ÁTOMOS Y MOLÉCULAS (REPASO TEMÁTICA DEL GRADO SÉPTIMO)
ENLACES QUÍMICOS Y SU CLASIFICACIÓN
CLOROPLASTOS Y MITOCONDRIA
https://www.youtube.com/watch?v=w2Qd0qpxF7k&t=2s
https://www.youtube.com/watch?v=wSsZRjaN_Ac
FOTOSÍNTESIS
https://www.youtube.com/watch?v=mVHs0mLONfA
EL FRAUDE DEL AZÚCAR
https://www.youtube.com/watch?v=t9lcPOOItIY
LA GRAN MENTIRA DE LAS GRASAS
https://www.youtube.com/watch?v=7Yhbz-ekaaQ&t=2s
www.youtube.com/watch?v=7vyCkz05e-8
CICLO DE KREBS
www.youtube.com/watch?v=Yc8UlpKYSKc
REACCIONES LUMINOSAS: ¿CÓMO SE CONVIERTE LA ENERGÍA LUMINOSA EN ENERGÍA QUÍMICA?
Las reacciones luminosas captan la energía solar y la almacenan como energía química en dos moléculas portadoras: ATP y NADPH. Las moléculas que hacen posible estas reacciones, incluyendo los pigmentos que captan la luz y las enzimas, están insertadas en una disposición precisa dentro de las membranas de los tilacoides. A medida que leas la sección, fíjate en el modo como la membrana tilacoidal y los espacios que engloba sostienen estas reacciones cruciales.
Los pigmentos de los cloroplastos captan la luz. El Sol emite energía en un amplio espectro de radiación electromagnética. El espectro electromagnético va de los rayos gamma de onda corta al ultravioleta, la luz visible y la infrarroja, hasta las ondas de radio muy largas. La luz y otras ondas electromagnéticas están compuestas de paquetes de energía llamados fotones. La energía de un fotón corresponde a su longitud de onda: los fotones de onda corta, como los rayos gamma y X, son muy energéticos, mientras que los de onda larga, como las ondas de radio, llevan menos energía. La luz visible es la de longitud de onda tal, que su energía es bastante fuerte para alterar las moléculas de los pigmentos biológicos (que son moléculas que absorben la luz), como la clorofila, pero no tan intensa para que dañe los enlaces de las moléculas fundamentales, como el ADN.
No es por coincidencia que estas longitudes de onda, con la cantidad adecuada de energía, no sólo impulsan la fotosíntesis, sino que también estimulan los pigmentos del ojo y nos permiten ver. La luz que se absorbe calienta el objeto o impulsa procesos biológicos, como la fotosíntesis.
Los cloroplastos contienen varios pigmentos que absorben diferentes longitudes de onda. La clorofila A, el principal pigmento que capta la luz en los cloroplastos, absorbe intensamente la luz violeta, azul y roja, pero refleja el verde, que es lo que da a las hojas su color.
Los cloroplastos también contienen otras moléculas que se llaman, en conjunto, pigmentos accesorios y que absorben otras longitudes de onda de energía luminosa y la transfieren a la clorofila A.
La clorofila B es ligeramente distinta de la clorofila A (verde) que sirve como pigmento accesorio que absorbe las longitudes azul y rojo naranja que no captó la clorofila A y reflejan la luz verde amarilla. Los carotenoides son pigmentos accesorios que se encuentran en todos los cloroplastos. Absorben luz azul y verde y se ven principalmente de color amarillo o anaranjado, porque reflejan esas longitudes de onda ante nuestros ojos.
Aunque los carotenoides están presentes en las hojas, su color queda enmascarado por la clorofila verde, que es más abundante.
Las reacciones luminosas se realizan en las membranas tilacoidales
La energía luminosa se capta y se convierte en energía química mediante las reacciones luminosas que se realizan en las membranas tilacoidales. Estas membranas contienen muchos fotosistemas, cada uno consiste en un agrupamiento de clorofila y pigmentos accesorios rodeado por diversas proteínas. Dos fotosistemas operan juntos durante las reacciones luminosas: el fotosistema II (PS II) y el fotosistema I (PS I) (estos fotosistemas se designan por el orden en que se descubrieron; sin embargo, el orden en que se suceden durante las reacciones luminosas es del fotosistema II al fotosistema I). Cada fotosistema tiene contigua una cadena de transporte de electrones diferente. Estas cadenas de transporte de electrones (ETC, por sus siglas en inglés) constan de series de moléculas portadoras de electrones insertadas en la membrana tilacoidal. En esta exposición nos referiremos a estas cadenas como ETC II y ETC I, según el fotosistema con el que estén relacionadas. Así, en la membrana tilacoidal, la ruta general de los electrones es la siguiente: PS II → ETC II → PS I → ECT I → NADP+. Se puede pensar en las reacciones luminosas como una especie de juego de máquina tragamonedas. La energía (la luz) es transferida a una bola (electrón) por un pistón con resorte (las moléculas de clorofila). La bola es impulsada hacia arriba (entra en un nivel elevado de energía). Conforme la bola rebota y desciende, la energía que se libera puede usarse para hacer girar una rueda (generar ATP) o sonar un timbre (generar NADPH). Con este esquema general en mente, pasemos a un examen más minucioso de la secuencia de acontecimientos de las reacciones luminosas.
