RESPIRACIÓN CELULAR
MOVILIZACIÓN Y TRANSPORTE DE
FOTOASIMILADOS EN LA PLANTA
Profa. Dayana Pérez
Semestre II-2009
Abril de 2010
MOVILIZACIÓN,
TRANSPORTE DE
SOLUTOS Y ASIMILADOS
EN LA PLANTA
¿Cuál es el destino de los fotoasimilados?
Almacenamiento
FOTOASIMILADOS
Carbohidratos
FOTOSÍNTESIS
Obtención
energía
Biosíntesis
celular
El transporte de fotoasimilados a larga distancia de un órgano
a otro y se lleva a cabo por el floema.
Principales sustancias transportadas
en el floema
AZÚCARES
Sacarosa (más abundante)
Derivados de sacarosa
(rafinosa,estaquiosa, verbascosa)
manitol, sorbitol
COMPUESTOS
NITROGENADOS
Aminoácidos (glutamato,
aspartato)
Amidas: Glutamina, Asparagina
CATIONES-ANIONES
Potasio (más abundante)
magnesio, sodio
fosfato, cloruro, malato
HORMONAS
Giberelinas, Citocininas, Auxinas)
OTROS
Herbicidas sistémicos
Fuentes y sumideros
Fuentes y sumideros
ÓRGANO FUENTE O
PRODUCTOR
Hojas maduras
Órgano en el que se
producen fotoasilmilados.
Exportan sus excedentes a
otras localizaciones
ÓRGANO SUMIDERO
O CONSUMIDOR
Ápices de raíces y tallos
Yemas axilares en crecimiento
Hojas en expansión
Órgano que no produce
fotoasimilados o que los
produce en menor cantidad
que la necesaria para sus
proceso vitales.
Importan fotoasimilados
Flores, frutos
semillas
Órganos
reservantes en
formación
y
Relación Fuente- Sumidero
sigue un patrón de desarrollo
Proximidad
Las hojas maduras superiores usualmente exportan
fotosintatos a los meristemas apicales y a hojas
jóvenes en crecimiento .
Las hojas bajeras suplen a la raíz
Las hojas intermedias exportan en ambos sentidos
Desarrollo
Raíces y ápices
suelen ser sumideros durante
desarrollo vegetativo.
Frutos son sumideros en el desarrollo reproductivo.
Mecanismo de transporte en el floema
Carga del floema
Etapas
Las triosas fosfatos formadas por
FS se transportan al citoplasma
donde se convierten en sacarosa.
La sacarosa se mueve desde las
células del mesófilo hasta los
elementos cribosos.
Transporte a corta distancia.
Carga:
Apoplástica o Simplástica
Complejo tubo criboso-célula acompañante
Carga del floema
Etapas
Pared celular (Apoplasto) MP Citoplasma (Simplasto)
Dentro de los elementos
cribosos, los fotoasimilados se
exportan hacia las zonas
sumideros:
Transporte a larga
distancia.
Simporter
Sacarosa-H+
Sacarosa
Alta concentración H+
Baja concentración H+
La acumulación en contra de
gradiente se realiza con gasto de
energía metabólica:
Transporte activo.
Características de la carga del floema
De mesofilo a célula
acompañante del floema
Contra gradiente de
concentración
Dependiente de energía
Descarga del floema
Se lleva a cabo en sumideros.
Apoplástica
y
activa:
órganos
almacenamiento.
Simplástica: meristemas, hojas jóvenes.
Simplástica y apoplástica: Semillas
de
Tubo criboso
Vaso de xilema
H2O
Célula acompañante
H2O
FLUJO DE
MASA
Vacuola
La carga activa de
solutos
en
los
elementos
cribosos
produce un aumento de
la presión osmótica, el
agua entra en las
células lo que produce
un incremento de la
presión de turgencia
Cloroplasto
Sacarosa
H2O
Mecanismo
flujo de
presión
Célula Fuente
H2O
Célula
Sumidero
H2O
La descarga activa de
solutos desde el floema
disminuye la presión
osmótica, el agua sale de
las células y la presión
de turgencia disminuye.
H2O
H2O
Elemento
criboso
Mecanismo de transporte entre Fuente
y Sumidero
¿Para qué usa la planta los azúcares
producidos en el Ciclo de Calvin ?
Sustrato para la
Respiración celular
Síntesis de Almidón
Azúcar
CICLO DE
CALVIN
Celulosa
Otros compuestos
orgánicos
Célula vegetal
Respiración Celular
• Proceso que requiere oxígeno (O2), usa energía
extraída de la glucosa para producir energía (ATP)
y agua (H2O).
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O +
glucosa
ATP
RESPIRACION CELULAR
Es la oxidación de sustratos
orgánicos reducidos a CO2 y
H2O.
Membrana externa
Matriz
Espacio
intermembrana
La respiración desprende
una gran cantidad de
energía que es conservada
en forma de ATP
Citosol
Membrana interna
Cresta
Las primeras rutas de la respiración proveen metabolitos intermediarios
para reacciones de biosíntesis de ácidos nucleícos, aminoácidos, ácidos
grasos, etc.
