EL CATABOLISMO DE LOS LÍPIDOS: ß-oxidación de los ácidos grasos (HÉLICE DE LYNEN).

 El alumnado debe poder definir y localizar intracelularmente la glucólisis, la β-oxidación, el ciclo de Krebs, la cadena de transporte electrónico y la fosforilación oxidativa, indicando los sustratos iniciales y productos finales. Debe saber comparar el balance energético entre glúcidos y lípidos.

Como ya sabes, los triglicéridos son biomoléculas de reserva energética, que los mamíferos almacenamos en el tejido adiposo, a los cuales puede recurrir la célula si requiere energía. También puede venir de las grasas ingeridas en la comida.

Una vez en la célula, los triglicéridos se hidrolizan por las lipasas, obteniéndose GLICEROL + A.G. 

El glicerol se va a transformar en Gal-3-P, continuando la glucólisis a partir de la reacción 6, dando, por tanto, 1 NADH y 2 ATP. Tras pasar el Pir a la matriz mitocondrial, origina 1+3 NADH y 1 FADH2, más 1 GTP. Por tanto, el glicerol ha originado, tras completar su respiración aerobia:

2 ATP en la glucólisis.

1 NADH, que origina 2,5 o 1,5 ATP (dependiendo del tipo de c.) tras completar el transporte de e-.

4 NADH mitocondriales, que originan 4x2,5= 10 ATP.

1 FADH2, que origina 1,5 ATP.

1 ATP, a partir del GTP.

Por tanto, el glicerol de un triglicérido origina 17 o 16 ATP.

Los A. G.  de n C van a sufrir un proceso llamado beta-oxidación (principal método de obtención de energía en c. hepáticas y cardíacas), en el cual se van a convertir en n/2 moléculas de AcCoA, que van a entrar en el Ciclo de Krebs:

1. ACTIVACIÓN DE LOS A.G. (formación del Acil-CoA graso).

Ocurre en el citosol (cara citosólica de la m.m.e. o membrana del REL).

2. ENTRADA DEL A.G. ACTIVADO (ACIL-COENZIMA A GRASO) EN LA MATRIZ MITOCONDRIAL

Los A.G. de más de 12 C (los más habituales: oleico, palmítico, etc.), necesitan una lanzadera que consume ATP que se convierte en AMP (equivale a 2 ATP) para ser introducidos desde el espacio intermembrana en la matriz: el Acil-CoA se une a la carnitina (un aa no alfa) en el espacio intermembrana, que lo transporta  a la matriz.

3. BETA-OXIDACIÓN DE LOS A.G. (MATRIZ)

Proceso   catabólico cíclico en el que los A.G. van liberando C de 2 en 2 en forma d grupos acetilo, uniéndose al CoA, formando un AcCoA en cada vuelta de ciclo o de la "hélice" (de Lynen).

1ª REACCIÓN: La Acil Coa DHasa le quita 2 H al Acil-CoA, dándoselos al FAD, que se convierte en FADH2.

2ª REACCIÓN: El Enoil- CoA formado en la anterior reacción (pues al quitarle 2H, se ha formado una insaturación) se hidrata, formando beta-hidroxiacil-CoA.

3ª REACCIÓN: La beta-hidroxiacil- CoA sufre una oxidación con el NAD+, originando beta-cetoacil-CoA y NADH.

4ª REACCIÓN: una tiolasa separa un grupo acetilo y lo une al CoA, originado AcCoA y un Acil CoA con 2C menos, que vuelve a sufrir un nuevo ciclo, hasta que al final, como resultado del último ciclo, se obtienen 2 AcCoA.

Por tanto, el balance energético del ácido palmítico (A.G. saturado de 16 C), da 7 vueltas de hélice, originando en la beta -oxidación (matriz):

7 FADH2, 7 NADH y 8 AcCoA.

Esto va a dar 7x1,5+ 7x2,5 = 28 ATP

Cada AcCoA origina en el Ciclo de Krebs:

3 NADH----------->7,5 ATP.

1 FADH2---------->1,5 ATP

1 GTP-------------->1 ATP

Por tanto, cada AcCoA origina 10 ATP en el Ciclo de Krebs.

Como se han originado 8 AcCoA, tenemos 80 ATP.

Por tanto, cada ácido palmítico origina (hay que restarle 2 ATP que se gastaron para introducir el Acil-CoA en la matriz): 

28 (en la beta-oxidación) y 80 (en el ciclo de Krebs)= 118 ATP.

