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COMPONENTES./OPCIÓN A
OPCIÓN A
3.- Referente al ciclo de Calvin:
a) Indicar el gasto de NADPH y de ATP en el ciclo de Calvin para sintetizar
una molécula de hexosa a partir de CO2 (0,5 puntos).
b) Indicar el enzima más importante que interviene en el ciclo de Calvin,
así como la reacción que cataliza (0,75 puntos).
c) Indicar cuáles son las principales etapas del ciclo de Calvin (0,75
puntos).
a) RESUMEN: Por cada 3 vueltas del ciclos 3 mol de CO2 se combinan con
6 de NADPH impulsados por la energía de 9 ATP obteniéndose como
producto neto GAP precursor de la glucosa.
Para una hexosa como la glucosa son 6 vueltas el resumen sería:
6CO2 + 18 ATP + 12 NADPH+ 12 H+  1 Hexosa + 18 ADP + 18Pi +
NADP+
Recordatorio del Ciclo de Calvin:
Ciclo de Calvin
Es un ciclo porque en cada vuelta de ciclo el compuesto inicial se regenera.
El ciclo comienza a partir de un monosacárido de 5 C que es la Ribulosa 15 difosfato (RuBP).
En cada vuelta de ciclo se incorpora un CO2 por lo que serán necesarias 3
vueltas para la formación de una triosa.
Las etapas son las siguientes:
- 1. Carboxilación: La enzima ribulosa bifostato carboxilasa (Rubisco)
cataliza la unión de CO2 a la ribulosa bifosfato, formándose un
compuesto de 6C muy inestable que da lugar a 2 moléculas de ácido 3fofoglicérido PGA
3 CO2 darán lugar a 6 moléculas de PGA.
- 2. Fosforilación y Reducción: Las 6 mol de PGA se fosforilan para dar
ácido 1-3 bifosfoglicérico BPG, consumiéndose 6 mol de ATP.
Después los 6 BPG se reducen dando 6 mol de gliceraldehido 3-fosfato
GAP, en una reacción donde los e- son cedidos por 6 NADPH que se
oxidan a 6 NADP.
- 3. Recuperación: De cada 6 mol de GAP que se forman , una se
considera el rendimiento neto del ciclo. Las otras 5 sufren una serie de
transformaciones en las que se consumen 3 ATP para regenerar la
ribulosa 1-5 bifosfato, con lo que se cierra el ciclo.
a) La enzima es la Rubisco ribulosa bifosfato carboxilasa, en el apartado
anterior está explicado
b) Explicado en el apartado a.
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COMPONENTES./OPCIÓN B
OPCIÓN B
5.- Los compuestos siguientes están relacionados con la respiración y la
fotosíntesis: ribulosa 1,5- bisfosfato, NADH, FADH2, NADP.
a) Relacione cada uno de los compuestos con el proceso correspondiente
y con la etapa del mismo donde participa (1 punto).
b) Explique las características químicas del NADP y FADH2 e indique su
función (0,5 puntos).
c) Explique las características químicas y la función de la ribulosa 1,5bisfosfato (0,5 puntos).
a)
Ribulosa 1,5 bifosfato:Proceso anabólico de Fotosíntesis. Fase oscura. Ciclo de
Calvín. Es el intermediario que se une al CO2 par que este se introduzca en el
ciclo
NADH: Proceso catabólico de glúcidos. Se foram por reducción de NAD en la
glucolisis, respiración en el ciclo de Krebs. Transporta los electrones hasta la
cedena de transporte electrónico durante la respiración celular . en la
fermentación sirve para reducir el piruvato a lactosa o a etanol y CO2
FADH2: Proceso catabólico de glúcidos. Se forma por reducción de FAD en la
respiración en el ciclo de Krebs. Transporta los electrones hasta la cadena de
transporte electrónico durante la respiración celular
NADPH: Proceso anabólico de fotosíntesis. Se origina durante la fase
luminosa. El poder reductor que contiene ( ha recibido electrones a partir de el
fottosistema I, Los electrones del fotosistema I han sido reemplazados por los
del fotosistema II; y los del fotosistema II por los electrones a partir de la
fotolisis del agua) pasa a la fase oscura y se utilizará para reducir el CO2 a
glucosa.
b)Ambos son nucleótidos no nucléicos que actúan como coenzimas
deshidrogenadas. Intervienen en procesos de oxido-reducción como
transportadores de electrones. Toman electrones de una molécula, se reducen.
Y posteriormente los ceden a otra molécula y se oxidan.
El FADH2: Tienen como base nitrogenada la flavina y como pentosa el ribitol. Al
unirse forman la riboflavina o vit B2.
El NADPH es un dinucleótido formados por la unión del nucleótido de
nicotinamida (vit B3) y el de adenina unido a fosfato.
c)La ribulosa 1,5-bifosfato es un monosacárido ce 5 carbonos. Es una
aldopentosa que tiene sus carbonos 1 y 5 unidos a un grupo fosfato. Es la
molécula que pertenece al ciclo de Calvin que se realiza durante la fase oscura
de la fotosíntesis en el estroma de los cloroplastos. La ribolosa esla encargada
de unirse al CO2 incorporándolo al ciclo, para que se forme glucosa ( 6 CO2
darán 6 vueltas de ciclo y formarán una glucosa)
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COMPONENTES./OPCIÓN B
OPCIÓN B
5.- Para los terminos que se citan a continuacion:
a) Indique las diferencias más relevantes entre fotofosforilación acíclica y
fotofosforilación cíclica y cite su localización a nivel de orgánulo (0,5
puntos).
b) Explique la diferencia fundamental entre respiración y fermentación
(0,5 puntos).
c) Indique las diferencias entre quimiosíntesis y fotosíntesis (0,5 puntos).
d) Explique la diferencia entre procesos anfibólicos y procesos
anabólicos. Ponga un ejemplo de cada caso (0,5 puntos).
a)
En la fotofosforilación cacíclica los electrones que pierden tanto el fotosistema I
como el Ii no vuelven a estos sino qu son sustituidos por otros electrones. En la
fotofosforilación cíclica los electrones que salen del fotosistema I vuelven al
fotosistemaI
En la totofosforilación acíclica intervienen los dos fotosistemas el I el II. En la
cíclica sólo interviene el fotosistema I
En la áciclica interviene el agua que se rompe en oxígeno que se desprende
como producto de desecho y hidrógeno que se disocia en un protón H + y un
electrón e--, en la cíclica No interviene el agua
En la acíclica se obtiene NAPDH+H y ATP en la cíclica sólo se obtiene ATP
b)La respiración es un proceso catabólico donde se produce la oxidación total
de la glucosa hasta obtener una molécula inorgánica totalmente oxidada el
CO2, obteniéndose toda la energía contenida en sus enlaces en forma de ATP.
