Profa. Dayana Pérez Semestre II-2009 Abril de 2010

1. RESPIRACIÓN CELULAR MOVILIZACIÓN Y TRANSPORTE DE FOTOASIMILADOS EN LA PLANTA Profa. Dayana Pérez Semestre II-2009 Abril de 2010

2. MOVILIZACIÓN, TRANSPORTE DE SOLUTOS Y ASIMILADOS EN LA PLANTA

3. ¿Cuál es el destino de los fotoasimilados? Almacenamiento FOTOASIMILADOS Carbohidratos Obtención energía Biosíntesis celular FOTOSÍNTESIS El transporte de fotoasimilados a larga distancia de un órgano a otro y se lleva a cabo por el floema. 

4. Principales sustancias transportadas en el floema AZÚCARES Sacarosa (más abundante) Derivados de sacarosa (rafinosa,estaquiosa, verbascosa) manitol, sorbitol CATIONES-ANIONES Potasio (más abundante) magnesio, sodio fosfato, cloruro, malato COMPUESTOS NITROGENADOS Aminoácidos (glutamato, aspartato) Amidas: Glutamina, Asparagina HORMONAS Giberelinas, Citocininas, Auxinas) OTROS Herbicidassistémicos

5. Fuentes y sumideros

6. Fuentes y sumideros ÓRGANO FUENTE O PRODUCTOR Hojas maduras Órgano en el que se producen fotoasilmilados. Exportan sus excedentes a otras localizaciones Ápices de raíces y tallos ÓRGANO SUMIDERO O CONSUMIDOR 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 y semillas Órganos reservantes en formación

7. Relación Fuente- Sumidero sigue un patrón de desarrollo Proximidad Las hojasmadurassuperioresusualmente exportan fotosintatos a los meristemasapicales y a hojasjóvenes 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.

8. 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

9. Complejo tubo criboso-célula acompañante Carga del floema Etapas Pared celular (Apoplasto) Citoplasma (Simplasto) MP Dentro de los elementos cribosos, los fotoasimilados se exportan hacia las zonas sumideros: Transporte a larga distancia. Simporter Sacarosa-H+ La acumulación en contra de gradiente se realiza con gasto de energía metabólica: Transporte activo. Sacarosa Alta concentración H+ Baja concentración H+

10. Características de la carga del floema De mesofilo a célula acompañante del floema Contra gradiente de concentración Dependiente de energía

11. Descarga del floema Se lleva a cabo en sumideros. Apoplástica y activa: órganos de almacenamiento. Simplástica: meristemas, hojas jóvenes. Simplástica y apoplástica: Semillas

12. H2O H2O H2O H2O Tubo criboso Vaso de xilema Célula acompañante H2O 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 FLUJO DE MASA Cloroplasto Célula Fuente Sacarosa H2O Mecanismo flujo de presión Célula Sumidero 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 Mecanismo de transporte entre Fuente y Sumidero Elemento criboso

13. ¿Para qué usa la planta los azúcares producidos en el Ciclo de Calvin ? Sustrato para la Respiración celular Síntesis de Almidón Azúcar Celulosa Otros compuestos orgánicos CICLO DE CALVIN

14. Célula vegetal

15. Respiración Celular • Proceso que requiere oxígeno (O2), usaenergíaextraída de la glucosa para producir energía (ATP) yagua (H2O). • C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + ATP glucosa

16. Matriz Membrana externa Espacio intermembrana Citosol Membrana interna Cresta RESPIRACION CELULAR Es la oxidación de sustratos orgánicos reducidos a CO2 y H2O. La respiración desprende una gran cantidad de energía que es conservada en forma de ATP Las primeras rutas de la respiración proveen metabolitos intermediarios para reacciones de biosíntesis de ácidos nucleícos, aminoácidos, ácidos grasos, etc.

17. Oxidación Reacciones de Oxidación • Pérdida de electrones de glucosa. • Ganancia de oxigeno. • C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + ATP

18. Reducción Reacciones de Reducción • Ganancia de electrones en glucosa. • Pérdida de oxigeno. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + ATP glucosa

19. Comparación entre oxidación y reducción

20. 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.

21. Respiración Celular

22. Sitios de ocurrencia de lasfases de RespiraciónCelular • Cuatroreaccionesprincipales. • 1. Glicólisis (ruptura del azucar) • Citoplasma, fuera y cerca a la mitocondria. • 2. Fase de preparación • Migración del Piruvatodesdecitoplasma a matriz.

23. Sitios de ocurrencia de lasfases de RespiraciónCelular 3. Ciclo de Krebs Matrizmitocondrial 4. Cadena de Transporteelectrónico y FosforilaciónOxidativa Membranainterna de la mitocondria.