Descontando los 2 iniciales, son 116 ATP

¿Cuántos ATP se originan en el catabolismo aerobio completo de la tripalmitina?

16 o 17 ATP del glicerol.

116 ATP por cada palmítico. Como tenemos 3, son 116x3= 348 ATP

Total de ATP  a partir de tripalmitina (un triglicérido): 348+16= 364 ATP ; o 365 (mucho más que los 30 o 32 conseguidos con el catabolismo de la glucosa).

* Nota: en la pg 152 del libro hay un atabla con una fórmula para calcularlo. Si aplicáis esa fórmula, sale que el palmítico rinde 129 ATP. La diferencia con mis cálculos se debe a que en el libro utiliza la equivalencia de 2 ATP por cada FADH2 y 3 ATP por cada NADH, mientras que yo he utilizado una estimación más moderna y realista de 1,5 por cada FADH2 y 2,5 por cada NADH. 

Hay que considerar que la masa molecular de un triglicérido es bastante mayor que la de la glucosa, pero aún así, por cada g de biomolécula, las grasas son más del doble de energéticas que los glúcidos: 9 Kcal en las grasas y 4 n los glúcidos.

   

EL CATABOLISMO DE LOS GLÚCIDOS

LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Y Nº ATP/GLUCOSA 

Cuando autores y profesores citan diferentes números de moléculas de ATP por glucosa, suele ser porque hacen diferentes consideraciones sobre los procesos que intervienen en el rendimiento total de ATP. Ni la cantidad de 36 o 38 ATP ni la de 30-32 son incorrectas. Simplemente están midiendo cosas ligeramente diferentes.

El proceso de síntesis aerobia de ATP en las mitocondrias y en las bacterias aerobias se llama FOSFORILACIÓN OXIDATIVA, y acopla 3 procesos (teoría quimioosmótica):

- Transporte de electrones a través de la cadena respiratoria desde las coenzimas reducidas al oxígeno.

- Transporte contragradiente de protones al espacio intermembrana, utilizando la energía desprendida en el transporte de electrones (reacciones redox). Se crea así un gradiente de H+ a ambos lados de la m.m.i., con alta concentración de H+ en el espacio intermembrana. En el tejido adiposo pardo de animales hibernantes como los osos, se introducen en la m.m.i. unas proteínas desacopladoras que destruyen este gradiente al permitir el retorno de los H+ a través de una difusión facilitada a la matriz mitocondrial, con lo cual en vez de sintetizarse ATP, la energía liberada en las reacciones redox de la cadena respiratoria, se libera en forma de calor, que es lo que precisan estos animales en invierno. Igual ocurre con fármacos como el DNP.

En el Complejo I se bombean 4H+ por cada 2e- procedentes del NADH que son transportados.

En el Complejo III se bombean otros 4H+ por cada 2 e- transportados.

En el Complejo IV se bombean 2H+ por cada 2 e- transportados.

Por tanto, por cada NADH producido en la mitocondria y en el citosol de algunas células (procariotas, algunas células humanas, etc.) se bombean 10 H+ al espacio intermembrana.

Por cada FADH2 y cada NADH  citosólico en otras células (que ceden sus e- al FADH2), al saltarse el Complejo I, solo se bombean 6H+.

- Síntesis de ATP por la ATPasa (ATP Sintasa): cuando 4 H+ retornan a la matriz a través de la ATPasa de la m.m.i. , liberan la energía  necesaria para fabricar 1 ATP.

Como con el NADH mitocondrial y el citosólico en las células que ceden sus e- al Complejo I, se bombean 10H+ y hacen falta 4H+ para sintetizar 1 ATP, con 10H+, se sintetizan 10/4=2,5 ATP.

Como con el FADH2 y el NADH citosólico en otras células, se bombean 6H+, se sintetizan 6/4= 2,5 ATP.

Por tanto, según los cálculos más recientes del balance energético de la glucosa, se obtendrían solo 30 o 32 ATP/glucosa (menos que los 36 o 38 calculados anteriormente pero aún 15 a 16 veces más que con los procesos anaerobios o fermentativos), aunque en las célula reales puede ser algo menor, debido a la energía gastada en transporte de ciertos metabolitos a través de la m.m.i. o porque algunos de los metabolitos del Ciclo de Krebs se desvían del ciclo, para iniciar rutas anabólicas de síntesis (p.ej. de aa).    

Materiales complementarios sobre Metabolismo (vídeos)

ORIENTACIONES DE SELECTIVIDAD 2024

El alumnado debe reconocer y saber analizar las principales características de las reacciones que determinan el catabolismo y el anabolismo. 