En la fermentación (que también es un proceso catabólico) la glucosa se
degrada parcialmente hasta otra molécula orgánica que todavía contiene
energía , por tanto la glucosa se degrada parcialmente obteniéndose poco ATP
c)Ambos son procesos anabólicos en los que a partir de moléculas inorgánicas
sencillas se sintetizan moléculas orgánicas. Son procesos que requieren
energía en forma de ATP
Fotosíntesis: Utilizan como fuente de energía externa la luz del sol (que
transforman en energía bioquímica ATP) para con ella combinar el CO2 y
el H2O para formar azúcares sencillos, y a partir de estos otras moléculas
orgánicas.
Quimiosíntesis: Utilizan como fuente de energía la liberada en la oxidación de
ciertos compuestos inorgánicos, gracias a la cual fabrican materia orgánica a
partir de inorgánica.
d) Los procesos anfibólicos son procesos catabólico. Las diferencias
principales entre procesos anabólicos y catabólicos son:
- Catabólicas:
- Son reacciones de degradación oxidativa de moléculas orgánicas cuya
finalidad es la obtención de energía necesaria para que la célula realice
sus funciones vitales.
- Son la fermentación y respiración celular
- Anabólicas:
-
Son reacciones de biosíntesis, requieren energía.
Son reacciones anabólicas la fotosíntesis, la quimiosíntesis , la síntesis
de glúcidos, lípidos y proteínas.
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COMPONENTES./OPCIÓN B
OPCIÓN B
5.- Sobre el ciclo de Calvin:
a) Indique sus fases y explique cada una de ellas (1,5 puntos).
b) Cite dos diferencias con el ciclo de Krebs (0,5 puntos).
a) Es un ciclo porque en cada vuelta de ciclo el compuesto inicial se
regenera.
El ciclo comienza a partir de un monosacárido de 5 C que es la Ribulosa 15 difosfato (RuBP).
En cada vuelta de ciclo se incorpora un CO2 por lo que serán necesarias 3
vueltas para la formación de una triosa.
Las etapas son las siguientes:
- 1. Carboxilación: La enzima ribulosa bifostato carboxilasa (Rubisco)
cataliza la unión de CO2 a la ribulosa bifosfato, formándose un
compuesto de 6C muy inestable que da lugar a 2 moléculas de ácido 3fofoglicérido PGA
3 CO2 darán lugar a 6 moléculas de PGA.
- 2. Fosforilación y Reducción: Las 6 mol de PGA se fosforilan para dar
ácido 1-3 bifosfoglicérico BPG, consumiéndose 6 mol de ATP.
Después los 6 BPG se reducen dando 6 mol de gliceraldehido 3-fosfato
GAP, en una reacción donde los e- son cedidos por 6 NADPH que se
oxidan a 6 NADP.
- 3. Recuperación: De cada 6 mol de GAP que se forman , una se
considera el rendimiento neto del ciclo. Las otras 5 sufren una serie de
transformaciones en las que se consumen 3 ATP para regenerar la
ribulosa 1-5 bifosfato, con lo que se cierra el ciclo.
RESUMEN: Por cada 3 vueltas del ciclos 3 mol de CO2 se combinan con 6
de NADPH impulsados por la energía de 9 ATP obteniéndose como
producto neto GAP precursor de la glucosa.
6CO2 + 18 ATP + 12 NADPH+ 12 H+  1 Hexosa + 18 ADP + 18Pi +
NADP+
b) – El ciclo de Calvin es un ciclo en que entra una molécula inorgánica
oxidada, el CO2, a una molécula reducida y orgánica que es el gliceraldehido 3
fosfato, que con 2 moléculas de este tipo se formará una glucosa.
El ciclo de Krebs es un ciclo en que a partir de una molécula orgánica , el acetil
CoA se forma una molécula inorgánica oxidada , el CO2,.
- En el ciclo de Calvin se consume la energía y el poder reductor. En el ciclo de
Krebs se forma ATP y poder reductor
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COMPONENTES./OPCIÓN B
OPCIÓN B
1.- De los compuestos celulares que se citan a continuación: ribulosa,
hemicelulosa, NADH, FAD+, glucosa,NAD+, CO2, NADP+.
a) Cite cuatro compuestos que estén relacionados directamente con el
proceso fotosintético e indique, para cada uno de ellos, su función, la
etapa del proceso en la que participan y la localización de ésta a nivel de
orgánulo (1punto).
b) Cite dos nucleótidos que estén relacionados directamente con la
respiración e indique, para cada uno de ellos,su función, la etapa del
proceso en la que participan y la localización de ésta a nivel de orgánulo
(0,5 puntos).
c) Explique las características químicas de la hemicelulosa y cite su
función (0,5 puntos).
a) Ribulosa: Es una pentosa que se une al CO2 incorporando este último al
Ciclo de Calvin. Este ciclo se produce en el estroma de los cloroplastos
constituyendo la fase oscura de la fotosíntesis.
Glucosa: Es el producto final de la fotosínstesis , en la que a partir de CO2 y la
energía de la luz del sol se forma glucosa y se desprende oxígeno. La síntesis
de glucosa sucede en el estroma de los clorplastos a partir de 2 moléculas de
gliceraldehido resultado de 6 vueltas del ciclo de Calvín
CO2 : Se incorpora al ciclo de Calvin en el estroma de los cloroplastos, para
formar glucosa. Se incorpora la estroma de los cloroplastos
NADP+: Es el aceptor último aceptor de electrones en la fase luminosa de la
fotosíntesis que se realiza en la membrana de los tilacoides. Se reduce a
NADPH+H+ . Este se incorpora al ciclo de Calvin aportando electrones.
b)El ATP que se forma durante la glucolisis y en la cadena respiratoria a partir
del NADH+H+ (3 ATP por cada uno) y del FADH2 (2 ATP por cada uno).