El fotosistema II usa energía luminosa para crear un gradiente de iones hidrógeno y romper los enlaces de la molécula de agua. Las reacciones luminosas comienzan cuando los fotones de luz son absorbidos por los pigmentos agrupados en el fotosistema II). La energía salta de un pigmento al siguiente hasta que se canaliza al centro de reacción. El centro de reacción de cada fotosistema consta de una par de moléculas especializadas de clorofila A y una molécula: el aceptor primario de electrones, incrustada en un complejo de proteínas. Cuando la energía llega al centro de reacción, lanza un electrón de una de las moléculas de clorofila de dicho centro al aceptor primario de energía, que capta el electrón energizado. El centro de reacción del fotosistema II debe recibir constantemente electrones para reemplazar los que salieron cuando los energizó la luz. Estos electrones de reemplazo vienen del agua. Una enzima asociada con PS II rompe los enlaces de las moléculas de agua, con lo que se liberan electrones que reemplazan a los perdidos por las moléculas de clorofila en el centro de reacción. Esta reacción libera también iones hidrógeno que contribuyen al gradiente de H+ que impulsa la síntesis de ATP. Por cada dos moléculas de agua que se degradan, se produce una molécula de gas oxígeno (O2). Cuando el aceptor primario de electrones capta el electrón, lo pasa a la primera molécula de ETC II. El electrón viaja de una molécula portadora de electrones a la siguiente y va perdiendo energía. Parte de esta energía se aprovecha para bombear a través de la membrana tilacoidal iones hidrógeno (H+) al espacio tilacoidal, donde se usará para generar ATP (como se explicará enseguida. Por último, el electrón ya sin energía sale de la ETC II y entra en el centro de reacción del fotosistema I, donde reemplaza al electrón lanzado cuando la luz incide en este fotosistema I.
El fotosistema I genera NADPH. Entre tanto, la luz también ha incidido en los pigmentos de PS I.
Como en el PS II, la energía de la luz es captada por estos pigmentos y llevada a una molécula de clorofila A en el centro de reacción. Ahí lanza un electrón energizado que es tomado por el aceptor primario de electrones del PS I. Del aceptor primario de electrones de la PS I, el electrón energizado pasa por la ETC I hasta que llega al NADP+. Se forma la molécula transportadora de energía NADPH cuando cada molécula del NADP+ (disuelta en el fluido del estroma) toma dos electrones energizados junto con un ión hidrógeno.
El gradiente de iones hidrógeno genera ATP a través de un proceso denominado quimiósmosis.
RESUMEN DE CONCEPTOS CLAVE
¿Qué es la fotosíntesis?
La fotosíntesis capta energía de la luz solar y la usa para convertir moléculas inorgánicas de dióxido de carbono y agua en una molécula energética de glucosa y liberar oxígeno como subproducto.
En las plantas, la fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos y sigue dos fases principales: la fase luminosa donde se realizan las reacciones luminosas y la fase oscura o ciclo de Calvin.
Reacciones luminosas:
¿cómo se convierte la energía luminosa en energía química?
Las reacciones luminosas ocurren en los tilacoides de los cloroplastos. La luz excita electrones de las moléculas de los cloroplastos situadas en los fotosistemas II y I. Los electrones energizados saltan a una molécula aceptora primaria que los traslada a una cadena de transporte contigua. La energía que se libera conforme los electrones avanzan por la ECT II se usa para bombear iones de hidrógeno al espacio tilacoidal y crear un gradiente de H+ a través de la membrana tilacoidal. Los iones de hidrógeno bajan por el gradiente de concentración a lo largo de canales de ATP sintasa e impulsan la
síntesis de ATP. Por cada dos electrones que cruzan la ETC I, se forma una molécula del portador de energía NADPH a partir de NADP+ y H+.
Los electrones perdidos en el fotosistema II son reemplazados por los electrones liberados al romperse los enlaces de la molécula de agua, lo cual también produce H+ y O2.
Ciclo de Calvin:
¿Cómo se almacena la energía química en moléculas de glucosa?