Se recomienda incidir sobre la descripción de las distintas rutas metabólicas de forma global, analizando en qué consisten, dónde transcurren y cuál es su balance energético. 

No es necesario formular los intermediarios de las rutas metabólicas, aunque el alumnado deberá conocer los nombres de los sustratos iniciales y de los productos finales. 

Se debe incidir en el papel de las reacciones de óxido-reducción como mecanismo general de transferencia de energía. 

El alumnado debe poder destacar el papel del ATP como vehículo en la transferencia de energía. 

Se sugiere resaltar la existencia de diversas opciones metabólicas para obtener energía.

Se recomienda comparar las vías anaerobias y aerobias con relación a la rentabilidad energética y a los productos finales, destacando el interés industrial de las fermentaciones.  

LA CÉLULA (II): EL CITOPLASMA Y SUS ORGÁNULOS

PRESENTACIONES 

Conocer la estructura y función de: pared celular, membrana celular, cilios, flagelos, mitocondria, plastos, retículo endoplásmico liso y rugoso, complejo de Golgi, vesículas (lisosomas y sus tipos), vacuolas, peroxisomas, ribosomas, citoesqueleto, centrosoma, núcleo y cromosomas/cromatina. Conocer en qué tipos celulares se encuentran cada una. Identificarlas en microfotografías, figuras o dibujos.

Colección de 30 microfotografías para repasar

BLOQUE III: LA CÉLULA (I): TEORÍA CELULAR, TIPOS DE CÉLULA Y CUBIERTAS CELULARES

 1. La teoría celular y sus implicaciones biológicas.

En el s. XVII el científico inglés Robert Hooke inventó el microscopio óptico compuesto (con 2 lentes, que multiplica los aumentos del ocular por los del objetivo, el del holandés Leeuwenkoek era simple, con una sola lente, más parecido a una lupa, aunque se veía muy bien pues L. era un experto fabricante de lentes) y observando láminas finas de corcho, observó las paredes celulares (en realidad ene l tejido suberosos las c. están muertas), le pareció como las celdillas de una colmena, por lo que le llamó cellulae (celdillas en latín).

Fue desarrollada entre 1838 y 1839 por dos biólogos alemanes: el botánico Schleiden llegó a la conclusión de que todas las plantas están hechas de células y el zoólogo Schwann que todos los animales estaban hechos por c.

Dado que en el s. XIX todos los seres vivos se incluían en el reino Animal o en el Vegetal, salió el 

1º enunciado de la Teoría Celular: todos los seres vivos están constituidos por 1 o muchas células.

Además, crearon el 2º enunciado: La c. es la unidad anatómica y funcional de los seres vivos (es la unidad mínima con vida, es decir, que realiza las 3 funciones vitales).

Posteriormente, el patólogo alemán Virchow estableció el 3º enunciado de la teoría:

Toda célula viene de otra anterior. Lógicamente en el origen de la vida, la primera protocélula debió originarse de componentes orgánicos que no eran aún una célula. Por lo tanto, la c. es la unidad reproductiva y genética (contiene toda la información genética para su desarrollo) de los seres vivos.

PP sobre la célula y la Teoría Celular , con muchas imágenes y tipos de organización celular, describiendo los 3 modelos celulares (las células fúngicas son intermedias entre las animales y vegetales).

Hay que establecer las semejanzas y diferencias entre los distintos tipos celulares, reconociéndolos en esquemas o imágenes, o describiéndolos en un texto

2. La microscopía óptica y electrónica (de transmisión y de barrido).

Enunciar semejanzas y diferencias entre los microscopios óptico, electrónico de transmisión y electrónico de barrido:

Diferencias

Característica	Microscopio óptico (MO)	Microscopio electrónico de transmisión (MET)	Microscopio electrónico de barrido (MEB)
Tipo de radiación	Luz visible	Electrones	Electrones
Lentes	Lentes de vidrio	Lentes electromagnéticas	Lentes electromagnéticas
Medio de trabajo	Aire	Vacío	Vacío
Aumento máximo	~1.000–1.500×	Hasta 1.000.000×	Hasta 100.000×
Poder de resolución	~0,2 µm	~0,2 nm	~3–10 nm
Tipo de imagen	Bidimensional (2D)	Bidimensional (2D)	Tridimensional (3D)
Estado de la muestra	Viva o muerta	Muerta	Muerta
Preparación	Sencilla	Muy compleja (cortes ultrafinos)	Compleja (metalización)
Qué permite observar	Células, tejidos	Ultraestructura interna celular	Superficie y relieve

Qué se observa con cada uno

• Microscopio óptico
  → Células vivas, tejidos, bacterias, orgánulos grandes (núcleo, cloroplastos).