GTP se forma durante el ciclo de Krebs . Uno por cada Acetil-CoA-SH que se
incorpora a dicho ciclo.
c) Las hemicelulosas son heteropolisacaridos, formados por un conjunto
heterogéneo de polisacáridos, a su vez formados por un solo tipo de
monosacáridos unidos por enlaces β (1-4)(fundamentalmente xilosa, arabinosa,
galactosa, manosa, glucosa y ácido glucurónico) , que forman una cadena
lineal ramificada. Entre estos monosacáridos destacan más: la glucosa, la
galactosa o la fructosa.
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COMPONENTES./OPCIÓN A
OPCIÓN A
4.- El esquema siguiente representa un proceso básico en algunos
organismos:
a) Indique la denominación del proceso representado y su localización a
nivel de orgánulo. Complete los números 1, 2, 3, 4 y 5 (1,5 puntos).
b) Explique el significado biológico del proceso representado en el
esquema (0,5 puntos).
a)Flujo aciclico de la fotosíntesis. Se realiza en la membrana de los tilacoides
de los cloroplastos durante la fase luminosa de la fotosíntesis.
1: 2e2: fotosistema II
2´fotosistema II excitado (libera 2e- )
3: Citocromo b6-f
4: ForosistemaI
4¨: Fotosistema I excitado
(libera 2e- )
5: NADPH+H
El proceso sería como sigue:
- Los dos fotosistemas y el agua son excitados simultáneamente.
- Los fotosistemas actúan en serie y el flujo de e- va desde el agua al PSII,
de esta al PSI y de este al NADP+ que se reduce a NADPH.
- Se denomina no cíclico porque los e- que pierde cada molécula de clorofila
no regresan a esa misma molécula sino que son reemplazados por otros e-.
- “El proceso es como sigue”:
- Tanto al PSI como al PSII llegan simultáneamente dos cuantos de luz. Los
cuantos son absorbidos por el complejo antena de ambos fotosistemas,
excitando en el PSII a la clorofila P680, y en el PSI a la clorofila P700 que
pierden cada una 2e-, pasando ambos a un nivel energético mayor
(potencial redox).
- En el PSII los 2e- perdidos por la clorofila P680 son impulsados hacia un
aceptor primario de e- en un nivel energético superior.
- Estos e- pasan por una cadena de transporte electrónico, en la que
interviene la plastoquinona, un complejo multiprotéico denominado
citocromo b6-f que bombea protones hacia el espacio tilacoidal; y la
plastocianina, llegando al PSI, donde son captados por la clorofila P700,
que previamente había perdido 2e-.
- Durante todo el transporte electrónico de los e- hasta el PSI el nivel
energético va disminuyendo.
- Los 2e- perdidos por la clorofila P700 pasan a un aceptor primario en un
nivel energético superior, posteriormente son captados por la ferredoxina
que los transfiere al NADP+ formándose NADPH+ H+.
- Los 2e- perdidos por la clorofila P680 son reemplazados por los 2e- que
pierde el agua mediante un proceso de fotolisis. La molécula de agua se
escinde en :
H2O + 2 cuantos  2H+ + 2e- + ½ O2
Los e- perdidos por el agua van a parar a la clorofila P680; los protones H +
se acumulan en el interior del espacio tilacoidal; y los O2 se combinan
formando moléculas de O2 que como subproducto difunde al exterior.
- Durante el proceso se han bombeado al espacio del interior tilacoidal H+
procedentes de la fotolisis del agua y los bombeados por el complejo
citocromo b6-f. Esto genera el gradiente electroquímico (eléctrico: distinta
carga en el interior del tilacoide + y en el estroma - ; químico por diferencia
de pH, ácido en el inteiro del tilacoide, básico en el estroma) necesario para
la síntesis de ATP.
- En la cara que da al estroma de la membrana de los tilacoides existe un
complejo enzimático, la ATP-sintetasa (semejante a las partículas F de las
crestas mitocondriales).
- Según la hipótesis quimiosmótica de Mitchell, al igual que en las
mitocondrias, los protones son impulsados desde el interior de los tilacoides
al estroma a través de la ATP-sintetasa, liberando la energía necesaria
para la formación de ATP a partir de ADP+ Pi.
- La síntesis de cada ATP está asociada al flujo de cuatro protones a través
de cada ATPasa.
- Como la energía procede en último término de la luz al proceso de
formación de ATP se le denomina “fotofosforilación”.
- La fotoforilación es una fosforilación asociada a un gradiente
electroquímico, ya que la energía liberada por el transporte de electrones
realizado a favor de gradiente de potencial redox , es acoplada a la
fosforilación del ADP
Los pigmentos fotosintéticos, los complejos protéicos, los transportadores de ede ambas cadenas de transporte electrónico y las enzimas necesarias en el
proceso(como la ATP-sintetasa), mantienen una disposición espacial concreta
en la membrana tilacoidal que hace posible la síntesis de ATP.
En resumen a partir de una molécula de agua, 4 cuantos de luz, se forman una
molécula de NADP+ H+, una molécula de ATP y ½ de O2
-
b)Durante este proceso la célula utiliza la energía de la luz para formar ATP
(energía bioquímica exclusiva de los seres vivos y la única que utilizan)y poser
reductor en forma de NADPH+H (transportador electrónico), para utilizar ambos
conmpuestos en la formación de materia orgánica a partir de materia
inorgánica, es decir la síntesis de moléculas orgánicas a partir de moléculas
inorgánicas sencillas.