Reacciones de Oxidación
• Pérdida de electrones de glucosa.
• Ganancia de oxigeno.
Oxidación
C6H12O6 + 6O2 
6CO2 + 6H2O +
ATP
Reacciones de Reducción
• Ganancia de electrones en glucosa.
• Pérdida de oxigeno.
Reducción
C6H12O6 + 6O2 
glucosa
6CO2 + 6H2O +
ATP
Comparación entre oxidación y reducción
Oxidación
Reducción
Pérdida de electrones
Ganancia de electrones
Ganancia de Oxígeno
Pérdida de Oxígeno
Pérdida de hidrógeno
Ganancia de hidrogeno
Pérdida de energía
(libera energía)
Ganancia de energía
Los principales productos de la respiración son
CO2, H2O y ATP
La respiración se realiza en 3 Fases:
Glicólisis
Ciclo de Krebs
Transporte Electrónico acoplado a fosforilación
oxidativa,
Se producen en diferentes regiones subcelulares;
citoplasma, matriz y membrana interna de la
mitocondria.
Respiración Celular
Sitios de ocurrencia de las fases
de Respiración Celular
• Cuatro reacciones principales.
1. Glicólisis (ruptura del azucar)
Citoplasma, fuera y cerca a la mitocondria.
2. Fase de preparación
Migración del Piruvato desde citoplasma a
matriz.
Sitios de ocurrencia de las fases
de Respiración Celular
3. Ciclo de Krebs
Matriz mitocondrial
4.
Cadena de Transporte electrónico
Fosforilación Oxidativa
Membrana interna de la mitocondria.
y
1. Glicólisis
• Ocurre en el citoplasma justamente fuera de la
mitocondria.
• Es la conversión de glucosa en dos moléculas de ácido
pirúvico (compuesto de 3 carbonos).
GAP
• Es anaeróbica
GAP
C-C-C C-C-C
C-C-C C-C-C
(PIR) (PIR)
1. Glicólisis
Glucosa + NAD+ 2 piruvato (3C) + 2 ATP+ 2 NADH +H2O
Ocurre en el citoplasma y no requiere de O2
Se oxida la glucosa
1. Glicólisis
• Dos fases :
A. Fase de inversión en energía
a. Fase Preparatoria
Glucosa (6C)
2ATP
2 ATP - usados
0 ATP - producido
0 NADH - producido
2ADP + P
Gliceraldehido fosfato (2 - 3C)
(G3P o GAP)
Glicolisis
B. Fase de producción de energía
Fase de ganacia energética
Gliceraldehido fosfato (2 - 3C)
(G3P o GAP)
4ADP + P
4ATP
0 ATP - usados
4 ATP - producidos
2 NADH - producidos
Piruvato (2 - 3C)
(PIR)
El H+, junto con electrones, se unen
a la coenzima nicotamida adenina
dinucleótido (NAD+) y forma NADH.
1. Glicólisis
Se extrae energía de los enlaces de glucosa y se usa esta
energía para formar ATP.
1. Glicólisis
• Rendimiento Total Neto
2 moléculas de 3C-Piruvato (PIR)
2 moléculas de ATP
(Fosforilación a nivel de sustrato)
2 moléculas de NADH
Fosforilación a nivel sustrato
• ATP es formado cuando una enzima
transfiere un grupo fosfato de un sustrato
al ADP.
Fosforilación a nivel sustrato
Ejemplo:
Fosfoenolpiruvato (PEP)
a Piruvato (PIR)
Sustrato
(PEP)
Producto
(PIR)
OC=O
C=O
CH2
OC=O
C-OCH2
Enzima
PEP carboxilasa
P
P
P
Adenosina
ADP
P P
P
Adenosina
ATP
2. Fase Preparatoria
• 2 Piruvatos (3C) son transportados a través de la
membrana de la mitocondria hasta la matriz y son
convertidos a 2 moléculas de Acetil CoA (2C).
El Piruvato es oxidado y descarboxilado por el complejo
enzimático piruvato deshidrogenasa, para formar
acetil CoA, CO2 y NADH
Citosol
2 CO2
C
C
C
Matriz
C-C
2 Piruvato
2 NAD+
2NADH
2 Acetil CoA
3. Ciclo de Krebs o
Ciclo de Ácido Cítrico
• Localización: matriz mitocondrial
• Acetil CoA (2C) se une al oxaloacetato (4C - OAA)
para formar Citrato (6C).
Mueve electrones desde ácidos orgánicos a cofactores
oxidados NAD y FAD formando NADH, FADH y CO2
•La molécula de glucosa se degrada completamente
una vez que las dos moléculas de ácido pirúvico entran
a las reacciones del ácido cítrico.
3. Ciclo de Krebs o Ciclo de Ácido Cítrico
El acetil-coA se une al ácido
oxaloacético (4C) y forma el
ácido cítrico (6C).
