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Metabolismo Celular
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El Metabolismo
Selecciona la respuesta correcta de las siguientes preguntas.
Ya hemos dicho que todos los organismos necesitan energía para vivir. Sobre la extinción de los dinosaurios los científicos suelen coincidir en torno a dos hipótesis: el impacto de un asteroide o un cometa, o un período de gran actividad volcánica. Cualquiera de los dos escenarios habría nublado los cielos y privado a la Tierra de la energía solar. ¿Por qué murieron los dinosaurios sin la luz del Sol?
Porque sin la luz del Sol los productores (plantas), no pueden realizar la fotosíntesis.
Porque sin la luz del Sol los dinosaurios no pueden ver su alimento.
La luz del Sol no tiene ninguna relación con la muerte de los dinosaurios.
Porque en ausencia de luz solar se formó un ambiente tóxico.
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Recuerda que las reacciones catabólicas consisten en romper enlaces de moléculas grandes y el resultado son moléculas pequeñas. Con relación a la energía, ¿qué tipo de reacciones son las catabólicas?
Exergónicas
Endergónicas
Psicrófilas
Endotérmicas
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La fotosíntesis es un ejemplo de proceso metabólico que requiere energía para formar moléculas más grandes a partir de otras más pequeñas. ¿Qué nombre reciben estos procesos metabólicos?
Anabolismo
Catabolismo
Exergónica
Heterótrofos
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Una célula no puede utilizar la energía de cualquier forma. La energía desprendida en la descomposición de las moléculas energéticas (glúcidos y lípidos) es almacenada en forma de un intermediario energético, esta molécula se llama ATP (adenosín trifosfato) y es un derivado nucleotídico de la adenina que presenta tres grupos fosfato. ¿Por qué se le llama moneda energética al ATP?
Por ser un nucleótido con tres fosfatos.
Por ser un nucleótido con adenina.
Por ser un nucleótido con ribosa.
Por ser un nucleótido.
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Las algas forman su propio alimento, ¿cómo es la nutrición de algas y hongos?
Las algas son autótrofas y los hongos heterótrofos.
Ambos son heterótrofos.
Las algas son heterótrofos y los hongos autótrofos.
Ambos son autótrofos.
retro
¿Qué pasaría con la vida en la Tierra si la llegada de la luz solar se interrumpe por un tiempo prolongado?
Los autótrofos desaparecen.
Los heterótrofos aumentan.
Los autótrofos aumentan.
Los consumidores aumentan.
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Quimiósmosis
¿Qué es la quimiósmosis? Es el proceso de fosforilación del ADP a nivel de membrana que da como resultado el ATP.
¿Dónde se realiza? Este proceso se realiza durante la fotosíntesis en los tilacoides (complejo membranal dentro de los cloroplastos) y en la mitocondria (en la membrana interna) durante la respiración celular.
¿Cómo se realiza? Por medio de la difusión (del interior al exterior) de iones a través de una proteína de canal situada en la membrana asociada a la enzima ATPsintetasa; el paso de iones genera una energía cinética que la enzima aprovecha para pegar el fosfato a la molécula de ADP, generando así energía química en la molécula de ATP.
¿Cómo se genera la difusión? Por la diferencia de concentración de los iones H+ (protones) que existe entre el espacio interno (en los tilacoides y en la mitocondria es el espacio intermembranal) y externo (en el tilacoide se denomina estroma y en la mitocondria es la matriz mitocondrial); en el interior existe una alta concentración de protones provocada por el bombeo que produce el electrón al pasar por la cadena transportadora de electrones; por lo que el paso del electrón por la cadena transportadora y la fosforilación del ADP son reacciones acopladas.
Este proceso se demuestra con la hipótesis de Peter Mitchell, quien propuso que un gradiente de concentración electroquímico de protones a través de la membrana puede generar ATP, y vio un paralelismo con el proceso de ósmosis (difusión de agua a través de una membrana) por lo que lo denominó quimiósmosis: generar ATP por quimiósmosis es semejante a generar electricidad en una presa hidroeléctrica cuando el agua cae y activa el generador de electricidad.
