Termodinámica
La entropía total del sistema más el medio exterior
nunca puede disminuir
Flujos de la Materia y la Energía
NAD
NAD NAD
++- NADH - NADH
Gº +
Exergónica
Gº -
Desfosforilación
Endergónica
Fosforilación
Fuente de carbono Fuente de
carbono
Fuente de hidrógen
o Fuente
de hidrógen
o
Aceptor de H reducido Aceptor de H
reducido Aceptor de H
oxidado Aceptor de H
oxidado Fuente primaria de energía
Síntesis de biomoléculas
Síntesis de biomoléculas
Energía química Energía química Último
aceptor de H Último aceptor de
H
Metabolismo
Mitocondria
Cloroplasto
Mitocondria
Cloroplasto
Producción de ATP por
fosforilación cíclica debido (fotosistema I)
Fase luminosa de la fotosíntesis
La fase luminosa o fotoquímica puede presentarse en dos modalidades:
1.- Transporte acíclico de electrones 2.- Transporte cíclico de electrones.
En la acíclica se necesitan los dos fotosistemas el I y el II.
En la cíclica sólo el fotosistema I.
Fase luminosa de la
Fotosíntesis
Se inicia con la llegada de fotones al fotosistema II.
Excita a su pigmento diana P680 que pierde tantos electrones como fotones absorbe.
Existe un paso continuo entre moléculas capaces de ganar y perder esos electrones.
Para reponer los electrones que perdió el pigmento P680 se produce la hidrólisis de agua (fotolisis del agua), desprendiendo oxígeno.
Este proceso se realiza en la cara interna de la membrana de los tilacoides.
Fase luminosa acíclica
Sólo interviene el PSI, creándose un flujo o ciclo de electrones que, en cada vuelta, da lugar a síntesis de ATP.
No hay fotólisis del agua y tampoco se genera NADPH, ni se desprende oxígeno.
Su finalidad es generar más ATP imprescindible para realizar la fase oscura posterior.
Fase luminosa cíclica
Liberación de oxígeno
La fase luminosa de la fotosíntesis produce ATP y NADPH.
Si se sintetiza una molécula de glucosa (C
6H
12O
6) se necesitan 6 CO
2y 12 de Agua.
El agua libera 6O
2a la atmósfera y aporta 12 hidrógenos de la glucosa y los 12 hidrógenos necesarios para pasar los 6O
2sobrantes del CO
2a Agua. Intervienen 24 Hidrógenos.
Aparecen así 24 protones y 24 electrones y, como cada electrón precisa dos fotones (uno en el PSI y otro en el PSII), se necesitan 48 fotones.
El ciclo de Calvin necesita por cada CO2 incorporado, 2 NADPH y 3 ATP. Para una molécula de glucosa se necesitan 12 NADPH y 18 ATP.
Balance energético de la fotosíntesis
Los organismos
heterótrofos
obtienen la
energía del
entorno
METABOLISMO METABOLISMO
CELULAR CELULAR
CATABOLISMO
ANABOLISMO
Vías metabólicas
Glicólisis
Glicólisis
Glicólisis
Glicólisis
Glicólisis
Glicólisis
Glicólisis
Glicólisis
Alternativas metabólicas
Vías catabólicas del Piruvato
CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
Teoría Quimiosmótica de Mitchell
Teoría Quimiosmótica de Mitchell
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Rendimiento
1 NADH2 = 3ATP 1 FADH2 = 2 ATP
Glucólisis:
glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+->
2 piruvatos + 2 NADH + 2 ATP
1º. cada 2 ác. pirúvico + coenzima-A, --> 2 CO2 y un grupo acetilo que se une inmediatamente a la
coenzima-A formando 2 acetil coenzima-A + 2 NADH
2º. Ciclo de ac. cítrico:
2 Acetil-CoA + 6 NAD+ + 3 FAD ---->
4 CO2 + 6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
3º. Cadena respiratoria:
los 10 NADH+ 2 FADH2 de los pasos anteriores dan --->
Nota: 1 NADH --> 3 ATP= 30 ATP
1 FADH2 --> 2 ATP=4 ATP = 34 ATP
- 2 ATP usados en el reingreso de 2NADH producidos en la
glucólisis: -2 ATP
total=36 ATP
Balance para una molécula de glucosa:
2 piruvatos, 2 Acetil-CoA y
CO
2en la vía el ciclo de los ácidos tricarboxílicos ,
El NADH y el FADH convertidos en ATP por la respiración:
1 glucosa + 38 ADP + 38 Pi ---> 6 CO2 + 38 ATP
Balance de la respiración celular
2 de los NADH son formados en el citoplasma durante la glicólisis.
Para ser transportados a la matriz mitocondrial para ser posteriormente oxidado por la cadena transportadora de electrones, tienen que pasar por medio de transporte activo al interior de la mitocondria.
“Cuesta" 1 ATP por NADH.
Por lo tanto el balance final resulta en 36 ATP por glucosa y
no 38 ATP.
NADH + O
2---> NAD + H
2O G
o' = - 52 kcal/mol
Si el NADH tiene ~52 kcal de energía, y solo son necesarias 7,3 kcal para hacer un ATP
52/7,3 = ~ 7 ATP por NADH si la conversión de energía fuese de un 100% de eficiencia.
En la práctica las células han desarrollado sistemas que le permiten obtener hasta un 40% de eficiencia (~3
ATP/NADH) bajo condiciones óptimas.
Cítrico
Isocítrico
-cetoglutárico
Succinil CoA Succínico
Oxalacético
Málico
Fumárico
Intermediario metabólico Aminoácido
Transaminasa Glutamato
deshidrogenasa Ácido glutámico
-cetoglutárico NAD+
NADH + H+ + NH3
Ciclo de la urea
Hígado
ile met
val
arg, his pro, gln
glu ile
Pirúvico
ala, tre gli, ser
cis
Acetil CoA
fen tir
ile leu
lis asp
asn
fen tir