El ácido cítrico vuelve a
convertirse
en
ácido
oxaloacético.
Se libera CO2, se genera NADH
o FADH2 y se produce ATP.
El ciclo empieza de nuevo.
Acetil-CoA (2C) se combina con
oxaloacetato para formar citrato (4C), el
cual es convertido a isocitrato (6C)
Se producen 2 NADH
(oxidación) la cual
contiene los
electrones de alta
energía de la
glucosa
Se libera CO2
Se genera 1
ATP y 1 FADH2
por vuelta
Se genera
otro NADH y
nuevamente
se produce
oxaloacetato
Ciclo de
Krebs
RESUMEN
Por cada molécula de glucosa en el Ciclo de Krebs se
producen
6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP + 4 CO2.
Intermediarios metabólicos del ciclo de Krebs
Serina
Aminoacidos
aromáticos
(Fenilalanina,
Tirosina y
Triptófano)
Alanina
Ácidos grasos
Aspartato
Ácidos
nucleícos
Glutamato
Ácidos
nucleícos
Porfirinas
Los primeros
intermediarios para la
producción de
aminoácidos, lípidos,
ácidos nucleícos,
porfirinas, pared celular,
etc., se derivan de
compuestos que se
originan de la glicólisis o
del Ciclo de Krebs
3. Ciclo de Krebs o
Ciclo de Ácido Cítrico
• Rendimiento total neto (2 vueltas
ciclo de Krebs )
del
2 moléculas de ATP (fosforilación a nivel de
sustrato)
6 moléculas de NADH
2 moléculas de FADH2
4 moléculas de CO2
Luego del ciclo de Krebs
• Solamente se han producido 4 ATP por molécula de
glucosa
• La glucosa se degradó y se convirtió en CO2 y H2O
• No se ha utilizado oxígeno
• ¿Dónde está la energía de la glucosa? NADH y FADH2
4. Cadena de Transporte de Electrones (CTE) y
Fosforilación oxidativa
• Localización: membrana interna de la mitocondria.
• Los electrones son transferidos a NAD y FAD y hay
fosforilación directa de ADP.
• NADH y FADH son oxidados por una serie de proteínas
transportadoras de electrones, que finalmente donan los
electrones al oxigeno para producir agua.
Membrana Interna
4. Cadena de Transporte de Electrones (CTE) y
Fosforilación oxidativa
Membrana Interna
Alta concentración H+
Complejo I
NADH
dehidrogenasa
Complejo II
Succinato
dehidrogenasa
Complejo III
Citocromo bc1
Baja concentración H+
4. Cadena de Transporte de Electrones (CTE) y
Fosforilación oxidativa
• Todos los NADH y FADH2 convierten ATP durante esta
etapa de la respiración celular.
• Cada NADH convierte a 3 ATP.
• Cada FADH2 convierte a 2 ATP.
4. CTE y Fosforilación oxidativa
Los H+ se mueven por difusión
(Fuerza protón-motriz) a través de
ATP Sintasa para formar ATP.
La energía liberada durante el
transporte de electrones se usa para
formar un gradiente protónico a través
de la membrana interna y esta energía
es usada para convertir ADP y Pi en
ATP en el proceso conocido como
fosforilación oxidativa
4. CTE y Fosforilación oxidativa
Membrana Interna
Alta concentración H+
Complejo I
NADH
dehidrogenasa
Complejo II
Succinato
dehidrogenasa
Complejo III
Citocromo bc1
Baja concentración H+
TOTAL DE ATP PRODUCIDO
04 moléculas de ATP – Fosforilación a nivel de
sustrato
34 moléculas de ATP – CTE y fosforilación oxidativa
38 ATP
Respiración celular
Glucosa
Citosol
Glicólisis
2 Acetil CoA
2 Piruvato
Ciclo
Krebs
Mitocondria
2NADH
2 ATP
6NADH
2FADH2
2NADH
(fosforilación
a nivel de
sustrato )
CTE y Fosforilación
Oxidativa
2 ATP
(fosforilación
a nivel de
sustrato )
2ATP
4ATP 6ATP
38 ATP
18ATP
4ATP
2ATP
Total ATP Producido
02
06
06
02
18
04
38
ATP - glicolisis (fosforilation a nivel de sustrato)
ATP – convertidos de 2 NADH - glicolisis
ATP - convertidos de 2 NADH – fase preparatoria
ATP – Ciclo Krebs (fosforilation a nivel de sustrato)
ATP – convertidos de 6 NADH - Ciclo Krebs
ATP - convertidos de 2 FADH2 - Ciclo Krebs
ATP - TOTAL
QUIZ
1. ¿Dónde se realiza la glicólisis?
a. Citosol
b. Mitocondrias
c. Cloroplasto
d. Estroma
2. El ciclo de Krebs se realiza en:
a. Citosol
b. Matriz mitocondrial
c. Membrana interna mitocondria
d. Estroma
3. Total de ATP producido en la respiración
a. 24
b. 36
c. 38
d. No se producen
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