Rendimiento del metabolismo energético. Similitudes entre la fosforilación oxidativa y fotofosforilación (2008)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Ambientales - 1º curso
Asignatura Biologia
Año del apunte 2008
Páginas 11
Fecha de subida 25/05/2014
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Rendimiento del metabolismo energético. Similitudes entre la fosforilación oxidativa y fotofosforilación Grupo H Fosforilación oxidativa { Es un proceso bioquímico que consiste en el transporte de electrones de los grupos reducidos NADH, NADPH, FADH , hasta oxigeno utilizado en la síntesis de ATP.
1 Fosforilación oxidativa { 1ATP= -31 KJ/mol − 31kj / mol 32ATP · 1ATP Rendimiento: =34,56 % = -992KJ/Mol Rreal Rteorico ·100 = − 992kj / mol − 2870kj / mol ·100 Por tanto, el rendimiento de la glucosa es de 34,56% 2 Fotosíntesis Reacción global 6 CO2 + 12 H2O + 48fotons → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O Fases: luminosa o fotofosforilación oscura Fotoforilación { { Fotofosforilació acíclica: Están implicados los fotosistemas I y II. Se sintetiza tanto ATP com NADH porqué el flujo de electrones no es cíclico Fotofosforilación cíclica: está implicado el fotosistema I. se sintetiza ATP sin que se produzca NADPH En el caso del O2 són 8 fotones.
3 Cuantos moles de fotones hacen falta para generar un mol de O2? Reacción global fotosíntesis: 48 fotones 6H2O+6CO2 glucosa+6O2 oxidación de l’O2 H2O O2 oxidación por parte de l’O2 O2 H2O Hacen falta 8 fotones para un mol de O2 Fase oscura { { El CO2 se fija a través del ciclo de Calvin y se transforma en glucosa.
Consta de 3 partes: -Carboxilación -Reducción -Regeneración . La energía libre estándar para la síntesis de un mol de glucosa es de 2870 KJ/mol.
4 Ciclo de Calvin { Se produce en la fase biosintética oscura { Objetivo: Fijar CO2 para obtener energía { { Usar energía del ATP sintetizado y el poder reductor del NADPH para fijar el CO2 El enzima ribulosa-difosfat-carboxilasa (RuDP) tiene un papel destacable Ciclo de Calvin { Reacción global: 61.5-difosfato de ribulosa+12NADPH+12H++18ATP+6CO2+12H2O 61.5-difosfato de ribulosa+glucosa+12NADP++18ADP+18Pi Característica: { Para cada molécula de CO2 fijada se utiliza una molécula de RuDP después de una vuelta entera del ciclo se regenera totalmente una molécula de este RuDP.
5 Rendimiento de la fotosíntesis 6 Comparación Fosforilación oxidativa Fotofosforilación Los organismos heterótrofos Los organismos autótrofos Tiene lugar en la mitocondria Tiene lugar en los cloroplastos A partir de glucosa se generan ATP A partir de luz y CO2 se obtiene glucosa ∆Gº= -992 KJ/mol Rendimiento: 34’56% 7 FOSFORILACIÓN OXIDATIVA La fosforilación oxidativa se produce en célula. Es un proceso bioquímico que consiste en el transporte de electrones de los grupos reducidos NADH, NADPH, FADH que han sido obtenidos en la glucólisis i el ciclo de Krebs, comentados anteriormente, hasta oxigeno utilizado en la síntesis de ATP.
Este proceso metabólico está formado por un conjunto de enzimas que catalizan reacciones de oxido-reducción, donde el oxigeno es el aceptor final de electrones y se forma agua. Se produce en el caso de las procariotas en la membrana plasmática y en las eucariotas en la membrana interna de las dos que forman la membrana mitocondrial.
1ATP= -31 Kj/mol 32ATP · − 31kj / mol = -992Kj/Mol 1ATP Rendimiento: Rreal − 992kj / mol ·100 = ·100 =34,56 % Rteorico − 2870kj / mol Por tanto, el rendimiento de la glucosa es de 34,56% FOTOSÍNTESI La fotosíntesis es un proceso biofísico y bioquímico fundamental que tiene lugar en las plantas, algas y algunos microbios, donde la luz solar es convertida en energía química.
Esta energía química es utilizada para fijar el CO2 en moléculas orgánicas para formar glucosa, que es la mayor fuente de energía de todas las células.
La ecuación simplificada de la fotosíntesis es: 6 CO2 + 12 H2O + llum → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O La fotosíntesis tiene lugar en dos fases. En la primera fase, fase luminosa o fotofosforilación, las reacciones de la luz o reacciones fotosintéticas que capturan la energía de la luz i la utilizan para hacer moléculas muy energéticas.
Hay dos tipos de fotosoforilación: - Fotofosforilación acíclica: Están implicados los fotosistemas I y II. Se sintetiza tanto ATP como NADH porqué el flujo de electrones no es cíclico.
- Fotofosforilación cíclica: está implicado el fotosistema I. Se sintetiza ATP sin que se produzca NADPH.
Para cada electrón son necesarios 2 fotones que pasan por el fotosistema I y II y son necesarios dos electrones para reducir el NADP+, por tanto se necesitan 4 fotones para producir una molécula. En el caso del O2 son 8 fotones.
En la segunda fase, fase oscura, el CO2 se fija sobre un intermediario metabólico y se transforma en glucosa por una serie de reacciones nombradas ciclo de Calvin. Utiliza la energía obtenida en el ATP y el poder reductor del NADPH.
El balance energético de la formación de la glucosa da 2 ATP y 2 NADH. La energía libre estándar para la síntesis de un mol de glucosa es de 2870 Kj/mol.
12 NADPH + 12H+ + 18 ATP + 6CO2 C6H12O6 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + 6H2O + 6O2 Los enzimas que catalizan la fase oscura o biosintética se disuelven en el estroma del cloroplasto.
La principal reacción del ciclo de Calvin está catalizada para el enzima rubisco, abreviación de ribulosa 1,5-difosfato carboxilasa oxidasa, una proteína de elevada masa molecular que, en las plantas superiores, constituyen más de la mitad del contenido proteico de las hojas: ribulosa 1,5-difosfato (5C) + CO2 (1C) + rubisco -----------------> 2 [àcid 3fosfoglicèrid] (2·3C) + rubisco El proceso se puede resumir en tres fases: •  Carboxilación : se puede considerar que tres moléculas de Ribulosa fijan tres moléculas de CO2, produciendo tres hexosas.
•  Reducción: simultáneamente estas moléculas se reducen, transformándose en 12 moléculas de triosa (Gliceraldehid-3p, por ejemplo) • Regeneración: cinco de estas triosas reaccionan por producir nuevamente las tres moléculas iniciales de Ribulosa.
Finalmente la triosa restante pasa a procesos de síntesis de glúcidos más complejas.
La reacció global és la següent: Comparación de la fotofosforilación con la fosforilación oxidativa Básicamente, podemos decir que: -La fotofosforilación tiene lugar en los organismos autótrofos y la fosforilación oxidativa en los heterótrofos.
-En la fosforilación oxidativa se sintetiza ATP para obtener energia a partir de la glucosa ingerida y en la fotofosforilación se genera ATP para obtener energia.
-Pero la conclusión mas importante a la que hemos llegado es que, la fotofosforilación y la fosforilación oxidativa son dos procesos muy similares pero cambiando los sustratos iniciales i los productos finales puesto que el rendimiento de los dos procesos son casi los mismos i por lo tanto se obtiene un efectividad parecida.
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