Embed Size (px)
Citation preview
Nombre
UNIDAD 1
LECCIÓN
Curso: 1º MEDIO Fecha
LA CÉLULA
3 ¿Cómo son los organelos que transforman energía en la célula?
IDEAS CLAVE A medida que estudies esta lección, ten en mente estas preguntas: • ¿Qué tipo de energía es usada en las células? • ¿Qué es un cloroplasto y una mitocondria? • ¿Cómo se relaciona el metabolismo de un organismo con el ciclo del C? • ¿Cómo es liberada la energía en las células? •¿Cómo sintetiza ATP la ATP sintasa en mitocondrias y cloroplastos?
HERRAMIENTAS DE LECTURA
Haz preguntas Lee en silencio esta sección. Al leer, escribe todas las preguntas que tengas. Cuando hayas terminado la lectura, trabaja con un pequeño grupo para responder todas tus interrogantes.
¿De dónde obtienen energía los organismos? ¿Por qué tiemblas cuando tienes frío? Tu cuerpo está tratando de mantener la homeostasis. Cuando tiemblas, tus músculos producen calor, lo que ayuda a calentar tu cuerpo. Todos los organismos necesitan energía química para mantener la homeostasis. Esta energía química proviene de los compuestos de carbono presentes en los alimentos. Casi toda la energía de los compuestos de carbono proviene del sol. Las plantas, las algas y algunos procariotas usan la energía lumínica para cambiar el dióxido de carbono y agua en compuestos de carbono. Este proceso se llama fotosíntesis. Durante la fotosíntesis, la energía de la luz solar se almacena en los enlaces químicos de los compuestos carbonados. Los organismos que llevan a cabo la fotosíntesis tienen una forma de nutrición autótrofa. Otros organismos, con forma de nutrición heterótrofa, (se incluyen aquí a todos los animales y hongos), no pueden realizar fotosíntesis. Ellos obtienen energía mediante la absorción de compuestos de carbono procedentes de otros organismos o por el consumo de otros organismos.
Recuerda que la homeostasis es la capacidad del organismo para presentar una situación físico-química característica y constante dentro de ciertos límites, incluso frente a alteraciones o cambios impuestos por el medio ambiente
1. Predice ¿Qué sería de la vida en la Tierra si desaparecieran todos los autótrofos?
2. Identifica ¿Cómo sintetizan alimento los autótrofos?
Las sandías, como otros autótrofos, producen su propio alimento a través de la fotosíntesis. Los seres humanos, al igual que muchos otros animales, obtienen energía al comer autótrofos.
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015 1
Nombre
LECCIÓN 3
Curso Fecha
¿Cómo son los organelos que transforman energía en la célula? continuación
¿Cómo el Metabolismo forma parte del ciclo del carbono?
El Metabolismo implica el uso de energía para sintetizar compuestos carbonados o la descomposición de tales compuestos para liberar la energía contenida en ellos. Por lo tanto, el metabolismo es parte del ciclo del C en la tierra. Los procesos del ciclo del C mueven compuestos de Carbonados entre y dentro de los ecosistemas. Debido a que los organismos obtienen energía de compuestos carbonados, el ciclo del C también entrega energía química a los organismos.
Recuerda que el metabolismo corresponde a todas las reacciones químicas que ocurren en un organismo.
¿COMPRENDISTE? 3. Explica ¿Cómo se integra el metabolismo al ciclo del C? ¿Cómo las células usan la energía de los Alimentos?
El principal compuesto orgánico que usan las células es la glucosa. La glucosa se sintetiza durante la fotosíntesis, la que en eucariotas ocurre en los cloroplastos. A continuación se ilustra la reacción química global que se produce durante la fotosíntesis.
Fotosíntesis: Reacción química global Dióxido de Carbono
Energía Lumínica Agua Glucosa Oxígeno
6CO2 + 6H2O + energía C6H12O6 + 6O2 Con el fin de obtener energía de las moléculas de glucosa, la mayoría de los organismos utilizan el proceso de respiración celular y que en eucariotas ocurre en el citoplasma y mitocondria. Durante la respiración celular, la glucosa se combina con el O2 para producir CO2, agua y energía.