El ciclo de Calvin, que ocurre en el estroma de los cloroplastos, aprovecha la energía del ATP y el NADPH producida durante las reacciones luminosas para impulsar la síntesis de G3P; dos moléculas de G3P se combinan para formar glucosa.
El ciclo de Calvin tiene tres etapas principales: (1) Fijación del carbono: el dióxido de carbono se combina con ribulosa bifosfato (RuBP) para formar ácido fosfoglicérico (PGA).
(2) Síntesis de G3P: la molécula de PGA se convierte en gliceraldehído 3 fosfato (G3P) con energía del ATP y NADPH.
(3) Regeneración del RuBP: con cinco moléculas de G3P se regeneran tres moléculas RuBP, usando energía del ATP.
Una molécula de G3P sale del ciclo. El G3P puede usarse para sintetizar glucosa y otras moléculas de carbohidratos.
¿Por qué algunas plantas utilizan otras vías para fijar el carbono?
La enzima rubisco, que cataliza la reacción entre RuBP y CO2, también puede catalizar una reacción, llamada fotorrespiración, entre RuBP y O2.
En condiciones cálidas y secas, los estomas de las hojas se cierran, las concentraciones de CO2 bajan y aumentan las de O2, lo que produce una costosa fotorrespiración que impide la fijación del carbono. Las plantas C4 y CAM reducen al mínimo la fotorrespiración.
En las células del mesófilo de plantas C4, el CO2 se combina con ácido fosfoenolpirúvico (PEP) para formar una molécula de oxaloacetato de cuatro carbonos, la cual se convierte en malato y pasa a la vaina perivascular contigua. Ahí, el malato se degrada y libera CO2. Esto crea una concentración elevada de CO2 en la vaina perivascular. A continuación, el CO2 se fija usando el ciclo de Calvin. Las células del mesófilo de las plantas CAM abren los estomas de noche y generan malato usando el CO2 que entra por difusión en la hoja. El mesófilo almacena el malato como ácido málico en las vacuolas centrales de las células. Durante el día, cuando los estomas están cerrados, las células del mesófilo degradan el malato y liberan CO2 para el ciclo de Calvin
http://formaciondocentessabatinodinarte.files.wordpress.com/2017/02/biologc3ada_la_vida_en_la_tierra_con_fisiologc3ada_9c2ba_edicic3b3n_.pdf
APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA: GLUCÓLISIS Y RESPIRACIÓN CELULAR
¿Qué es la fotosíntesis?
La fotosíntesis capta energía de la luz solar y la usa para convertir moléculas inorgánicas de dióxido de carbono y agua en una molécula energética de glucosa y liberar oxígeno como subproducto.
En las plantas, la fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos y sigue dos fases principales: la fase luminosa donde se realizan las reacciones luminosas y la fase oscura o ciclo de Calvin.
Reacciones luminosas:
¿cómo se convierte la energía luminosa en energía química?
Las reacciones luminosas ocurren en los tilacoides de los cloroplastos. La luz excita electrones de las moléculas de los cloroplastos situadas en los fotosistemas II y I. Los electrones energizados saltan a una molécula aceptora primaria que los traslada a una cadena de transporte contigua. La energía que se libera conforme los electrones avanzan por la ECT II se usa para bombear iones de hidrógeno al espacio tilacoidal y crear un gradiente de H+ a través de la membrana tilacoidal. Los iones de hidrógeno bajan por el gradiente de concentración a lo largo de canales de ATP sintasa e impulsan la
síntesis de ATP. Por cada dos electrones que cruzan la ETC I, se forma una molécula del portador de energía NADPH a partir de NADP+ y H+.
Los electrones perdidos en el fotosistema II son reemplazados por los electrones liberados al romperse los enlaces de la molécula de agua, lo cual también produce H+ y O2.
Ciclo de Calvin:
¿Cómo se almacena la energía química en moléculas de glucosa?
El ciclo de Calvin, que ocurre en el estroma de los cloroplastos, aprovecha la energía del ATP y el NADPH producida durante las reacciones luminosas para impulsar la síntesis de G3P; dos moléculas de G3P se combinan para formar glucosa.
El ciclo de Calvin tiene tres etapas principales: (1) Fijación del carbono: el dióxido de carbono se combina con ribulosa bifosfato (RuBP) para formar ácido fosfoglicérico (PGA).
(2) Síntesis de G3P: la molécula de PGA se convierte en gliceraldehído 3 fosfato (G3P) con energía del ATP y NADPH.
(3) Regeneración del RuBP: con cinco moléculas de G3P se regeneran tres moléculas RuBP, usando energía del ATP.