Ejercicio
Selecciona la respuesta correcta de las siguientes preguntas.
La quimiósmosis se realiza durante la fotosíntesis y la respiración. ¿Qué produce la quimiósmosis?
ATP
ADP
CO2
O2
retro
¿Es importante el espacio intermembranal de la mitocondria?
Sí, porque en este espacio se lleva a cabo la quimiósmosis.
Sí, porque este espacio refuerza la membrana externa.
Sí, porque este espacio impide la entrada del CO2.
retro
¿Qué células realizan la quimiósmosis?
Eucariontes
Bacterias
Arqueas
Procariontes
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Fotosíntesis
La fotosíntesis es un proceso anabólico que realizan los organismos autótrofos y sustenta gran parte de la vida en la Tierra. A través de este proceso se transforma la energía luminosa del Sol en energía química y como producto principal están la glucosa y el oxígeno.
Esta ruta metabólica se puede dividir en dos fases: la fase luminosa o dependiente de luz y la independiente de luz, conocida como fase oscura.
Durante la fase dependiente de luz, la clorofila que se encuentra en los cloroplastos o libre en la célula (como en las cianobacterias) absorbe la energía solar. Esto ocasiona que los electrones de las moléculas de clorofila se exciten y se desprendan de estas moléculas para entrar a la cadena transportadora de electrones, acoplada con el proceso de quimiósmosis que forma el ATP.
Otra reacción paralela que sucede en los tilacoides es la fotólisis del agua (ruptura de la molécula del agua) que produce: iones hidrógeno (H+), el oxígeno que se desprende a la atmósfera y electrones que reemplazan los electrones que salieron de la molécula de clorofila. Junto con estas reacciones, los electrones y los protones pasan a la molécula transportadora de electrones NADP+ que se reduce a NADPH.
Los productos formados ATP y NADPH en esta fase son necesarios para la fase independiente de luz u oscura, durante la cual se realiza el Ciclo de Calvin y Benson, que utiliza el CO2 presente en la atmósfera para sintetizar (formar) la molécula de glucosa.
Las plantas son conocidas como los pulmones de la Tierra por la producción de O2 que se genera durante la fotosíntesis.
Ejercicio
Fórmula general
Acomoda en el orden correcto los elementos de la fórmula general de la fotosíntesis.
Arrastra cada elemento al recuadro que le corresponde.
retro opcion
Correcto.
La fotosíntesis es el proceso a través del cual se transforma la energía luminosa en energía química.
continuar
Selecciona la respuesta correcta de las siguientes preguntas.
Las sustancias más importantes liberadas como productos del proceso fotosintético son:
Glucosa y oxígeno.
Proteínas y grasas.
Dióxido de carbono y agua.
Oxígeno y clorofila.
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Los compuestos inorgánicos requeridos para la fotosíntesis son:
Dióxido de carbono y agua.
Agua y oxígeno.
Glucosa y oxígeno.
Oxígeno y dióxido de carbono.
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¿De qué molécula proviene el oxígeno producido durante la fotosíntesis?
Agua
Bióxido de carbono
Acetil CoA
Oxaloacetato
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Glucólisis
La glucólisis es la vía inicial del catabolismo (degradación) de la glucosa (C6H12O6), es un proceso metabólico muy antiguo que no requiere O2, por lo que es anaeróbico y se realiza en el citoplasma de todas las células (animales, vegetales, hongos y bacterias).
¿En qué consiste? Consiste en varias reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual se utiliza en otras vías metabólicas. Se necesita la energía de 2 moléculas de ATP para iniciar este proceso y se obtienen 2 moléculas de NADH (dinucleótido de nicotinamida-adenina reducido) y 4 de ATP por lo que el balance final es de: 2 NADH y 2 ATP por molécula de glucosa.