MADRID / JUNIO 09. LOGSE / BIOLOGIA / CELULA Y SUS
COMPONENTES./OPCIÓN A
OPCIÓN A
4.- Suponga que en el genoma de cierta especie vegetal se han
introducido dos genes: uno relacionado con la actividad de la rubisco
(ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa) y otro con la fotólisis del
agua.
a) Cite el proceso y la etapa del mismo en la que interviene la rubisco y su
localización a nivel de orgánulo (0,5 puntos).
b) Explique la importancia biológica de esta enzima, ¿qué aplicación
podría tener el aumento de su actividad? (0,5 puntos).
c) ¿Qué es la fotólisis del agua? ¿Cuál es su finalidad? (0,5 puntos).
d) ¿Cómo se llaman las plantas obtenidas mediante técnicas similares a
la del enunciado? ¿Con qué propósito se realizan estas técnicas?, ponga
un ejemplo (0,5 puntos).
a) La rubisco es la enzima que cataliza la unión del CO2 con la ribulosa 1,5
bifosfatas, par dar u compuesto inestable de 6C que dará finalmente 2
moléculas de ácido 3 fosfoglicérido.
Este proceso se realiza en el estroma de los cloroplastos de las células
vegetales, durante la fase oscura de la fotosíntesis.
b) Es muy importante porque sin ella el proceso fotosíntético no terminaría y no
se produciría la transformación de materia inorgánica en orgánica.
La rubisco tambien tiene actividad oxigenasa cuando las concentraciones de
O2 son elevadas en el interior de las células.
El aumento de su actividad, aumentaría la actividad fotosintética, si la
concentración de CO2 es alta. Si hubiera mas O2 se iniciaría la fotorresiración
que es perjudicial para las plantas
c) La fotolisis del agua es la rotura de la molécula de agua por la luz del sol. Se
escinde en 2H++2e y O2 que se desprende. Su finalidad es en último término
que el NADP+ se reduzca y pase a NADPH+H+ y por otra formar ATP al
pasar los protones (H+ ) según la teoría quimiosmótica de MIchel del interior
del espacio tilacoidal al estroma a través de la enzima ATPasa..
Con mas detalle los electrones del agua van al fotosistema II que había perdido
también por la luz del sol 2 electrones que se excitan pasan a un nivel
energético superior y después pasan por un complejo protéico , hasta llegar al
fotosistema I que a su vez había perdido 2e que tambien se excitan pasan a un
nivel energético superior y después pasan por un complejo protéico , hasta
llegar al NAD que se reducirá a NADPH+H.
Durante este transporte electónico se ha ido desprendiendo la energía de los e
que se ha utilizado para pasar H al espacio tilacoidal, creándose un gradiente
electroquímico que hará quelos H pasen de nuevo a la matriz mitocondrial a
favor de gradiente a través de la enzima ATPsintetasa. Al salir los rotones
liberan la energía para formar ATP a partir de ADP+Pi
d) las plantas a las que se les incluyen genes de otras platas, son plantas
modificadas genéticamente., es decir transgénica. Esta técnica se utiliza con el
fi de mejorar la especie vegetal en la que se ingertan los genes. P.e. para
aumentar su rendimiento nutricional, para aumentar su resistencia a las plagas,
o a las condiciones ambientales.
Por ejemplo las plantas de maiz condiciones ambientales que no resistirían sin
los genes que se les incorpora¸plantas de trigo que aumentan su tamaño y
peso; plantas de toamte que resisten las plagas….
MADRID / JUNIO 2008. LOGSE / BIOLOGIA / CELULA Y SUS
COMPONENTES./OPCIÓN A
OPCIÓN A
2.- El esquema adjunto representa un proceso esencial en la biosfera.
a) Identifique de qué proceso se trata y cite el tipo de seres vivos que lo
llevan a
cabo (0,5 puntos).
b) Indique la denominación de las dos partes del proceso (señaladas
como A y B) y cite la localización subcelular donde se realizan (0,5
puntos).
c) ¿Considera que se trata de un proceso anabólico o catabólico? Razone
la respuesta (0,5 puntos).
d) En la parte B del proceso participa un enzima considerado el más
abundante del planeta. Indique de qué enzima se trata y escriba la
reacción que cataliza (0,5 puntos).
a) El proceso es la fotosíntesis se realiza en los cloroplastos que son orgánulos
exclusivos de células vegetales, por tanto lo llevan a cabo las plantas y las
algas. También algunas bacterias, pero estas al o posser clorplatos realizan la
fotosíntesis en los mesosomas
b)A: fase luminosa. Se realiza en los tilacoides, de los cloroplastos
B: Fase oscura. Se realiza en el estromas de los cloroplastos
c) La fotosíntesis es un proceso Anabólico ya que es un proceso de síntesis de
materia orgánica en el que se consume energía (ATP)
d) El enzima es la Rubisco ribulosa bifosfato carboxilasa, cataliza la unión de
CO2 a la ribulosa 1, 5 bifosfato
CO2 + RuBP ￫ PGA (ácido 3 fosfoglicerico)
MADRID / SEPTIEMBE 07. LOGSE / BIOLOGIA / CELULA Y SUS
COMPONENTES./OPCIÓN B
OPCIÓN B
2.- Relacionado con el metabolismo celular.
a) Defina anabolismo y catabolismo (0,5 puntos).
b) Indique la finalidad de las reacciones catabólicas (0,5 puntos).
c) Cite dos rutas catabólicas e indique su localización celular y a nivel de
orgánulo (1 punto).
SOLUCIÓN:
a) Se diferencian dos tipos de reacciones metabólicas:
- Catabólicas:
- Son reacciones de degradación oxidativa de moléculas orgánicas cuya
finalidad es la obtención de energía necesaria para que la célula realice
sus funciones vitales.
- Son la fermentación y respiración celular
- Anabólicas:
- Son reacciones de biosíntesis, requieren energía.
- Son reacciones anabólicas la fotosíntesis, la quimiosíntesis , la síntesis
de glúcidos, lípidos y proteínas.
b) El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas y procesos
energéticos que se producen en el ser vivo. La finalidad es por una parte
obtener energía para el funcionamiento celular y por otra sintetizar moléculas
orgánicas complejas para construir sus estructuras y realizar sus funciones
c) La glucolisis y respiración celular.
