 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?
El ATP sirve de moneda energética inmediata, el NAD y el NADP tienen poder reductor en la fase oxidada. No forman parte del ADN ni del ARN.
- b) ¿Qué relación mantienen con el metabolismo celular? (Explícalo brevemente).
Actúan en reacciones de reducción-oxidación. Se pueden encontrar de dos formas: como un agente oxidante o como un agente reductor.
34.- Balance energético de la degradación completa de una molécula de glucosa.
-GLUCÓLISIS:
- a) 2 ATP:
4 obtenidos – 2 gastados = 2
b)1 NADH x 2 vueltas= 2 NADH x 3 = 6 ATP
c)1 NADH x 2 vueltas= 2 NADH x 3 = 6 ATP
-CICLO DE KREBS:
3 NADH x 2 vueltas = 6 NADH x 3 = 18 ATP
1 FADH2 x 2 vueltas = 2 FADH2 x 2 = 4 ATP
1 GTP x 2 vueltas = 2 ATP
-CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES:
1 ATP x 2 vueltas = 2 ATP
TOTAL:
38 ATP en las células procariotas.
36 ATP en las eucariotas al gastar 2 ATP al entrar a la mitocondria por transporte activo
37.- 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.
El rendimiento total de la oxidación de la glucosa es de 36 ATP en las células eucariotas y de 38 en las células procariotas.
En la fermentación solo se obtiene 2 ATP, esto es debido a que en la fermentación no intervienen las ATP-sintetasas porque no existe el transporte de electrones en la cedena respiratoria.
38.- ¿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?
La cadena de transporte de electrones tiene lugar en las mitocondrias concretamente, en las crestas mitocondriales y en los cloroplastos.
El papel del oxígeno es ser el último aceptor de electrones, recogiendo este movimiento de electrones y generando todo el ATP.
La respiración celular la realizan todos los seres vivos que poseen células eucariotas, para obtener energía para realizar las tres funciones vitales en condiciones aerobias.
39.- En el ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos:
-¿Qué tipos principales de reacciones ocurren?
-¿Qué rutas siguen los productos liberados?
El ciclo de Krebs forma parte de la respiración celular, que es un proceso en el que tiene lugar reacciones catabólicas. El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o citrato se regenera en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molécula de oxaloacetato y dos CO2. Los dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados a CO2, y la energía que estaba acumulada es liberada en forma de energía química GTP y poder reductor.
Es un ciclo, en el que por cada vuelta se obtiene: 3NADH, 1FADH2 y 1GTP, que posteriormente se convertirá en ATP.
- Importancia de los microorganismos en la industria. Fermentaciones en la preparación de alimentos y bebidas. Fermentaciones en la preparación de medicamentos.
Fermentaciones en la preparación de alimentos y bebidas:
Alimentos:
-Las bacterias del ácido láctico constituyen un amplio conjunto de microorganismos benignos que, a partir de azúcares (lactosa en el caso de la leche), crean ácido láctico como producto final del proceso de la fermentación.
Bebidas:
-La producción del vino se trata de una fermentación para la fabricación de un producto de gran volumen y bajo valor añadido. En el proceso, un hongo crece utilizando el azúcar (glucosa) presente en el mosto de uva para producir alcohol.
Microorganismos en la industria farmacéutica:
Los medicamentos más importantes producidos por microorganismos son los antibióticos, sustancias químicas que matan o inhiben el crecimiento de otros microorganismos y que han reducido la peligrosidad de muchas enfermedades infecciosas.
- Fermentaciones y respiración celular. Significado biológico y diferencias.
-La respiración es un proceso de obtención de energía de la glucosa propio de los organismos aeróbicos (y que por lo tanto se desarrolla en presencia de O2). Hay que recordar también que previamente a este proceso degradativo, la glucosa se ha transformado en piruvato por el proceso de glucolisis (que ha tenido lugar en el citoplasma celular). La respiración celular tiene lugar en tres etapas bien diferenciadas: 1) el ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo de Krebs; 2) el transporte electrónico; 3) la fosforilación oxidativa.
– La fermentación es un proceso catabólico de obtención de energía a partir de la degradación incompleta de compuestos orgánicos y que tiene como producto final compuestos más sencillos.Su importancia biológica radica en que es una vía metabólica que permite a los organismos que la realizan, obtener energía biológicamente utilizable, en condiciones anaerobias, ya que en este proceso, por cada molécula de glucosa que se degrada se obtienen de 2 de ATP. La realizan organismos unicelulares como las bacterias y las levaduras.
En la fermentación se obtienen 2 ATP y en la respiración celular 36ATP(células eucariotas), 38ATP(células procariotas).
En la respiración celular, el último aceptor es el oxígeno y sin embargo en la fermentación el aceptor final es un compuesto orgánico.
La fermentación es un proceso anaeróbico y la respiración aeróbico.
En la fermentación la síntesis de ATP ocurre a nivel de sustrato y no intervienen las ATP-sintetasas y en la respiración celular si intervienen.
45.
- A) la figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria. Identifique las sustancias representadas por los números 1 a 6.
- 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.
- 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?
- Ácido pirúvico
2.Acetil-CoA
3.ADP
4.ATP
5.NADH
6.O2
b) La glucólisis, la entrada de ácido pirúvico en la matriz mitocondrial.
c) El compuesto 2 es el Acetil-CoA formado a partir del piruvato.
48.
- 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.
a)
- Matriz mitocondrial
- Cresta mitocondrial
- Mitorribosomas
- Membrana interna
- Membrana externa
- Espacio intermembranoso
- ATP-sintetasa
- Complejos proteicos de las crestas mitocondriales (I, II, III y IV)
b)
- Ciclo de Krebs se realiza en la matriz mitocondrial
- Cadena transportadora de electrones ocurre en las crestas mitocondriales
- c) El ARNm y ARNt
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