Como puedes ver, la glucólisis tiene dos fases: una endergónica donde se utilizan 2 ATP y una exergónica donde se forman 4 ATP y 2 NADH.
¿Qué moléculas se obtienen de la glucólisis?
2 ATP + 2 NADH + 2 moléculas de piruvato.
Ejercicio
Fórmula general
Acomoda en el orden correcto los elementos de la fórmula general de la glucólisis.
Arrastra cada elemento al recuadro que le corresponde.
retro opcion
Correcto.
En la glucólisis se degrada la glucosa en dos moléculas más simples llamadas piruvato o ácido pirúvico.
continuar
Selecciona la respuesta correcta de las siguientes preguntas.
La glucólisis es el proceso mediante el cual en la célula se degradan algunos azúcares. ¿En qué células se realiza?
En todas las células.
Solamente en las células vegetales.
Solamente en las células procariontes.
Solamente en las células animal.
retro
La glucólisis es un conjunto de reacciones que tienen la característica de no requerir oxígeno, por lo tanto es un proceso:
Anaeróbico
Aeróbico
Anabólico
Anfibólico
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¿Qué moléculas se obtienen de la glucólisis?
2 ATP + 2 NADH + 2 piruvatos
Acetil CoA + NAD+
NAD+ + FADH
NADPH + FADH
retroalimentación
Siguiente
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Respiración aerobia
La respiración celular aeróbica es la ruta metabólica para obtener la mayor cantidad de energía (entre 36 y 38 ATP) por molécula de glucosa. Los ácidos grasos y las proteínas también participan en este proceso. La degradación de la glucosa se realiza en tres etapas: la glucólisis, el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa o cadena respiratoria. El ciclo de Krebs y la cadena respiratoria se realizan dentro de la mitocondria con la participación del oxígeno, por lo que se conoce como respiración aerobia.
El ácido pirúvico, producto de la glucólisis en el citoplasma, entra a la mitocondria y se transforma en acetil CoA que reacciona con el ácido oxaloacético en el ciclo de Krebs; éste es una vía metabólica importante que se realiza en la matriz mitocondrial y produce CO2, ATP y protones que son transportados en los nucleótidos NADH y el FADH2.
En la membrana interna de la mitocondria se lleva a cabo la cadena respiratoria o cadena de transporte de electrones, donde se oxidan las moléculas NADH y FADH2 y durante la cual se produce, por quimiósmosis, la mayor cantidad de moléculas de ATP (fosforilación oxidativa); la función del oxígeno es reaccionar con los hidrógenos y electrones, produciendo agua. Aunque el oxígeno participa en este último paso, su ausencia interrumpe el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria; recuerda que todos los pasos y la formación de agua son indispensables para completar la respiración aeróbica.
Ejercicio
Fórmula general
Acomoda en el orden correcto los elementos de la fórmula general de la respiración aerobia.
Arrastra cada elemento al recuadro que le corresponde.
retro opcion
Correcto.
A través de la respiración aerobia se produce el ATP que utilizan todas las células del organismo.
continuar
Selecciona la respuesta correcta de las siguientes preguntas.
La respiración aerobia es la que utiliza oxígeno para extraer energía de la glucosa y se puede realizar fuera de las mitocondrias.
Falso
Verdadero
retro
La glucólisis es el proceso que mayor cantidad de ATP proporciona.
Falso
Verdadero
retro
La degradación de la glucosa se realiza en tres etapas:
Verdadero
Falso
retro
La función del oxígeno en la respiración aeróbica es recoger o reaccionar con los iones hidrógeno.
Verdadero
Falso
retro
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Fermentación
Se le llama fermentación al proceso catabólico anaerobio que comienza a partir del piruvato producido durante la glucólisis. Se realiza en algunos organismos como las levaduras (hongos) y bacterias o cuando las condiciones de anaerobiosis permanecen en la célula. En general, la fermentación es un proceso poco rentable desde el punto de vista energético, ya que la oxidación de la materia orgánica es incompleta y se forma mucho menos ATP que en la respiración celular aerobia. Los 2 ATP que se forman son producto de la glucólisis de una molécula de glucosa.