Respiración Celular: Reacción química global
Glucosa Oxígeno Dióxido de Carbono Agua
Energía para el metabolismo
4. Compara ¿Cómo se relaciona la reacción química global de la respiración celular con la reacción química global de la fotosíntesis?
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energía
Las células no hacen una simple quema de la glucosa para liberar la energía en forma de calor. En vez de esto, descomponen las moléculas nutritivas de forma gradual, capturando un poco de energía química en pasos clave. Esto permite a las células usar la energía almacenada en los enlaces químicos de los nutrientes, como la glucosa, para sintetizar moléculas como el GTP o el ATP y otras, que energizan directamente los procesos celulares A continuación se resume el rol de cloroplastos y mitocondrias en las células.
¿COMPRENDISTE? 5. Identifica ¿Cuál molécula es la principal fuente de transferencia de energía para los procesos celulares?
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015 2
La figura anterior resume lo que sucede en el interior de los cloroplastos. Se aprecia que las plantas utilizan agua en los procesos de la fotosíntesis clorofílica donde seis moléculas de agua se unen a seis moléculas de anhídrido carbónico y, con la energía provista por la luz del sol, forman seis moléculas de Oxígeno y una molécula de glucosa, la que será transformada por la planta para crear los elementos necesarios a su desarrollo (otros azúcares, aminoácidos, proteínas, grasas, vitaminas, etc.) De este modo las plantas crean nuevas células y por lo tanto crecen.
LECCIÓN 3
1º medio
¿Cómo son los organelos que transforman energía en la célula?
EL CLOROPLASTO
¿Comprendiste? 6. Relaciona ¿Cómo interactúan los cloroplastos con las mitocondrias? ________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
¿QUÉ ES LO QUE SUCEDE EN EL CLOROPLASTO?
7. Identifica Cuál de las cuatro moléculas mostrada en la figura inferior ingresa al proceso de respiración celular?
Las Plantas y algas tienen cloroplastos en algunas de sus células. Los Cloroplastos son organelos complejos donde ocurre la fotosíntesis. La Fotosíntesis es un proceso mediante el cual la energía lumínica se transforma en química, sintetizándose materia orgánica (glucosa) a partir de materia inorgánica (agua y dióxido de carbono). En el proceso también se libera oxígeno como producto de desecho. Las células de los animales no poseen cloroplastos. Los Cloroplastos son verdes debido a que contienen una molécula verde llamada clorofila. La Clorofila atrapa la energía lumínica para sintetizar azúcar, el cual es usado por la Mitocondria para transferir su energía al ATP.
8. Identifica ¿Cuáles son los reactantes que participan y los productos que se generan en la fotosíntesis? Reactantes: _____________________ ______________ Productos: ______________________ ______________
3
LECCIÓN 3
1º Medio ¿Cómo son los organelos que transforman energía en la célula?
¿COMPRENDISTE? 9. Identifica ¿Cuál es el propósito de la respiración celular? _______________________________________
La mitocondria es un organoide en el interior de la cual se descompone glucosa para liberar su energía y transferirla al ATP durante un proceso denominado respiración celular. Una mitocondria está cubierta por dos membranas. La mayor parte de la energía celular es obtenida en la membrana interna. La Energía liberada por la mitocondria es almacenada a corto plazo en una molécula llamada ATP. La célula usa ATP para realizar trabajo celular. Las Mitocondrias tienen aproximadamente el mismo tamaño que una bacteria. Al igual que las bacterias, las mitocondrias tienen su propio DNA. El DNA mitocondrial es diferente al DNA presente en el núcleo de una célula eucariota.
La glucosa se encuentra en el citoplasma celular, donde ocurre la Glucólisis proceso que descompone a la glucosa dando origen a dos moléculas más pequeñas. Estas moléculas ingresan a la matriz mitocondrial, donde pasan por una secuencia de reacciones químicas que ocurren en el ciclo de Krebs. Luego, las reacciones continúan en las crestas mitocondriales, donde ocurre la cadena respiratoria o fosforilación oxidativa proceso sintetiza una gran cantidad de ATP (energía) para la célula, generado por la transferencia de electrones transportados por NADH y FADH2 desdela glicólisis y el ciclo de Krebs.