Una molécula de G3P sale del ciclo. El G3P puede usarse para sintetizar glucosa y otras moléculas de carbohidratos.
¿Por qué algunas plantas utilizan otras vías para fijar el carbono?
La enzima rubisco, que cataliza la reacción entre RuBP y CO2, también puede catalizar una reacción, llamada fotorrespiración, entre RuBP y O2.
En condiciones cálidas y secas, los estomas de las hojas se cierran, las concentraciones de CO2 bajan y aumentan las de O2, lo que produce una costosa fotorrespiración que impide la fijación del carbono. Las plantas C4 y CAM reducen al mínimo la fotorrespiración.
En las células del mesófilo de plantas C4, el CO2 se combina con ácido fosfoenolpirúvico (PEP) para formar una molécula de oxaloacetato de cuatro carbonos, la cual se convierte en malato y pasa a la vaina perivascular contigua. Ahí, el malato se degrada y libera CO2. Esto crea una concentración elevada de CO2 en la vaina perivascular. A continuación, el CO2 se fija usando el ciclo de Calvin. Las células del mesófilo de las plantas CAM abren los estomas de noche y generan malato usando el CO2 que entra por difusión en la hoja. El mesófilo almacena el malato como ácido málico en las vacuolas centrales de las células. Durante el día, cuando los estomas están cerrados, las células del mesófilo degradan el malato y liberan CO2 para el ciclo de Calvin
http://formaciondocentessabatinodinarte.files.wordpress.com/2017/02/biologc3ada_la_vida_en_la_tierra_con_fisiologc3ada_9c2ba_edicic3b3n_.pdf
APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA: GLUCÓLISIS Y RESPIRACIÓN CELULAR
Resumen de conceptos clave
1. ¿Cómo obtienen
energía las células?
Para producir energía química, las células degradan la
glucosa en compuestos de menor energía y captan parte de la energía liberada
como ATP.
Durante la glucólisis, la glucosa se rompe en el citosol, con lo que
se forma piruvato y se genera una pequeña cantidad de
ATP y del portador de electrones energizados NADH. Si hay oxígeno, el piruvato
se degrada por respiración celular en la mitocondria y genera mucho más ATP que
la glucólisis.
2. ¿Qué pasa durante la glucólisis?
Durante la glucólisis se
activa una molécula de glucosa agregando fosfatos energizados de dos moléculas
de ATP para formar fructosa bifosfato. Luego, en una serie de reacciones, la
fructosa bifosfato se degrada en dos moléculas de piruvato. Esto produce una
ganancia neta de dos moléculas de ATP y dos de NADH.
3. ¿Qué pasa durante la
respiración celular?
Si hay oxígeno, puede producirse la respiración celular.
El piruvato se transporta a la matriz de la mitocondria. Aquí, reacciona con la
coenzima A para formar acetil CoA más CO2.
El acetil CoA entra en el ciclo de
Krebs y libera los dos carbonos restantes como CO2. Se forman también un ATP,
tres NADH y un FADH2 por cada grupo acetilo que pasa por el ciclo. Durante las
reacciones en la matriz de la mitocondria, cada molécula de glucosa que pasa a
glucólisis produce un total de dos ATP, ocho NADH y dos FADAH2. El NADH y FADH2 entregan sus electrones energizados a la cadena de
transporte de electrones (CTE) que está insertada en la membrana
de la mitocondria. La energía de los electrones
bombea iones hidrógeno de la matriz, a través de la membrana interna, al
espacio intermembranoso. Al final de la CTE, los electrones sin energía se
combinan con oxígeno y iones hidrógeno para formar agua. Es la etapa que
requiere oxígeno de la respiración celular.
En la quimiósmosis, el gradiente de
iones hidrógeno se difunden por la membrana interna, a través de los canales
que contienen ATP sintasa. El transporte de electrones y la quimiósmosis
producen 32 o 34 moléculas adicionales de ATP, para una ganancia neta de 36 o
38 por molécula de glucosa en la glucólisis y la respiración celular juntos.
4. ¿Qué
pasa en la fermentación?
La glucólisis consume el NAD+ para producir NADH
cuando la glucosa se rompe en piruvato. Para que estas reacciones continúen, el
NAD+ debe reciclarse de manera constante. En condiciones anaeróbicas, el NADH no
puede dejar sus electrones energizados en la CTE, porque no hay oxígeno que los
acepte al final de la cadena. Entonces, el NAD+ se regenera a partir del
NADH por fermentación del piruvato en etanol y CO2, o en lactato, dependiendo
del organismo. Las levaduras y otros microorganismos generan etanol y CO2. Los
seres humanos y otros animales producen lactato.
Profe el video no esta disponible.
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