24. GAP GAP C-C-C C-C-C C-C-C C-C-C (PIR) (PIR) 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). • Es anaeróbica

25. 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

26. Glucosa (6C) 2ATP 2 ATP - usados 0 ATP - producido 0 NADH - producido 2ADP + P Gliceraldehido fosfato (2 - 3C) (G3P o GAP) 1. Glicólisis • Dos fases : • A. Fase de inversión en energía • a. FasePreparatoria

27. Glicolisis Gliceraldehido fosfato (2 - 3C) (G3P o GAP) 4ADP + P 0 ATP - usados 4 ATP - producidos 2 NADH - producidos 4ATP Piruvato (2 - 3C) (PIR) B. Fase de producción de energía Fase de ganacia energética • El H+, junto con electrones, se unen a la coenzima nicotamida adenina dinucleótido (NAD+) y forma NADH.

28. 1. Glicólisis Se extrae energía de los enlaces de glucosa y se usa esta energía para formar ATP.

29. 1. Glicólisis • Rendimiento Total Neto • 2 moléculas de 3C-Piruvato (PIR) • 2 moléculas de ATP • (Fosforilación a nivel de sustrato) • 2 moléculas de NADH

30. Fosforilación a nivel sustrato • ATPesformadocuandounaenzimatransfiere un grupofosfato de unsustrato al ADP.

31. Enzima PEP carboxilasa O- C=O C-O- CH2 Adenosina P P P Sustrato ADP (PEP) O- C=O C=O CH2 Producto (PIR) Adenosina P P P ATP Fosforilación a nivel sustrato Ejemplo: Fosfoenolpiruvato (PEP) a Piruvato (PIR)

32. 2. FasePreparatoria Citosol 2 CO2 C C C Matriz C-C 2 Piruvato 2 NAD+ 2 Acetil CoA 2NADH • 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

33. 3. Ciclo de Krebs o Ciclo de ÁcidoCítrico • Localización:matrizmitocondrial • AcetilCoA (2C) se une al oxaloacetato (4C - OAA)paraformarCitrato (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.

34. 3. Ciclo de Krebs o Ciclo de ÁcidoCítrico • 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.

35. Acetil-CoA (2C) se combina con oxaloacetato para formar citrato (4C), el cual es convertido a isocitrato (6C)

36. Se producen 2 NADH (oxidación) la cual contiene los electrones de alta energía de la glucosa Se libera CO2

37. Se genera 1 ATP y 1 FADH2 por vuelta

38. Se genera otro NADH y nuevamente se produce oxaloacetato

39. Ciclo de Krebs

40. RESUMENPor cada molécula de glucosa en el Ciclo de Krebs se producen 6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP + 4 CO2.

41. Intermediarios metabólicos del ciclo de Krebs Serina 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 Aminoacidos aromáticos (Fenilalanina, Tirosina y Triptófano) Alanina Ácidos grasos Aspartato Ácidos nucleícos Glutamato Ácidos nucleícos Porfirinas

42. 3. Ciclo de Krebs o Ciclo de ÁcidoCítrico • Rendimiento total neto(2 vueltasdel ciclo de Krebs ) • 2 moléculas de ATP (fosforilación a nivel de sustrato) • 6 moléculas de NADH • 2 moléculas de FADH2 • 4 moléculas de CO2

43. 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

44. Membrana Interna 4. Cadena de Transporte de Electrones (CTE) y Fosforilaciónoxidativa • Localización:membranainterna 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.

45. 4. Cadena de Transporte de Electrones (CTE) y Fosforilaciónoxidativa Membrana Interna Alta concentración H+ Complejo II Succinato dehidrogenasa Complejo III Citocromo bc1 Complejo I NADH dehidrogenasa Baja concentración H+

46. 4. Cadena de Transporte de Electrones (CTE) y Fosforilaciónoxidativa • Todos los NADH y FADH2conviertenATPduranteestaetapa de la respiracióncelular. • CadaNADHconvierte a 3 ATP. • CadaFADH2convierte a 2 ATP.

47. 4. CTE y Fosforilaciónoxidativa 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

48. 4. CTE y Fosforilaciónoxidativa Membrana Interna Alta concentración H+ Complejo II Succinato dehidrogenasa Complejo III Citocromo bc1 Complejo I NADH dehidrogenasa Baja concentración H+

49. 38 ATP TOTAL DE ATP PRODUCIDO 04 moléculas de ATP – Fosforilación a nivel de sustrato 34 moléculas de ATP – CTE y fosforilaciónoxidativa

50. Glucosa Citosol Mitocondria Ciclo Krebs Glicólisis 2 Acetil CoA 2 Piruvato 2NADH 2 ATP (fosforilación a nivel de sustrato ) 6NADH 2FADH2 2NADH CTE y Fosforilación Oxidativa 2 ATP (fosforilación a nivel de sustrato ) 2ATP 4ATP 6ATP 18ATP 4ATP 2ATP Respiracióncelular 38 ATP