Dependiendo del producto final, se diferencian varios tipos de fermentaciones, las más conocidas son:
Fermentación alcohólica. En esta vía catabólica, el piruvato se descarboxila y el acetaldehído producido utiliza los iones hidrógeno del NADH, por lo que los productos de la fermentación alcohólica son etanol y CO2.
La realizan, sobre todo, organismos unicelulares como las levaduras (Saccharomyces cerevisiae) importantes en la industria alimenticia por los productos residuales que producen como: el CO2 para esponjar la masa en la fabricación del pan; y el etanol para producir diferentes bebidas alcohólicas (vino, sidra, cerveza, pulque, etc.).
Fermentación láctica. Durante esta vía catabólica el piruvato es reducido por los iones de hidrógeno del NADH y transformado en ácido láctico. La realizan diversas bacterias como Lactobacillus, Streptococcus, y algunos hongos que fermentan la leche; éstos producen derivados lácteos como quesos y yoghurt. En la industria alimentaria se utiliza el ácido láctico por sus propiedades conservantes, para preparar la col agria o chucrut y el ensilado de granos para forraje.
Hay casos en que la fermentación láctica se realiza en los músculos de animales ante la demanda de ATP por la prolongada e intensa actividad física y dichas células no tienen suficientes mitocondrias ni el oxígeno necesario para seguir las vías metabólicas de la respiración aerobia. El exceso de ácido láctico en la célula muscular produce sensación de agujas y dolor.
Ejercicio
Selecciona la respuesta correcta de las siguientes preguntas.
¿A partir de qué molécula inician los diferentes tipos de fermentación?
Ácido pirúvico
Lactato
Glucosa
Acetil CoA
retro
¿Qué molécula funciona como aceptor de iones de hidrógeno y electrones en la fermentación láctica?
Ácido pirúvico
Lactato
Acetil CoA
Glucosa
retro
¿Qué molécula funciona como aceptor de iones de hidrógeno y electrones en la fermentación alcohólica?
Acetaldehído
Piruvato
Glucosa
Acetil CoA
retro
Si en un frasco con agua se colocan cáscaras de piña y piloncillo, después de 24 horas se observan burbujas. ¿De qué fermentación se trata y qué gas contienen las burbujas?
Fermentación alcohólica y el gas es CO2.
Fermentación láctica y el gas es O2.
Fermentación láctica y el gas es CO2.
Fermentación alcohólica y el gas es O2.
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Ficha Temática
Asignatura: Biología IV
Unidad 2. La Célula: Unidad estructural y funcional de los seres vivos
Tema 6. Metabolismo Celular
- Quimiósmosis
- Fotosíntesis
- Glucólisis
- Respiración
- Fermentación
Objetivo de aprendizaje:
Comprender la importancia del metabolismo celular e identificar las particularidades de los diferentes procesos metabólicos: quimiósmosis, fotosíntesis, glucólisis, respiración aerobia y fermentación.
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Créditos
Escuela Nacional PreparatoriaHilda Claudia Morales Cortés Jefatura del Colegio de Biología Dolores Corona Arias Mónica Aguilar Fernández Profesoras responsables Dolores Corona Arias Asesoría en animaciones Colegio de Ciencias y HumanidadesLuz Angélica Hernández Carbajal Celso Miguel Luna Román Asesoría en animaciones |
Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y ComunicaciónJimena Escobar Sotomayor Desarrollo de sistemas Jimena Escobar Sotomayor Vitza Cabrera Manrique Diseño didáctico Jimena Escobar Sotomayor Contenido Vivo Diseño gráfico e ilustración Diana Gabriela Guzmán Sánchez Animaciones Teresa Vázquez Mantecón Coordinación del proyecto |
2013 Universidad Nacional Autónoma de México
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