Como dije en la anterior entrada, para garantizar el éxito en tus exámenes, es necesario que conozcas y manejes bien los esquemas del metabolismo.
Dentro de los esquemas de anabolismo, las preguntas recaerán, fundamentalmente, en la fotosíntesis, aunque no podemos olvidar la importancia de la quimiosíntesis.
Para ver las nociones generales del anabolismo autótrofo, te dejo aquí un pequeño clip aclaratorio:
Fotosíntesis: fase luminosa
Tiene lugar en la membrana tilacoidal, esos repliegues de la membrana plastidial interna. Esta presenta una serie de proteínas transportadoras de electrones que, al igual que la mitocondria, permite liberar energía que se utiliza para bombear protones en contra de gradiente de concentración. Así, como puedes intuir, se permitirá conservar energía en forma de ATP.
Por otro lado, la fuente de energía es la luz, siendo permitida por la existencia de unos pigmentos fotosintéticos especiales (carotenos y clorofilas) agrupados en los fotosistemas.
Tenemos dos tipos de fotosistemas: el I o P700 y el II o P 680 (nombrados con esos números porque son las longitudes de onda de la luz que más les activan).
En verdad, dentro de la fase luminosa, podemos encontrar dos variantes: un esquema acíclico o en Z y una vía cíclica.
Esquema acíclico o en “Z”.
En este caso, los electrones fluyen desde el donador de electrones (la fotolisis del agua en plantas y vegetales) hasta un aceptor final de electrones, que es el NADP+, por lo que al final del proceso se crea poder reductor en forma de NADPH.
Participan los dos fotosistemas, se libera energía en forma de ATP y poder reductor en forma de NADPH, así como y Oxígeno por la fotolisis del agua.
Fase luminosa no cíclica o transporte en “Z”, fácilmente entendible el porqué de su nombre al describir esta forma en los diagramas. Como puedes observar, se libera oxígeno por la fotolisis del agua, ATP por el bombeo de protones y poder reductor porque el NADP es el aceptor final de los electrones.
Esquema cíclico
Por otro lado, en ocasiones, la planta solo utiliza un fotosistema y los electrones no tienen un aceptor final, sino que circulan cíclicamente. Por consiguiente, no se genera poder reductor en forma de NADPH ni oxígeno, puesto que no se requiere ni donador ni aceptor de electrones.
Sigue habiendo bombeo de protones y, por tanto, síntesis de ATP.
Flujo cíclico de electrones en la fase luminosa. No se genera poder reductor ni oxígeno. Por otro lado, se sigue liberando energía en forma de ATP al existir un bombeo de protones.
Fotosíntesis: fase oscura o independiente de la luz. El ciclo de Calvin.
Se realiza en el estroma del cloroplasto, tanto en presencia como en ausencia de luz.
Durante esta fase, el ATP y el NADPH, producidos en la fase anterior, se utilizan para sintetizar glúcidos y otros compuestos orgánicos a partir de CO₂.
Esta ruta, como bien se indica en el subtítulo, se denomina ciclo de Calvin y, aunque se puede dividir en tres fases, nosotros solo debemos de saber que solo hay una ganancia neta de un átomo de C por vuelta al ciclo, de tal manera que se necesitan 6 vueltas para sintetizar una molécula de glucosa.
Igualmente, debemos de conocer bien la FÓRMULA de este ciclo, la cual se resume en:
6 CO₂ + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H+ + 6 H₂O ⇒ 1 Glucosa + 18 ADP + 18 Pi +12 NADP+
Diagrama completo de la fotosíntesis. Como puedes observar, encontramos una fase luminosa que tiene cabida en los tilacoides, donde se convierte la energía luminosa en energía química en forma de ATP y poder reductor NADPH. Por otro lado, tenemos la fase bioquímica, oscura o independiente de la luz, en la que se sintetiza su propio alimento a partir de CO₂ en el famoso ciclo de Calvin, localizado en el estroma.
Diferentes tipos de fase oscura o bioquímica
- Las plantas que fijan el CO₂ según esta ruta se denominan plantas C3 porque la primera molécula producida tiene 3 átomos de C.
Sin embargo, la enzima RUBISCO, tiene un problema con las altas temperaturas, aumenta la proporción de oxígeno y, por ello, reduce su eficiencia por medio de la fotorespiración.
2. Así, otras plantas, las C4, tienen unas células en el mesófilo, muy próximas a los estomas o “poros de las plantas”, que incorporan exclusivamente el CO₂ formando una molécula de 4 átomos de C (de ahí su nombre). Posteriormente, esta molécula se transporta a las células de la vaina, donde se descarboxila y libera el CO₂, el cual puede ser fijado, sin problema, por la RUBISCO presente en estas células.
3. Algo semejante pasaría con las plantas CAM, salvo que en vez de realizar una división en el espacio, lo hacen en el tiempo, solo abriendo sus estomas por la noche y fijando este CO₂ de noche.
Diferentes tipos de plantas en cuanto a la fase oscura o bioquímica. Así, encontramos: — Plantas C3: aquellas que fijan el CO₂ directamente a través de la RUBISCO. — Plantas C4: que fijan el CO₂ en las células del mesófilo por otras enzimas, produciendo una molécula de 4 átomos de C. Posteriormente, esa molécula libera 1 C en forma de CO₂ en las células de la vaina, que es fácilmente fijado por la RUBISCO. — Plantas CAM: algo semejante al metabolismo C4, pero en esta ocasión, solo abren sus estomas durante la noche, por lo que solo fijan el C en este momento.
Quimiosíntesis
La Quimiosíntesis es la conversión biológica de carbono inorgánico (generalmente dióxido de carbono o metano) en materia orgánica usando la oxidación de moléculas inorgánicas reducidas, como por ejemplo el ácido sulfhídrico (H2S) o el hidrógeno gaseoso, como fuente de energía, sin la luz solar, a diferencia de la fotosíntesis.
Una gran población de animales basa su existencia en la producción quimiosintética bacteriana de las fallas termales y en otros hábitats extremos en los cuales la luz solar es incapaz de llegar.
Quimiosíntesis: obtención de su propio alimento a partir de la reducción del CO₂ (como la fotosíntesis), pero empleando la energía de las reacciones químicas de oxidación de moléculas inorgánicas reducidas, en vez de la luz.
Anabolismo heterótrofo
- En el anabolismo de los glúcidos destacamos dos vías:
- Gluconeogénesis: la glucosa y otros glúcidos se sintetizan a partir de moléculas orgánicas como la glicerina, aminoácidos, lactato o piruvato.
- Glucogenogénesis: permite la formación de glucógeno (polisacárido de reserva animal) a partir de la unión de moléculas de glucosa.
- En el anabolismo de lípidos se resalta que para la síntesis de los triglicéridos se necesita:
- Glicerina: proviene de la hidrólisis de otros lípidos o del catabolismo de glúcidos.
- Ácidos grasos: proviene de moléculas de Acetil-CoA.
- Por último, en cuanto al anabolismo de proteínas, debemos de saber que:
- Los aminoácidos esenciales deben de ser ingeridos por la dieta, ya que no contamos con maquinaria celular para su síntesis.
- Los aminoácidos no esenciales pueden ser sintetizados a partir de metabolitos procedentes de la glucólisis o el ciclo de Krebs.
