Anabolismo

En general, el anabolismo es la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas. Si estas son inorgánicas hablamos de anabolismo autótrofo, si son moléculas orgánicas de anabolismo heterótrofo.

El anabolismo autótrofo puede ser de dos tipos:

• Fotosíntesis: Utiliza la energía luminosa procedente del sol.
• Quimiosíntesis: Utiliza la energía desprendida en reacciones químicas.

El anabolismo autótrofo lo realizan las plantas, las algas, cianofíceas y algunas bacterias si es fotosintético, si es quimiosintético solo algunas bacterias. El anabolismo heterótrofo lo realizan todos los organismos con el fin de formar estructuras, renovar materiales y crear reservas energéticas.

Anabolismo Autótrofo: Fotosíntesis

Es la conversión de energía luminosa en energía química estable, esta se almacena en el ATP y luego se utiliza para formar otras moléculas más estables. Para realizar este proceso se requieren unas moléculas, los pigmentos fotosintéticos que pueden captar la energía luminosa.

Si un pigmento recibe un fotón de luz esa energía es absorbida por un electrón que asciende a posiciones más alejadas del núcleo, decimos que se ha excitado, incluso puede salir del átomo. Por lo tanto, el pigmento que tiene ese átomo queda oxidado. La molécula que le reponga esos electrones será el 1er dador de electrones. La molécula que recoge los electrones es el 1er aceptor de electrones, luego esa molécula pasará los electrones a otra y esa a otra y tendremos una cadena de electrones. En esta transferencia de electrones se libera la energía captada y gracias a las ATP sintetasas se formará ATP que es una energía aprovechable.

Tipos de pigmentos

• Pigmentos antena: Son aquellos que captan energía luminosa y la pasan a otros pigmentos.
• Pigmentos diana: Recogen toda la energía de los pigmentos antena y son capaces de pasar los electrones al 1er aceptor de electrones y se los repondrá el 1er dador de electrones.

Los pigmentos fotosintéticos junto con proteínas transmembranosas forman los fotosistemas donde distinguimos 2 subunidades, la antena y el centro de reacción.

En la antena predominan los pigmentos sobre las proteínas y carece de pigmentos diana, en el centro de reacción predominan las proteínas sobre los pigmentos. En el centro de reacción se encuentra el pigmento diana, el 1er aceptor y el 1er dador de electrones.

Tipos de fotosíntesis

• Fotosíntesis oxigénica o vegetal: La realizan las plantas, las algas y las cianofíceas, el dador de electrones es el agua y se desprende oxígeno.
• Fotosíntesis anoxigénica o bacteriana: Es propia de las bacterias purpúreas y bacterias verdes del azufre. El dador de electrones es el sulfuro de hidrógeno por lo que no se desprende oxígeno sino azufre.

Fotosíntesis Oxigénica o Vegetal

Todos los elementos que intervienen se encuentran en los cloroplastos, concretamente en la membrana de los tilacoides, aquí tenemos el fotosistema I y II, cadena transportadora de electrones y enzimas ATP sintetasas. Hay 2 fases:

• Fase luminosa o fotoquímica: En esta fase se capta la energía luminosa, tiene lugar en la membrana de los tilacoides y en esta fase se produce la síntesis de ATP, con poder energético, y de NADPH+H, con poder reductor. Se produce la rotura del agua en oxígeno e hidrógeno.
• Fase luminosa acíclica: Intervienen dos fotosistemas, el I y el II. El proceso empieza con la llegada de fotones al fotosistema II, se produce la excitación de su pigmento diana que es la clorofila p680, por lo tanto al excitarse pierde 2 electrones que son captados por la feofitina, que son captados por otros aceptores hasta llegar a la plastoquinona. Para reponer ese vacío electrónico la luz induce la hidrólisis del agua (fotólisis del agua). Los dos electrones son los que reponen los electrones que ha perdido la clorofila p680 a través de un dador que se denomina Z. Los dos protones se acumulan en el interior del tilacoide. La plastoquinona se activa al recibir los 2 electrones y capta 2 protones del estroma. Los dos electrones pasa al complejo citocromo Bf.

Los protones los introduce en el interior del tilacoide, en la membrana de este se crea una diferencia de potencial electroquímica, según la hipótesis quimiosmótica de Mitchell salen los protones a través de las enzimas ATP sintetasas, ahora se produce ATP y se le denomina fotofosforilación.

Al incidir 2 fotones sobre el fotosistema I se excita la clorofila p700, de este pigmento saltan 2 electrones que van pasando por una serie de aceptores hasta llegar a la ferredoxina. El vacío electrónico del pigmento es llenado por los 2 electrones que proceden de la plastocianina.

La ferredoxina pasa los 2 electrones a la enzima NADP reductasa, la cual capta también 2 protones de estroma. Estos electrones y protones reducen el NADP a NADPH+H. Por lo tanto se ha producido NADPH+H, ATP y oxígeno.

Fase luminosa cíclica

Interviene el fotosistema I, por lo tanto no hay fotólisis del agua, no hay reducción del NADP, no se libera oxígeno, solo se produce ATP para la fase oscura.

Cuando se ilumina con luz de longitud de onda similar a la del rojo lejano, se produce este proceso. Al incidir luz sobre el fotosistema I se excita la clorofila p700 y se liberan 2 electrones que llegan hasta la ferredoxina la cual los pasa al citocromo B6 y este a la plastoquinon, la cual también capta dos protones y pasa a plastoquinona reducida. Esta cede los 2 electrones al citocromo F e introduce los protones al tilacoide y al salir los protones a través de las ATP sintetasas se sintetiza ATP. Los electrones pasan del citocromo F a la plastocianina y de ahí a rellenar el vacío electrónico de la clorofila p700.