ECHA UN VISTAZO 10. Identifica ¿Cuáles moléculas provenientes de la glucólisis será usada en fosforilación oxidativa y en el ciclo de Krebs, respectivamente?
4
Las mitocondrias son organoides presentes en casi todas las células eucariotas, con excepción de los arqueozoos, eucariotas que no poseen mitocondrias, probablemente porque las perdieron durante la evolución. Las mitocondrias están formadas por una membrana externa, una membrana interna plegada, denominados crestas mitocondriales, un espacio intermembrana y un espacio interno, delimitado por la membrana interna, denominado matriz mitocondrial. Las mitocondrias se pueden dividir y fusionar entre sí con facilidad, con la consiguiente mezcla de sus ADN.
LA MITOCONDRIA
.
Nombre
LECCIÓN 3
Curso 1º Medio
¿Cómo sintetiza ATP la ATP sintasa en mitocondrias y cloroplastos? ¿Cómo son los organelos que transforman energía en la célula? continuación
Los iones de H+ se mueven a través de la membrana usando la enzima llamada ATP sintasa. Esta enzima utiliza la energía cinética de los iones de H+ para sintetizar ATP a partir de ADP y un ión fosfato.
El área fuera de la membrana tiene una alta concentración de iones de hidrógeno, H+
H + H + 11. Resume Analiza el proceso de síntesis de ATP por la ATP sintasa ilustrado en la figura de la derecha. Luego, describe el proceso a un compañero y, finalmente, resúmelo en el espacio siguiente: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________
H + H +
H+ (alta concentración) Membrana
El área interna de la membrana tiene una baja concentración de iones de hidrógeno, H+
H+ (baja concentración) ATP sintasa
H +
ADP + Pi
ATP
12. Identifica ¿Cuáles son las dos moléculas que se combinan para formar el ATP?
El ATP posee tres grupos fosfato. El Adenosín difosfato, o ADP, posee sólo dos. Se necesita energía para añadir un grupo fosfato al ADP para formar ATP.
Los iones H+ fluyen desde el área de alta concentración (lado externo de la membrana) hacia el área de baja concentración (lado interno de la membrana). Los iones H+ pueden fluir solo a través de la molécula ATP sintasa.
¿COMPRENDISTE? 13. Describe ¿Cómo es liberada la energía en una cadena de transporte de electrones?
El diagrama anterior muestra que la concentración de iones H+ en el lado externo de la membrana es más alto que en su lado interno. Recuerda que los iones fluyen desde áreas de más alta concentración hacia áreas de más baja concentración. ¿Cómo, entonces, se produce el área de alta concentración en el lado externo de la membrana? La célula debe usar energía para mover los iones de hidrógeno desde el lado interno de la membrana hacia el lado externo. Esta energía viene desde una cadena de transporte de electrones. En una cadena de transporte de electrones, se libera energía a medida que los electrones se mueven entre diferentes moléculas. Esta energía liberada es usada para bombear iones H+ desde áreas de baja concentración hacia áreas de alta concentración. Hay tres moléculas principales que son parte de las cadenas de transporte de electrones: NADH, FADH2 y NADPH. Cada una de estas moléculas pueden liberar energía transfiriendo electrones, es decir, se oxidan. La energía luego puede ser usada para mover iones hidrogeno a través de la membrana.
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015 5
Nombre Curso Fecha
Lección 3 Revisión
VOCABULARIO
ATP Adenosín trifosfato, una molécula orgánica que actúa como el principal recurso energético para los procesos celulares; está compuesto de una base nitrogenada, una azúcar pentosa y tres grupos fosfato. ATP sintasa una enzima que cataliza la síntesis de ATP Respiración celular el proceso por el cual las células liberan la energía de los carbohidratos; el oxígeno atmosférico se combina con glucosa para formar agua y dióxido de carbono.