La glucolisis en el hialoplasma celular
La respiración celular se realiza en las mitocondrias
MADRID / JUNIO 07. LOGSE / BIOLOGIA / CELULA Y SUS
COMPONENTES. METABOLISMO CELULAR.OPCIÓN B Nº 2
OPCIÓN B
2.- Relacionado con el metabolismo celular.
a) Defina anabolismo y catabolismo. Cite un ejemplo de ruta anabólica
(0,75 puntos).
b) De acuerdo con la forma de obtener el carbono, indique cómo se
clasifican los organismos. Razone la respuesta (0,5 puntos).
c) Según la fuente de energía que emplean, indique los tipos de
organismos y relaciónelos con la respuesta del apartado anterior (0,75
puntos).
Solución:
a) El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas y procesos
energéticos que se producen en el ser vivo.
Se diferencian dos tipos de reacciones metabólicas:
- Catabólicas:
- Son reacciones de degradación oxidativa de moléculas orgánicas cuya
finalidad es la obtención de energía necesaria para que la célula realice
sus funciones vitales.
- Son la fermentación y respiración celular
- Anabólicas:
- Son reacciones de biosíntesis, requieren energía.
- Son reacciones anabólicas la fotosíntesis, la quimiosíntesis , la síntesis
de glúcidos, lípidos y proteínas.
b) Autótrofos
- Son los organismos que sintetizan todas las moléculas orgánicas
necesarias a partir de sustancias inorgánicas simples (CO2 , H2O,
NH3....)
Heterótorofos
- Son aquellos que necesitas materia orgánica previamente elaborada por
otros organismos, a partir de la que generan sus propias estructuras y
obtienen energía.
c) Los organismos autótrofos :
Se necesita un aporte energético que puede obtenerse por fotosíntesis o
quimiosíntesis.
- Fotosíntesis: Utilizan como fuente de energía externa la luz del
sol (que transforman en energía bioquímica ATP) para con ella
combinar el CO2 y el H2O para formar azúcares sencillos, y a
partir de estos otras moléculas orgánicas.
Reciben el nombre de “fotoautótrofos o fotolitótrofos”.
Son las plantas , algas y algunas bacterias.
- Quimiosíntesis: Utilizan como fuente de energía la liberada en
la oxidación de ciertos compuestos inorgánicos, gracias a la
cual fabrican materia orgánica a partir de inorgánica.
Reciben el nombre de “quimioautótrofos o quimiolitótrofos”
Son algunos tipos de bacterias, las bacterias del S, las
nitrificantes , del hierro y del hidrógeno.
Los organismos Heterótrofos:
- Como fuente de energía utilizan la energía química almacenada en los
enlaces covalentes de las moléculas orgánicas que ingieren
- Se les denomina “quimioheterótorofos o quimioorganotrofos”
- Pertenecen a este grupo todos los animales, hongos, protozoos y
muchas bacterias.
MADRID / JUNIO 07. LOGSE / BIOLOGIA / CELULA Y SUS
COMPONENTES. METABOLISMO CELULAR / OPCIÓN A/ ACTIVIDAD 2
OPCIÓN A
2.- Referente al proceso fotosintético en organismos eucarióticos:
a) Indique qué organismos lo realizan y la localización subcelular
concreta donde se lleva a cabo (0,5 puntos).
b) Escriba de forma abreviada la ecuación general de dicho proceso (0,5
puntos).
c) Indique la finalidad y cuáles son las principales etapas del ciclo de
Calvin (1 punto).
a)Lo realizan los cloroplastos .La fase luminoso en los tilacoides la fase oscura
en el estroma
b) 6CO2 + 18 ATP + 12 NADPH+ 12 H+  1 Hexosa + 18 ADP + 18Pi +
NADP+
c) El ciclo comienza a partir de un monosacárido de 5 C que es la Ribulosa 1-5
difosfato (RuBP).
En cada vuelta de ciclo se incorpora un CO2 por lo que serán necesarias 3
vueltas para la formación de una triosa.
Las etapas son las siguientes:
- 1. Carboxilación: La enzima ribulosa bifostato carboxilasa (Rubisco) cataliza
la unión de CO2 a la ribulosa bifosfato, formándose un compuesto de 6C
muy inestable que da lugar a 2 moléculas de ácido 3- fofoglicérido PGA
3 CO2 darán lugar a 6 moléculas de PGA.
- 2. Fosforilación y Reducción: Las 6 mol de PGA se fosforilan para dar ácido
1-3 bifosfoglicérico BPG, consumiéndose 6 mol de ATP.
Después los 6 BPG se reducen dando 6 mol de gliceraldehido 3-fosfato
GAP, en una reacción donde los e- son cedidos por 6 NADPH que se
oxidan a 6 NADP.
- 3. Recuperación: De cada 6 mol de GAP que se forman , una se considera
el rendimiento neto del ciclo. Las otras 5 sufren una serie de
transformaciones en las que se consumen 3 ATP para regenerar la ribulosa
1-5 bifosfato, con lo que se cierra el ciclo.
RESUMEN: Por cada 3 vueltas del ciclos 3 mol de CO2 se combinan con 6 de
NADPH impulsados por la energía de 9 ATP obteniéndose como producto neto
GAP precursor de la glucosa.
6CO2 + 18 ATP + 12 NADPH+ 12 H+  1 Hexosa + 18 ADP + 18Pi + NADP+
MADRID / SEPTIEMBRE 06. LOGSE / BIOLOGIA / CELULA Y SUS
COMPONENTES./OPCIÓN A
OPCIÓN A
En un laboratorio se está trabajando con plantas utilizando hojas como
material de estudio:
a) Cite el proceso anabólico más característico que tiene lugar en el
órgano aludido,mencione las fases del mismo y los productos que
se originan en cada una de ellas (1 punto)
b) Realiza un esquema rotulado del orgánulo donde se realizan las
fases aludidas en el apartado anterior y señales sus componentes
a) La fotosíntesis. Consta de dos fases la fase luminosa y la fase oscura.