• MET (transmisión)
  → Orgánulos internos: mitocondrias, ribosomas, retículo endoplásmico, membranas.

• MEB (barrido)
  → Superficie celular, relieve, estructuras externas (cilios, microvellosidades).

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📌 Diferencia clave entre MET y MEB (muy preguntada)

• MET: los electrones atraviesan la muestra → imagen interna en 2D.

• MEB: los electrones rebotan en la superficie → imagen externa en 3D.

 COMPARAR IMÁGENES OBTENIDA CON CADA MICROSCOPIO:

Se debe conocer el poder de resolución de cada uno de ellos.

El poder de resolución es la distancia mínima a la que se pueden discriminar dos puntos. Este límite viene determinado por la longitud de onda de la fuente de ondas electromagnética (fotones de luz en el óptico o electrones en el electrónico)

El microscopio óptico tiene un limite resolución de cerca de 200 nm (0.2 µm ). Este limite se debe a la longitud de onda de la luz (0.4-0.7 µm ).

El microscopio electrónico de transmisión (MET) tiene un limite de resolución de cerca de 2 nm.

Se recomienda incidir sobre la descripción, localización e identificación de los componentes de la célula procariótica en relación con su

estructura y función. Además, se sugiere la mención de, al menos, los siguientes componentes de la célula procariótica: apéndices (flagelo o fimbrias), cápsula, pared celular, membrana plasmática, citoplasma, cromosoma bacteriano, plásmidos, ribosomas y gránulos (o
inclusiones).

El alumnado debe saber comparar las características de las células vegetales y animales.

El alumnado debe tener capacidad de describir, localizar e identificar los componentes de la célula eucariótica en relación con su estructura y función.

PP TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR

 3. Las membranas biológicas y los mecanismos de transporte (difusión simple y facilitada,
transporte activo, endocitosis, pinocitosis, fagocitosis, exocitosis y secreción).

Conocer los componentes de la membrana (fosfolípidos, glucolípidos, colesterol, proteínas y glucoproteínas) y su disposición, y establecer la relación entre la composición y la función de la membrana.

Relacionar la estructura de la membrana biológica con sus funciones: barrera, permeabilidad selectiva, reconocimiento celular, comunicación celular, etc.

Conocer los fenómenos osmóticos en las células animales y vegetales en medios hipertónicos, isotónicos o hipotónicos y sus efectos.

Conocer los procesos de difusión simple y facilitada, así como el transporte activo, identificar en qué condiciones se dan cada uno de ellos y sus requerimientos, aplicándolos a los procesos que ocurren en las células.

Conocer los mecanismos por los que se transportan los distintos tipos de sustancias que atraviesan la membrana.

Conocer los procesos de endocitosis, pinocitosis, fagocitosis, exocitosis y secreción.

PP de la membrana celular

PP de la PC (no viene en las indicaciones PAU)

REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA Y EPIGENOMA

 Para no despilfarrar energía ni moléculas orgánicas, es necesario que la célula controle muy bien la expresión génica, la cual se hace fundamentalmente a nivel de transcripción, ya que así se evita incluso producir ARNm innecesarios (si se hiciera a nivel de traducción ya se habrían malgastado nucleótidos-trifosfato altamente energéticos para fabricar el ARN).

El proceso es diferente en procariotas y en eucariotas, siendo decisivo en éstos últimos cuando son pluricelulares, ya que el silenciamiento o inhibición de ciertos genes y la activación de otros es lo que hace que las células se vayan diferenciando y se produzca la especialización celular, necesaria para la formación de los diferentes tejidos y órganos.

En procariotas, destaca el Operón lac, que interviene en el catabolismo de la lactosa. Es un ejemplo de regulación inducible donde el inductor es el propio sustrato a catabolizar (la lactosa). Consta de un gen regulador, que produce una proteína represora; el promotor, al que se une la ARN pol, el operador, al que se une el represor, impidiendo el trabajo de la ARN pol y los genes estructurales (3).

En eucariotas, la metilación de nucleótidos (C) y la acetilación de las histonas son importantes factores epigenómicos. El 2º proceso interviene en el grado de compactación de la cromatina y, por tanto, determina el acceso de la ARN pol  a los genes. El epigenoma hace que dos personas con el mismo genoma (como dos gemelos idénticos), tengan diferente transcriptoma (conjunto deARNm en la célula) y proteoma (conjunto de las proteínas celulares), ya que si han seguido diferentes hábitos, uno tendrá mayor número de señales epigenómicas que el otro. 