Cadena de transporte de electrones una serie de moléculas encontradas en la membrana interna de las mitocondrias y de cloroplastos, a través de las cuales se mueven los electrones en un proceso que causan que los protones se acumulen en un lado de la membrana. Fotosíntesis el proceso por el cual las plantas, algas y algunas bacterias usen la energía lumínica, dióxido de carbono y agua para producir carbohidratos y oxígeno.
1. Describe ¿Cómo sintetiza ATP la ATP sintasa?
2. Explica ¿Cómo el ciclo del C entrega energía a los organismos?
3. Identifica ¿Cómo obtienen energía los organismos que no son autótrofos?
4. Explica En las células, la glucosa se combina con oxígeno en una serie de pasos en vez de una sola vez. ¿Cuál es la razón para que suceda esto?
5. Describe ¿Cómo funciona una cadena de transporte de electrones?
6. Identifica Nombra dos moléculas que pueden liberar energía como parte de la cadena de transporte de electrones que ocurre en la cresta mitocondrial.
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015 6
Nombre
UNIDAD 1 LECCIÓN
Curso
LA CÉLULA
3 ¿Cuáles son las etapas de la respiración celular?
IDEAS CLAVE A medida que estudies esta lección, ten en mente estas preguntas: • ¿Cómo la glicólisis produce ATP? • ¿Cómo es producido ATP en la respiración aeróbica? • ¿Por qué es importante la Fermentación?
HERRAMIENTAS DE LECTURA
Resume Mientras estudias, Subraya las ideas importantes de esta sección. Cuando hayas finalizado, escribe uno o dos párrafos para resumir la sección, usando las ideas subrayadas.
¿Qué es la Glicólisis?
La Respiración celular ocurre en tres etapas: La glicólisis, el Ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones. En la glicólisis, la glucosa se descompone en dos moléculas de un compuesto de 3 C, llamado piruvato. La figura de abajo muestra cómo ocurre esto. http://www.bionova.org.es/animbio/anim/glycolysis3.swf http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/cellularrespiration.html
Recuerda que la respiración Celular es el proceso por el cual los organismos obtienen energía de los compuestos orgánicos.
1 Las enzimas añaden dos moléculas de fosfato del ATP a una molécula de glucosa y descompone a la glucosa. Esto forma dos moléculas de tres C, cada una de las cuales contiene un grupo fosfato. 2 Cada molécula de tres carbonos reacciona con otro grupo fosfato. Durante esta reacción, dos átomos de hidrógeno se transfieren a dos moléculas de NAD+. Esta forma dos moléculas de NADH, que es un transportador de electrones.
1. Identifica ¿Cuántas moléculas netas de ATP produce el proceso de glicólisis?
3 Cada molécula de tres carbonos luego se convierte en una molécula de piruvato. Este proceso produce 4 moléculas de ATP. Debido a que la primera parte de la glicólisis requiere dos moléculas de ATP, el proceso general produce dos moléculas de ATP netas
¿Qué pasa durante la respiración aeróbica?
La Glicólisis es un proceso anaeróbico. Esto significa que no requiere oxígeno. La mayoría de los organismos usan O2 para liberar aún más energía de la glucosa. Este proceso se llama respiración aeróbica, debido a que necesita O2. El Ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones son las dos partes de la respiración aeróbica. Se producen dentro de la mitocondria. Durante el Ciclo de Krebs es descompuesto el piruvato para liberar energía. Esta energía se almacena en las moléculas de NADH, FADH2 y ATP. Durante la cadena de transporte de electrones, se produce ATP y agua.
7
¿COMPRENDISTE? 2. Define ¿Qué significa aeróbico?
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015
Nombre
LECCIÓN 3
Curso Fecha Respiración celular continuación
Resume Después de estudiar esta página e instruirte con la animación propuesta, describe qué es lo que pasa durante el ciclo de Krebs y en la cadena de transporte de electrones. Escribe la información usando tus propias palabras.
