Fotosíntesis

Estructura de un fotosistema

Presenta numerosas moléculas de pigmento, una de ellas, una clorofila, ocupa el centro de reacción.

Funcionamiento de un fotosistema

Cuando un fotón llega a un pigmento del fotosistema, éste se excita y la molécula cede el exceso de energía por resonancia a otro pigmento. Así va sucediendo hasta que llega a la clorofila del centro de reacción.

Transporte de electrones

Transporte no cíclico de electrones

Cuando la luz llega al fotosistema II, los electrones se excitan gracias a los fotones y pasan a la plastoquinona (Pq). Sin embargo, como la clorofila no puede ser deficitaria en electrones, debe recuperarlos para que se pueda seguir produciendo la fotosíntesis. Para ello, se da la fotólisis del agua. En la membrana del tilacoide, aparece también una ATP sintasa (ATPasa). Cuando se da el paso de electrones al citocromo b/f, se produce también un paso de protones que vuelven al estroma a través de la ATP sintasa, formándose en este proceso ATP a través de la unión de ADP + Pi + energía.

Transporte cíclico de electrones

Los electrones que llegan a la ferredoxina (Fd) pasan al citocromo b/f (Cit b/f), estableciéndose una especie de ciclo. Cuando el citocromo pasa al fotosistema I (PSI), se genera el paso de 2 protones que serán necesarios para la creación de las moléculas de ATP (en el ciclo de Calvin es más necesaria esta molécula que el NADPH). Este proceso se detiene cuando hay suficiente ATP para que, junto al NADPH, sean transmitidos al ciclo de Calvin y se inicie la fase oscura de la fotosíntesis.

Dos sistemas de transporte de electrones

• Cíclico: se sintetiza ATP.
• No cíclico: se sintetiza ATP y NADPH.

Fase oscura: Ciclo de Calvin-Benson

Sucede en el estroma. En este proceso se fijan moléculas de dióxido de carbono que pasan a través de los estomas de las hojas de los seres vivos vegetales para obtener moléculas de glúcidos.

Etapas del ciclo de Calvin

1. Fijación del CO₂: Esta etapa, catalizada por RuBisCO, fija la ribulosa-1,5-bisfosfato, que es utilizada por el cloroplasto para fijar el dióxido de carbono, consiguiéndose así moléculas de 6 átomos de carbono que, por su elevada inestabilidad, se rompen en 2 moléculas de 3 átomos llamadas 3-fosfoglicerato. Estas se fosforilan con ATP, ceden su grupo fosfato y se convierten en 2 moléculas de 1,3-difosfoglicerato.
2. Reducción de moléculas orgánicas con la formación de gliceraldehído-3-fosfato: Se reduce el 1,3-difosfoglicerato a gliceraldehído con la acción del NADPH, que pasa a NADP+, con el consiguiente desprendimiento de fósforo inorgánico. Obtenemos así la molécula llamada gliceraldehído-3-fosfato (en realidad se obtienen 2, dado que partíamos de 2 moléculas de 1,3-difosfoglicerato).
3. Recuperación de la ribulosa 1,5-bisfosfato: Una de estas moléculas de gliceraldehído-3-fosfato se almacena en el cloroplasto para sintetizar glucosa; otras 5 continúan el ciclo de Calvin y dan lugar a 3 moléculas de ribulosa-1,5-bisfosfato, con las que se podrá reiniciar el ciclo.

Reproducción

Reproducción asexual

Propia de procariotas. Su división celular implica reproducción.

• División binaria: propia de bacterias; para reproducirse, se dividen en dos.
• Pluripartición o división múltiple: desde una célula surgen varias (protozoos).

Reproducción de eucariotas y pluricelulares

En este caso, la división celular no significa reproducción, ya que un tipo de división (mitosis) genera células hijas idénticas a las madres, y otro tipo (meiosis) genera células hijas llamadas gametos.

Tipos de reproducción

Reproducción asexual

No se produce la unión de gametos.

• Vegetativa
  • Gemación (propia de cnidarios y protozoos): en el ser vivo aparece una protuberancia (yema) que, al desarrollarse, forma un nuevo individuo.
  • Fragmentación: se fragmenta un segmento que se desarrolla hasta formar un nuevo individuo (el ejemplo claro son las estrellas de mar).
  • Esporas: se desarrollan esporas que serán las que crezcan hasta formar un individuo adulto.

Reproducción sexual

Se da la unión de gametos (femenino –óvulos– y masculino –espermatozoides–) y se forman células nuevas.

Formas especiales de reproducción

• Hermafroditismo: un individuo produce tanto gametos femeninos como masculinos. Si se une con un gameto del sexo contrario de otro individuo, se produce la fecundación. Sin embargo, estos individuos, como poseen gametos de ambos sexos, pueden autofecundarse.
• Partenogénesis o reproducción de las vírgenes: el óvulo no se une a otro gameto, pero sí se desarrolla y genera un organismo adulto haploide (es propio de algunas especies de lagarto, por ejemplo).
• Metagénesis: a veces, a lo largo de la vida, los seres con este tipo de reproducción optan por realizar una reproducción sexual y otras asexual; de esta forma, aparecen generaciones haploides y diploides alternadas (ejemplo: las medusas).

Fecundación: unión de gametos

• Externa: los gametos se unen en el exterior del organismo.
• Interna: los gametos se unen en el interior de uno de los organismos. Una vez unidos, tenemos:
  • Expulsión de la célula, en forma de huevo, al exterior, donde seguirá su desarrollo (animales ovíparos).
  • Desarrollo de la célula (feto) en el interior del organismo (animales vivíparos).

Gametogénesis: formación de gametos

Este proceso ocurre en las células germinales.

Tipos de gametogénesis

Espermatogénesis: formación de espermatozoides

Las espermatogonias (células germinales diploides) se transforman para formar los espermatocitos primarios (2n). Estos entran en meiosis I y forman los espermatocitos secundarios (n). Tras la meiosis II, se forman las espermátidas (n), de las que tendremos 4 células. Tras su maduración, las espermátidas dan lugar a los espermatozoides; esto sucede durante la pubertad en el ser humano.

Ovogénesis: formación de óvulos

Las ovogonias (2n) se desarrollan y maduran, dando lugar a ovocitos (2n); estos sufren meiosis I y dan lugar a dos células: una que será un ovocito secundario y otra que será un desecho y se denominará corpúsculo polar. El ovocito secundario sufrirá meiosis II y dará lugar a un óvulo (n) y a otro corpúsculo polar que también se desechará. La mujer nace con un determinado número de ovogonias que, durante la pubertad, comienzan a madurar y entrar en meiosis; al contrario que los individuos masculinos, los femeninos tienen capacidad limitada de generación de gametos.

Ciclos biológicos

Se inician con la formación de un individuo adulto y duran hasta su reproducción.

Tipos de ciclos biológicos

• Haplontes: se produce reproducción sexual, se forma un cigoto diploide y, tras esto, se produce la meiosis, generando un cigoto haploide.
• Diplontes: la meiosis se da antes de la formación de gametos; estos, al unirse, dan lugar a un cigoto diploide (2n) que genera un adulto diploide.
• Diplohaplontes: existen individuos adultos diploides y haploides. Se fecundan gametos haploides que generan cigotos diploides; estos, al convertirse en adultos, generan esporofitos (2n). Algunos de estos sufren meiosis, convirtiéndose en haploides y generarán así individuos haploides (n), los gametofitos.