Formas de Nutrición de los Organismos

Anabolismo

El anabolismo es la vía constructiva del metabolismo, es decir, la ruta de síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas.

• Anabolismo autótrofo: Es el paso de moléculas inorgánicas a moléculas orgánicas sencillas, como glucosa, glicerina o aminoácidos.
• Anabolismo heterótrofo: Es la transformación de moléculas orgánicas sencillas en otras de mayor complejidad como almidón, grasas y proteínas.

Tipos de Anabolismo Autótrofo

• Anabolismo fotosintético o fotosíntesis: Si utiliza la energía luminosa. La fotosíntesis la realizan las plantas, las algas, las cianobacterias y las bacterias fotosintéticas.
• Anabolismo quimiosintético o quimiosíntesis: Si utiliza la energía procedente de reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos. La quimiosíntesis solo la realizan algunos tipos de bacterias, las denominadas bacterias quimiosintéticas.

La Fotosíntesis

Es el proceso de conversión de la energía luminosa procedente del sol en energía química, que queda almacenada en moléculas orgánicas. Este proceso es posible gracias a unas moléculas especiales, los pigmentos fotosintéticos, que son capaces de captar la energía luminosa y utilizarla para activar algunos de sus electrones y transferirlos a otros átomos. De este modo, dan inicio a una serie de reacciones químicas que constituyen la fotosíntesis. Los electrones que pierden los pigmentos se recuperan por la descomposición de moléculas de agua o de ácido sulfhídrico.

Tipos de Fotosíntesis

• Fotosíntesis oxigenada: En ella, los electrones se obtienen de una molécula de agua. H₂O → 2H⁺ + 2e^– + ½ O₂
• Fotosíntesis anoxigenada o bacteriana: Se descomponen moléculas de ácido sulfhídrico. H₂S → 2H⁺ + 2e^– + S

En la fotosíntesis se pueden distinguir distintos procesos según el tipo de átomo que se incorpore a la materia orgánica: compuestos de carbono (glúcidos), compuestos de nitrógeno y compuestos de azufre.

Pigmentos Fotosintéticos

Son moléculas lipídicas que están unidas a proteínas presentes en las membranas de los tilacoides.

• Clorofila: Está constituida por un anillo porfirínico con un átomo de magnesio en el centro, asociado a un metanol y a un alcohol de cadena larga llamada fitol.
• Carotenoides: Son isoprenoides y absorben luz a 440 nm.

Fotosistema

Es un complejo formado por proteínas transmembranosas que contienen pigmentos fotosintéticos y forman dos subunidades fundamentales: el complejo captador de luz o antena y el centro de reacción. Estos fotosistemas se encuentran en las membranas de los tilacoides.

• Complejo captador de luz: Esta estructura contiene moléculas de pigmentos fotosintéticos que captan energía luminosa, se excitan y transmiten la energía de excitación de unas moléculas a otras hasta que la ceden finalmente al centro de reacción.
• Centro de reacción: En esta subunidad hay dos moléculas de un tipo especial de clorofila, denominado pigmento diana, que al recibir la energía captada por los anteriores pigmentos transfiere sus electrones a otra molécula, denominada primer aceptor de electrones, que los cederá, a su vez, a otra molécula externa.

Tipos de Fotosistemas

• Fotosistema I: Su pigmento diana capta luz de longitud de onda menor o igual a 700 nm (clorofila P700). Este fotosistema es abundante en los tilacoides del estroma y no puede romper la molécula de agua para liberar electrones al medio.
• Fotosistema II: Tiene un pigmento diana que capta luz de longitud de onda menor o igual a 680 nm (clorofila P680). Este fotosistema abunda más en los tilacoides apilados que forman los grana y puede romper las moléculas de agua para liberar al medio electrones que repongan los que ha cedido el pigmento diana.

Visión General de la Fotosíntesis

En la fotosíntesis se pueden diferenciar dos fases:

• Fase luminosa o dependiente de la luz: Ocurre en los tilacoides. Se capta la energía luminosa y se generan ATP y nucleótidos reducidos.
• Fase oscura o independiente de la luz: Tiene lugar en el estroma de los cloroplastos. Se emplean el ATP y los nucleótidos reducidos obtenidos en la fase luminosa para sintetizar moléculas orgánicas.

Fase Luminosa de la Fotosíntesis

Puede presentarse en dos modalidades: con transporte acíclico de electrones (fotosistemas I y II) y con transporte cíclico (fotosistema I).

• Cadenas de transporte electrónico: Transfieren electrones.
• ATP-sintetasa: Sintetizan ATP.

Fase Luminosa Acíclica

Ocurren tres procesos: fotólisis del agua, fotofosforilación del ADP y fotorreducción del NADP⁺. Al incidir la luz, la clorofila P680 del fotosistema II se excita y cede electrones. Se produce la hidrólisis del agua (fotólisis). Los electrones pasan a una cadena de transporte hasta la clorofila P700 del fotosistema I. Al recibir luz, la clorofila P700 cede electrones, que repone gracias a la cadena. Otra cadena transfiere los electrones al NADP⁺, que se reduce a NADPH. Se sintetiza ATP.

Fase Luminosa Cíclica

Solo ocurre la fotofosforilación del ADP, con la intervención del fotosistema I. Se genera un flujo cíclico de electrones que introduce protones en el tilacoide. El gradiente electroquímico se usa para sintetizar ATP. No hay fotólisis del agua, ni se desprende oxígeno, ni se reduce NADP⁺.

Balance de la Fase Luminosa

Se necesitan cuatro fotones por NADPH. En la fase cíclica solo se produce ATP.

Fase Oscura de la Fotosíntesis

Se utiliza el ATP y NADPH para sintetizar materia orgánica a partir de la inorgánica.

Síntesis de Compuestos de Carbono (Ciclo de Calvin)

• Fijación del dióxido de carbono: El CO₂ se une a la ribulosa-1,5-difosfato gracias a la enzima rubisco (ribulosa-bifosfato-carboxilasa-oxidasa), y da lugar a dos moléculas de ácido-3-fosfoglicerido.
• Reducción del CO₂ fijado: El ácido 3-fosfoglicerido se reduce a gliceraldehído-3-fosfato usando ATP y NADPH. Puede seguir tres vías: regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato, síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos, y síntesis de glucosa y fructosa.