BLOQUE II: GENÉTICA MOLECULAR

 SABERES BÁSICOS:

BIOL.2.B.1. El ADN.

BIOL.2.B.1.1. Comprensión del concepto de ADN y su modelo estructural. Compresión de concepto de gen.

BIOL.2.B.2. Los genomas procariota y eucariota.

BIOL.2.B.2.1. Identificación de los genomas procariota y eucariota.

BIOL.2.B.2.2. Comprensión de las características generales y diferencias entre ellos.

BIOL.2.B.3. Mecanismo de replicación del ADN

BIOL.2.B.3.1. Reconocimiento de las etapas de la replicación.

BIOL.2.B.3.2. Manejo de las diferencias entre el modelo eucariota y el modelo procariota.

BIOL.2.B.4. El ARN.

BIOL.2.B.4.1. Reconocimiento de tipos y funciones.

BIOL.2.B.5. La expresión génica.

BIOL.2.B.5.1. La expresión génica: reconocimiento modelo procariota y modelo eucariota.

BIOL.2.B.5.2. El código genético: reconocimiento de sus características y resolución de problemas.

BIOL.2.B.5.3. Regulación de la expresión génica: reconocimiento de su importancia en la diferenciación celular.

BIOL.2.B.6. Las mutaciones.

BIOL.2.B.6.1. Reconocimiento del concepto de mutación.

Una mutación es cualquier cambio en la información genética de una célula.

Tipos: 

1. Mutaciones génicas o moleculares

2. Mutaciones cromosómicas

3. 3. Mutaciones genómicas:

  I. Aneuploidías

  a) Que afectan a los autosomas (ej. Down).

   b) Que afectan a los cromosomas sexuales (ej. Klinefelter)

II. Poliploidía

Mutágenos físicos y químicos. 

Carcinogénesis y cáncer

BIOL.2.B.6.2. Compresión de su relación con la replicación del ADN, la evolución y la biodiversidad.

Las mutaciones moleculares se originan aleatoriamente durante  la replicación del ADN ya que la ADN pol que, aunque es muy fiel en su proceso de copiado, de vez en cuando produce errores, muchos de los cuales son detectados por ella misma, vuelve para atrás, con su actividad exonucleasa, y los corrige. Las mutaciones cromosómicas y genómicas se pueden producir como resultado de los procesos de división celular, como es el reparto cromosómico en la meiosis.

Las mutaciones son la fuente primaria de variablidad genética en las poblaciones, sobre las cuales puede actuar la selección natural, originando la evolución de las especies y el aumento de la biodiversidad.

 BIOL.2.B.6.3. Valoración de la biodiversidad en Andalucía.

GENÉTICA MOLECULAR (pp)

UNIDAD 4: NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS

 PRESENTACIÓN

¿CÓMO DESCUBRIERON WATSON Y CRICK LA ESTRUCTURA DEL ADN?

1. DATOS QUÍMICOS: REGLAS DE CHARGAFF.

Chargaff, analizando el ADN demostró, que % Bases Púricas = % Bases pirimídinicas en cualquier molécula de ADN celular. Más aun: %A=%T y %G=%C, o lo que es lo mismo, A+G= T+C. Sin embargo, % (A+T) y % (G+C) variaba según la especie analizada.*

De esto, W. y C. dedujeron que A se debía aparear con T y G con C, y debido a la estructura molecular de cada base, A se debería unir con T mediante 2 Puentes de H, y G con C mediante 3.**

*En los virus de ADN ss o ADN1c (single strand o monocatenario), como no hay bases complementarias, no se cumplen las reglas de Chargaff.

** A mayor cantidad de GC, más temperatura hace falta para separar las dosc adenas, pues hay que romper más puentes de H.

2. DATOS FÍSICOS: RADIOGRAFÍA DE CRISTALOGRAFÍA DE RAYOS X DE FRANKLIN

Rosalynd Franklin obtuvo una fotografía por cristalografía de rayos X, de la que se deducía que el ADN debía tener una estructura helicoidal.

Aunando estos datos con los anteriores, W. y C. dedujeron, mediante la construcción de un modelo físico de bolas y varillas, que la estructura del ADN era una doble hélice, plectonémica (las dos cadenas no se pueden separar sin desenrollarse) y con los pares de bases complementarias hacia dentro unidos por puentes de H.