Una molécula de piruvato que se produce durante la glicólisis entra en el Ciclo de Krebs. Reacciona con otros compuestos a través de una serie de pasos. En cada paso, se libera energía. Esta energía se almacena en los compuestos ATP, NADH y FADH2. Por cada molécula de piruvato que entra en el Ciclo de Krebs, se producen una molécula de ATP, tres moléculas de NADH y una molécula de FADH2. http://www.bionova.org.es/animbio/anim/ciclokrebs.swf
3. Aplica Conceptos ¿Cuántas moléculas de ATP, de NADH y de FADH2 son producidas por el Ciclo de Krebs por cada molécula de glucosa que entra a glicólisis?
(Pista: ¿Cuántas moléculas de piruvato son producidas por cada molécula de glucosa?)
La Cadena de transporte de electrones en la Respiración celular http://www.bionova.org.es/animbio/anim/mitocondria2.swf
1 Los electrones del NADH y FADH2 se mueven a través de la cadena de transporte de electrones. Las proteínas usan la energía de los electrones para mover los iones de hidrógeno a través de la membrana de las mitocondrias.
H + H + + +
Compartimento externo H
H + e-‐
e-‐ H + H
ATP sintasa H +
+ NADH + H+ FADH2 H
NAD + FAD H+ Membrana 4H+ + O2
2H2O H + ADP +
ATP P
Compartimento interno 2 Al final de la cadena de transporte de electrones, los electrones han cedido la mayor parte de su energía. Se combinan con los átomos de O2 y iones de H para formar agua.
3 Los iones de hidrógeno se mueven a través de las moléculas de ATP sintasa, produciendo moléculas de ATP. La cadena de transporte de electrones puede producir Ca. 25 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa que entra a glicólisis.
4. Identifica ¿Cuántas moléculas de ATP pueden ser producidas por la cadena de transporte de electrones por cada molécula de glucosa que entra a glicólisis?
FERMENTACIÓN
Ciertos organismos obtienen toda su energía de la glicólisis. Ellos usan un proceso llamado Fermentación para producir la molécula NAD+ la cual acepta electrones durante la glicólisis. En el proceso de Fermentación, los electrones se mueven del NADH al piruvato. La Fermentación permite que las células de los seres aeróbicos sigan manteniendo en funcionamiento el proceso de glicólisis cuando no hay presencia de oxígeno. Por ejemplo, los músculos pueden usar la Fermentación para proveer energía cuando ejercitamos muy duro. http://www.professorcrista.com/files/animations/posted_animations/fermentation.html
¿COMPRENDISTE? 5. Explica ¿Cómo se genera NAD+ durante la Fermentación?
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015 8
Nombre Curso Fecha
Lección 3 Revisión
VOCABULARIO
Aérobico describe un proceso que requiere oxígeno anaeróbico describe un proceso que no requiere oxígeno Fermentación la descomposición de carbohidratos por enzimas, bacterias, levaduras o mohos en ausencia de oxígeno
glicólisis la descomposición anaeróbica de la glucosa a ácido pirúvico, la cual permite a las células disponer de una pequeña cantidad de energía en la forma de ATP Ciclo de Krebs una serie de reacciones bioquímicas que convierten el ácido pirúvico a dióxido de carbono y agua, liberando un poco de energía; es la principal vía de oxidación en las células de animales, de bacterias y de plantas.
1. Explica ¿Por qué la glicólisis y la cadena de transporte de electrones son consideradas procesos anaeróbicos y aeróbicos, respectivamente?
2. Describe Completa los espacios en blanco de la siguiente tabla. Proceso Descripción Nº de moléculas de ATP sintetizadas
por molécula de glucosa.
La Glucosa es descompuesta y se transforma en moléculas de piruvato.
El Piruvato es usado para producir NADH, ATP yFADH2; se produce dióxido de C a medida que se descompone el piruvato.
La energía de los electrones en el NADH y FADH2 es usada para producir ATP; se produce agua a medida que el hidrógeno y oxígeno aceptan electrones.
3. Compara Un organismo A puede realzar Respiración celular. Un Organismo B puede realizar sólo glicólisis. ¿Cuál organismo será capaz de usar más energía de la molécula de glucosa? Explica tu respuesta. (Pista: recuerda que el ATP es la principal fuente de energía para los procesos celulares).
4. Describe ¿Por qué es importante la Fermentación?
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015 9
