Anabolismo
El anabolismo es el conjunto de procesos bioquímicos por los cuales las células sintetizan la mayoría de las sustancias que las constituyen. Los sustratos son reducidos. Las coenzimas (NADH, NADPH) se oxidan. Se necesitan moléculas donadoras de electrones para proporcionar el poder reductor almacenado en las coenzimas reducidas.
Tipos de Anabolismo
- Obtención de moléculas orgánicas a partir de inorgánicas (Anabolismo Autótrofo) utilizando como fuente de energía:
- Luz: Fotosíntesis
- Oxidación de moléculas inorgánicas: Quimiosíntesis
- Obtención de moléculas orgánicas complejas a partir de otras, también orgánicas, pero sencillas. Lo realizan todos los seres vivos.
Fotosíntesis Oxigénica
La fotosíntesis es un proceso anabólico por el cual las plantas y algunas bacterias pueden transformar la energía de la luz en energía química, almacenarla en forma de ATP y utilizarla después para sintetizar moléculas orgánicas.
Importancia del Proceso Fotosintético
La vida en el planeta depende de los organismos fotosintéticos pues son los que pueden sintetizar materia orgánica. Por ello constituyen la base de las cadenas tróficas (PRODUCTORES): cianobacterias, algas y plantas.
Fotosíntesis Oxigénica
El O2 liberado proviene de la fotólisis del H2O, que además actúa como donador de electrones.
Fases de la Fotosíntesis
- Fase Dependiente de la Luz (Lumínica)
- Resumen: La luz es captada por unas moléculas fotorreceptoras (pigmentos fotosintéticos) situadas en las membranas de los tilacoides. Se obtiene ATP y NADPH. El agua actúa como dador de electrones y se libera oxígeno molecular (O2).
- Localización: Tilacoides de los cloroplastos.
- Fase Independiente de la Luz (Oscura)
- Resumen: Biosíntesis de compuestos orgánicos a partir del CO2 y utilizando el ATP y NADPH obtenidos anteriormente.
- Localización: Estroma de los cloroplastos.
Fase Lumínica
Tiene 3 etapas:
- Captación de energía luminosa.
- Transporte electrónico dependiente de la luz.
- Fotofosforilación (síntesis de ATP).
Captación de Energía Luminosa
Las moléculas captadoras de luz son pigmentos:
- Clorofilas: a y b (heteroproteínas)
- Carotenoides: beta-caroteno y xantofila (terpenos)
Estos pigmentos se encuentran asociados a proteínas en las membranas tilacoidales, formando los complejos antena. Las moléculas fotorreceptoras del complejo antena transfieren la energía lumínica absorbida a una molécula especial de clorofila, que se halla en el interior del complejo, denominada centro de reacción. Esa clorofila del centro de reacción está especializada en convertir la energía luminosa en energía química. Hay 2 tipos de dicha clorofila (el nº indica la longitud de onda de la luz en la que son más eficaces): P700 y P680.
Transporte Electrónico Dependiente de la Luz
La energía contenida en los fotones de la luz se usa en impulsar a los electrones de la molécula de clorofila del centro de reacción, desde niveles energéticos normales hasta niveles muy altos: excitación del centro de reacción. Al estar los electrones excitados, la clorofila tiene tendencia a cederlos a otra molécula aceptora, es decir, se ha convertido en un reductor muy potente.
Fotosistema
Conjunto formado por la molécula de clorofila del centro de reacción asociada a unas moléculas aceptoras de electrones. Es en los fotosistemas donde ocurren los procesos dependientes de la luz.
- Plantas y cianobacterias: FS I (P700), FS II (P680)
- Bacterias fotosintéticas: FS I (P700)
2 tipos de transportes electrónicos.
Flujo Electrónico Abierto: Esquema en Z
Las plantas y cianobacterias (contienen los 2 FS): los electrones hacen un recorrido abierto, desde el agua (dador de electrones) hasta el NADP+ (aceptor final de electrones).
Descripción del proceso:
- En primer lugar ocurre la excitación del FSI. Cuando absorbe la energía de los fotones, un electrón del centro de reacción capta esta energía y pasa a un nivel excitado. La clorofila del centro de reacción, potente reductor, cede ese electrón a una molécula transportadora de electrones llamada ferredoxina, la cual se lo cede a la enzima NADP+ reductasa, que cataliza la reducción del NADP+ (aceptor final de electrones) hasta NADPH. Se obtiene así poder reductor (NADPH) que será empleado en la fase oscura.
- Como el FSI perdió 1 electrón y quedó con carga +, ha de recibir electrones de un donador para poder seguir repitiendo el proceso. Es el FSII excitado el que actúa como donador de electrones. Ambos FS están conectados. El FSII es excitado por la luz, cede electrones a una cadena transportadora, formada por: feofitina, plastoquinona, citocromo b-f, plastocianina.
- Como ahora es el FSII cargado positivamente al perder electrones, los recibirá del H2O que se convierte en el donador de electrones a causa de un proceso llamado fotólisis del agua: se liberan H+, electrones y oxígeno molecular.
- Este flujo electrónico crea un gradiente quimiosmótico que provocará la síntesis de ATP (fotofosforilación no cíclica).