En la fase luminosa se forma poder reductor (NADPH+H) y energía (ATP) ;
en la fase oscura se obtiene Glucosa a partir de CO2 utilizando el poder
reductor y la energía obtenida en la fase anterior
b) Se realiza en los cloroplastos. La fase luminosa en los tilacoides y la fase
oscura en el estroma
MADRID / JUNIO 06. LOGSE / BIOLOGIA / CELULA Y SUS
COMPONENTES. METABOLISMO CELULAR / OPCIÓN A/ ACTIVIDAD 2
2.- Con relación al proceso fotosintético:
a) Explique qué es un fotosistema e indique sus componentes (0,75
puntos).
b) Explique brevemente el transporte cíclico de los electrones e indique
su finalidad (0,5 puntos).
c) Indique las etapas del Ciclo de Calvin (0,75 puntos).
Solución:
a) La clorofila y los pigmentos accesorios se agrupan en la mbna tilacoidal
formando Fotosistemas.
Fotosistemas
Un fotosistema consta de un complejo antena y un centro de reacción
fotoquímico.
- “Complejo antena”
- Se localiza sobre la mbna tilacoidal
- Cuando un fotón de energía es absorbido por una molécula de clorofila o
un carotenoide, la energía es rápidamente transferida de una molécula a
otra por un proceso de resonancia, confluyento en un Único centro de
reacción fotoquímico.
- “Centro de reacción Fotoquímico”
- Está formado por un par de moléculas de clorofila a.
- La energía de la luz canalizada hacia este centro, provoca la excitación
de un e- que sale de la clorofila y pasa a un aceptor de e- (que se
reduce) , situado en el mismo complejo protéico.
En la mbna tilacoidal existen dos fotosistemas denominados I y II.
El fotosistema I:
- Se localiza en las mbnas de los tilacoides que no forman parte de las
grana
- En el centro de reacción se sitúan dos moléculas de clorofila a
denominadas P700 pues tiene un máximo de absorción a 700nm.
El fotositema II:
- Se localiza en las mbnas de los tilacoides de la granas.
- En el centro de reacción se sitúan dos moléculas de clorofila a
denominadas P680 pues tiene un máximo de absorción a 680nm.
b) Flujo Cíclico
Además del flujo no cíclico en casi todas las plantas tiene lugar un flujo cíclico
en el que sólo interviene el PSI
Se denomina cíclico porque los e- cedidos por la clorofila P700regresan de
nuevo a dicha clorofila.
La finalidad del proceso es obtener ATP para subsanar el déficit que se
produciría , en caso contrario, en la fase oscura de fijación de CO 2 , donde son
necesarios 3 moléculas de ATP por cada 2 de NADPH.
“El proceso es como sigue”:
- Los e- cedidos por la clorofila P700 pasan a la ferredoxina, de esta al
complejo b6-f (que bombea protones al interior del tilacoide) y de ahí, con
menos energía regresan al PSI.
- NI interviene el agua, NI se forma NADPH.
c) Ciclo de Calvin
Es un ciclo porque en cada vuelta de ciclo el compuesto inicial se regenera.
El ciclo comienza a partir de un monosacárido de 5 C que es la Ribulosa 1-5
difosfato (RuBP).
En cada vuelta de ciclo se incorpora un CO2 por lo que serán necesarias 3
vueltas para la formación de una triosa.
Las etapas son las siguientes:
- 1. Carboxilación: La enzima ribulosa bifostato carboxilasa (Rubisco) cataliza
la unión de CO2 a la ribulosa bifosfato, formándose un compuesto de 6C
muy inestable que da lugar a 2 moléculas de ácido 3- fofoglicérido PGA
3 CO2 darán lugar a 6 moléculas de PGA.
- 2. Fosforilación y Reducción: Las 6 mol de PGA se fosforilan para dar ácido
1-3 bifosfoglicérico BPG, consumiéndose 6 mol de ATP.
Después los 6 BPG se reducen dando 6 mol de gliceraldehido 3-fosfato
GAP, en una reacción donde los e- son cedidos por 6 NADPH que se
oxidan a 6 NADP.
- 3. Recuperación: De cada 6 mol de GAP que se forman , una se considera
el rendimiento neto del ciclo. Las otras 5 sufren una serie de
transformaciones en las que se consumen 3 ATP para regenerar la ribulosa
1-5 bifosfato, con lo que se cierra el ciclo.
RESUMEN: Por cada 3 vueltas del ciclos 3 mol de CO2 se combinan con 6 de
NADPH impulsados por la energía de 9 ATP obteniéndose como producto neto
GAP precursor de la glucosa.
6CO2 + 18 ATP + 12 NADPH+ 12 H+  1 Hexosa + 18 ADP + 18Pi + NADP+
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COMPONENTES. METABOLISMO CELULAR / OPCIÓN A/ ACTIVIDAD 2
OPCIÓN A
2. Referente a la síntesis de ATP:
a) Indique sus mecanismos de síntesis en la célula (0,5 puntos).
b) Cite la localización de los mecanismos de síntesis de ATP en el
cloroplasto y explique el mecanismo de producción en el citado
orgánulo (0,75 puntos).
c) Indique la denominación de los procesos de síntesis de ATP en los
mitcondrias y cite una diferencia entre ambos procesos (0,75
puntos).
RESPUESTA:
a) Las reacciones metabólicas están acopladas energéticamente a través del
ATP.
En el metabolismo celular tienen lugar reacciones que liberan energía y otras
que la consumen (en el catabolismo se libera energía y en el anabolismo se
consume).
Estos procesos energéticos no tienen por qué ocurrir al mismo tiempo ni en el
mismo lugar en la célula. Por lo tanto, debe existir un mecanismo que
almacene y transporte esa energía desde los lugares donde se libera a los
lugares donde se consume. Este mecanismo se base en la formación y
posterior ruptura de enlaces químicos que almacenan y liberan gran cantidad
de energía. Estos enlaces se denominan enlaces de alta energía. El ATP
(adenosín trifosofato) es una molécula de gran importancia biológica, no sólo
como coenzima, sino también por la energía bioquímica que es capaz de
almacenar en sus dos enlaces esterfosfóricos.
El ATP es sintetizado en el metabolismo mediante tres mecanismos
principales:
- Fosforilación a nivel de sustrato.
- Fosforilación oxidativa.
- Fotofosforilación.
b) La fotofosforilación es la formación de ATP debida a la luz, tiene lugar en la
membrana tilacoidal de los cloroplastos. Según la “hipótesis quimiosmótica” de
Mitchell, la energía liberada en el transporte de electrones desde el agua hasta
el NADP+ se utiliza para bombear protones en contra de un gradiente, desde el
estroma la espacio intratilacoidal. Estos protones regresan al estroma a favor
de gradiente a través del complejo enzimático denominado ATP-asa, que
utilizará la energía liberada en el transporte para fosforilar el ADP y
transformarlo en ATP.
c) La fosforilación oxidativa es la producción de ATP en la mitocondria gracias
a la energía liberada durante el proceso de transporte electrónico desde las
coenzimas reducidas hasta el oxígeno molecular. La reoxidación de las
coenzimas obtenidas en la respiración celular tiene lugar durante el transporte
electrónico.
La cadena de transporte electrónico consta de una serie de enzimas
oxidorreductasas, localizadas en la membrana mitocondrial interna, que
recogen los electrones de las coenzimas reducidos (NADH y FADH2) de las
fases anteriores y los van pasando de una a otra hasta un aceptor final de
electrones, el oxígeno molecular, que al reducirse, origina agua.
El ATP es sintetizado gracias a la acción del enzima ATP-sintetasa, que está
ligado a la membrana interna de la mitocondria. Según la “hipótesis
quimiosmótica”, la única que ha sido comprobada experimentalmente y la que
se acepta en la actualidad, durante el transporte electrónico desde el NADH
hasta el oxígeno molecular se produce un bombeo de protones desde la matriz
mitocondrial al espacio intermembrana. La disipación posterior de este
gradiente qimiosmótico creado a través de la ATP-sintetasa proporcionará la
energía suficiente para la producción de ATP.
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COMPONENTES. METABOLISMO CELULAR / OPCIÓN A / Nº 2
OPCIÓN A
2. Relacionando con el metabolismo celular:
a) Defina anabolismo y catabolismo. (0,5 puntos)
b) Nombre el sustrato inicial y el producto final de la glucólisis e indique
si se trata de una ruta anabólica o catabólica. (0,5 puntos)
c) Nombre un sustrato inicial y el producto final de la gluconeogénesis e
indique si se trata de una ruta anabólica o catabólica. (0,5 puntos)
d) Indique los compartimentos celulares donde se realicen las vías
metabólicas nombradas en los apartados b y c. (0,5 puntos)
Solución:
a) El metabolismo energético es el conjunto de procesos intracelulares en los
cuales se produce energía y comprende dos fases distintas: catabolismo y
anabolismo.
El catabolismo es el metabolismo de degradación oxidativa de moléculas a
través de reacciones exergónicas, es decir, son reacciones que producen o
liberan energía. Por lo tanto, se transforman sustancias más complejas en otras
más sencillas.
El anabolismo es la fase del metabolismo de síntesis de moléculas a través de
reacciones endergónicas, es decir, requieren energía para su realización y es
posible gracias al catabolismo. Por lo tanto, se forman moléculas más
complejas a partir de otras más sencillas, que la células utilizará para formar
materia propia o de reserva.
b) La glucólisis o ruta de Embden-Meyerhof-Parnas es una ruta catabólica
y oxidativa que convierte una molécula de glucosa en dos de ácido pirúvico.
Es la ruta central del catabolismo de la glucosa en animales, plantas y
microorganismos, y se considera la ruta más antigua utilizada por los seres
vivos para obtener energía
c) Todas las células son capaces de sintetizar glucosa a partir de moléculas
obtenidas en el catabolismo de otros principios inmediatos, por medio de un
proceso llamado gluconeogénesis . Las células autótrofas podrán además
obtenerla a partir del CO2 atmosférico, mediante el ciclo de Calvin.
Desde el punto de vista energético, lo interesante, es que el proceso no sigue
en todo momento el camino inverso a la glucólisis. La gluconeogénesis engloba
los procesos de obtención de glucosa-6-P a partir del ácido pirúvico. El ácido
pirúvico es producto final de múltiples procesos catabólicos, como los de
degradación de muchos aminoácidos o de la glucosa mediante la glucólisis.
Asimismo, las células pueden obtener ácido pirúvico a partir del ácido láctico,
producto de la fermentación láctica en los músculos.
d) La glucólisis y la gluconeogénesis tienen lugar en el hialoplasma de las
células eucariotas y en el citoplasma de las procariotas.
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COMPONENTES. METABOLISMO CELULAR / OPCIÓN A / Nº 2
OPCIÓN A
2. En relación con el metabolismo celular:
a) Explique la finalidad (significado fisiológico) del ciclo de Krebs e
indique su localización a nivel de orgánulo. (0,75 puntos)
b) Explique la finalidad (significado fisiológico) del ciclo de Calvin e
indique su localización a nivel de orgánulo. (0,75 puntos)
c) Indique en qué tipo de célula, vegetal y/o animal, se producen los
citados ciclos. (0,5 puntos)
Solución:
a) El ciclo de Krebs está constituido por una serie de reacciones que se
desarrollan a expensas de una serie de ácidos orgánicos que forman el
denominado ciclo. A través de la serie de reacciones que constituyen el ciclo
los átomos de carbono del acetil-CoA se oxidan totalmente para formar CO2
generándose también poder reductor.
El ciclo de Krebs se desarrolla en la matriz mitocondrial donde se encuentran
todas las enzimas necesarias para su funcionamiento.
b) El ciclo de Calvin es la ruta metabólica mayoritaria por la que los
organismos fotosintéticos fijan el CO2, obteniendo así el carbono necesario
para la construcción de sus biomoléculas orgánicas. En esta fase se aprovecha
la energía y el poder reductor obtenidos en la fase luminosa para reducir y
asimilar el CO2 y obtener así moléculas orgánicas sencillas. El ciclo de Calvin
tiene lugar en el estroma del cloroplasto.
c) El ciclo de Krebs forma parte de la respiración celular y se produce en las
células animales y vegetales que presentan mitocondrias en su hialoplasma de
forma permanente. El ciclo de Calvin se realiza exclusivamente en células
vegetales ya que poseen los cloroplastos implicados en su consecución.
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COMPONENTES. METABOLISMO CELULAR / OPCIÓN A / Nº 2
2.- Cloroplasto:
a) Realizar un esquema.
b) Citar los procesos metabólicos que tienen lugar en dicho esquema.
Solución:
a)
Las estructuras indicadas en el esquema del cloroplasto son las siguientes:
1.- Membrana interna del cloroplasto.
2.- Membrana externa del cloroplasto.
3.- Membrana de los tilacoides.
4.- Tilacoides de la grana.
5.- Grana.
6.- Tilacoides del estroma.
7.- Gránulos de almidón
8.- Espacio intratilacoidal.
9.- Espacio intermembrana
10.- Estroma
11.- Ribosomas
b) La función principal del cloroplasto es realizar la fotosíntesis. Ésta es un
proceso anabólico y autotrófico primordial, del que depende la vida sobre la
Tierra. Consiste en la conversión porlos organismos fotosintéticos de la energía
luminosa procedente del Sol en energía eléctrica ydespués en energía química.
Esta energía será utilizada para formar materia orgánica propia obiomasa
(glúcidos) a partir de moléculas inorgánicas, como agua, CO2 y sales
minerales. El O2 molecular, resultante de la ruptura de moléculas de agua que
intervienen en el proceso, se desprende como producto de desecho. La materia
orgánica y el oxígeno que fabrican las plantas, son elementos que utilizan los
otros seres vivos como fuente de energía y materia. En las células euarióticas
tiene lugar en el cloroplasto.
Las membranas tilacoidales contienen todos los complejos moleculares
necesarios para realizar las distintas reacciones que tienen lugar en la fase
luminosa de la fotosíntesis que son las siguientes:
- fotólisis del agua,
- absorción de la luz,
- transporte electrónico
- fotofosforilación.
En el estroma del cloroplasto tiene lugar la fase oscura de la fotosíntesis ya que
contiene todas las enzimas necesarias para la realización del ciclo de Calvin.
MADRID / JUNIO 98. LOGSE / BIOLOGÍA / CÉLULA Y SUS METABOLISMO
CELULAR/ OPCIÓN A / Nº 2
2.- El dibujo representa una mitocondria:
a) Nombre los componentes señalados con un número. (1 punto)
b) Indique cuál es la función que caracteriza a una mitocondria y en que
tipo de célula se encuentra este orgánulo. (0,5 puntos).
c) Señale la función que realizan los componentes 3 y 4 del esquema. (0,5
puntos).
Observaciones:
Esta pregunta pertenece al bloque de contenidos n.º 3: La célula y la base
físico-química de la vida. Para su resolución es necesario recordar los
siguientes conceptos: organización celular eucariota y estructura y función de
las mitocondrias.
Solución:
a) Los componentes señalados en la figura son los siguientes:
1.- Membrana mitocondrial externa.
2.- Membrana mitocondrial interna.
3.- Matriz mitocondrial.
4.- Enzimas ATP-sintetasas ubicadas en las crestas mitocondriales.
b) La mitocondria es un orgánulo citoplasmático presente de forma
permanente, en las células eucariotas, cuya función es fundamentalmente
energética al intervenir en la respiracón celular aerobia, ya que en ellas se
llevan a cabo las reacciones del ciclo de Krebs, cadena respiratoria, oxidación
de ácidos grasos y, en general, las reacciones propias de los procesos
catabólicos. La respiración celular aerobia es un proceso catabólico a través
del cual los combustibles orgánicos van aser oxidados totalmente,
obteniéndose como productos finales de esta degradación H2O, CO2 y
energía.
Según la “teoría endosimbiótica”, elaborada por L. Margulis, el origen de las
mitocondrias se encuentra en bacterias que entrarían por endosimbiosis con
células eucarióticas, de forma que la bacteria aporta a la célula la capacidad de
desarrollar un metabolismo aerobio. Por lo tanto, las mitocondrias son comunes
a células animales y células vegetales, aunque el número de éstas es menor
en las plantas.
c) En la matriz mitocondrial (componente n.º 3) tienen lugar la mayoría de las
reacciones catabólicas propias de la respiración celular. Las funciones que
realiza son las siguientes:
- Transformación del piruvato en acetil-CoA: Esta reacción está catalizada por
un complejo enzimático denominado piruvato-deshidrogenasa.
- Ciclo de Krebs: Se caracteriza por una serie de reacciones que se desarrollan
a expensas de una serie de ácidos orgánicos que forman el denominado ciclo.
El grupo acetilo se oxida completamente a CO2 y los electrones son capatados
por coenzimas que se reducen (NADH Y FADH2).
-oxidación de los ácidos grasos: es una ruta catabólica propia de los
lípidos.
- Síntesis proteica: la matriz mitocondrial posee ADN y ribosomas. El ADN
mitocondrial posee información para sintetizar muchas proteínas
mitocondriales.
La ATP-asa mitocondrial (componente n.º 4) es un complejo enzimático
ubicado en la
membrana interna que constituye las crestas mitocondriales. Su función es
catalizar la síntesis de ATP en la mitocondria gracias a la energía liberada
durante el proceso de transporte electrónico. Este fenómeno se denomina
fosforilación oxidativa.
La ATP-asa está constituida por tres componentes:
- El factor F1 que es la región catalítica y tiene forma tridimensional de esfera.
- El facotr F0, es un pedúnculo en forma de canal que une el factor F1 a la base
del enzima que está integrada en la membrana mitocondrial interna de las
crestas.
- Una base integrada en la membrana..
Existen tres hipótesis para explicar el mecanismo de producciión de ATP o
fosforilación
oxidativa. Según la “hipótesis quimiosmótica”, la única que ha sido comprobada
experimentalmente y la que se acepta en la actualidad, durante el transporte
electrónico se produce un bombeo de protones desde la matriz mitocondrial al
espacio intermembranal. La disipación posterior de este gradiente qimiosmótico
creado a través del factor Fo de la ATPsintetasa proporcionará la energía
suficiente para la fosforilación del ADP a ATP por parte del factor F1. Por lo
tanto, según esta teoría, como resultado de la fosforilación oxidativa se puede
deducir la energía liberada durante el transporte electrónico, es la que se utiliza
para el bombeo de protones desde la matriz al espacio intermembranal y crear
el gradiente.