Procesos Metabólicos Celulares
Obtención de Energía:
Fotofosforilación o Fosforilación Fotosintética:
Es la síntesis de ATP impulsada por la luz. Tiene lugar en los cloroplastos, durante la fase luminosa. La energía luminosa incide sobre la clorofila de las membranas tilacoides, impulsando un transporte de electrones (e-) desde el agua (que se oxida) hasta el NADP (que se reduce), utilizando la energía de óxido-reducción liberada en el transporte de e- para sintetizar ATP.
Fosforilación Oxidativa:
Es la síntesis de ATP impulsada por la transferencia de e- al oxígeno. En la síntesis de ATP usa la energía de óxido-reducción que tiene lugar en la membrana interna de la mitocondria. La fosforilación oxidativa permite almacenar en forma de ATP la energía contenida en las moléculas de NADH y FADH2 que se producen en la glucólisis y en el ciclo de Krebs.
Fosforilación a Nivel de Sustrato:
Es la síntesis de ATP que no va asociada a una cadena de transporte de e-. Una molécula de sustrato que contiene un grupo fosfato se lo cede a un ADP y así se forma un ATP. Este mecanismo es utilizado en rutas metabólicas como la glucólisis (citosol) y el ciclo de Krebs (matriz mitocondrial). Ejemplo en la glucólisis: el ácido 2-fosfoenolpirúvico (sustrato) cede un fosfato al ADP, formándose ATP y el producto final de la glucólisis que es el ácido pirúvico.
Rutas Metabólicas:
Formación del Acetil-CoA a partir del Ácido Pirúvico:
El ácido pirúvico obtenido en la glucólisis, penetra en la matriz mitocondrial y sufre la descarboxilación oxidativa que consiste en la pérdida de un grupo carboxilo que sale en forma de CO2 y 2 hidrógenos. El grupo acetilo resultante se une al CoA para formar el acetil-CoA. Se dirige hacia su oxidación final.
Ciclo de Krebs:
También llamado ciclo del ácido cítrico es un conjunto cíclico de reacciones cuya función principal es la oxidación completa del grupo acetilo del acetil-CoA obteniéndose CO2, ATP y coenzimas reducidos NADH+H y FADH2. El ciclo de Krebs es el punto central donde confluyen todas las rutas catabólicas de la respiración aerobia. Es la ruta oxidativa final de la glucosa y de la mayoría de los combustibles metabólicos. No requiere oxígeno. Tiene lugar en la matriz mitocondrial y su objetivo es la oxidación completa del grupo acetilo del acetil-CoA. Forma primero el ácido cítrico y luego el ácido oxalacético.
Parte de la energía liberada por la oxidación de los ácidos orgánicos se usa para convertir el ADP en ATP y parte a producir NADH+H a partir del NAD. El ciclo da: 3 moléculas de CO2, 3 moléculas de NADH+H, 1 molécula de FADH2 y 1 molécula de GTP (el doble por cada molécula de glucosa).
Todos los principios inmediatos van al ciclo de Krebs en forma de acetil-CoA. Se obtiene CO2 y coenzimas reducidos que al oxidarse, liberan protones H+ y e-.
Fotosíntesis:
Es un proceso de anabolismo autótrofo característico de ciertos organismos, en el cual incorporando energía luminosa del sol, se transforma la materia inorgánica en orgánica. Se distinguen 2 tipos: oxigénica y anoxigénica. La oxigénica es propia de las plantas superiores, las algas y las cianobacterias, en las que el dador de electrones es el agua y se desprende oxígeno. La fotosíntesis anoxigénica o bacteriana en la que el dador es el sulfuro de hidrógeno por lo que no se desprende oxígeno.
El proceso se localiza en los cloroplastos de la célula. La fase luminosa tiene lugar en las membranas tilacoides, constituido por 4 tipos de estructuras: FOTOSISTEMA 1, FOTOSISTEMA 2, CADENA FOTOSINTÉTICA y ENZIMAS ATP-SINTETASAS o SINTASAS. Se diferencian por su distinta composición en pigmentos, llamados pigmentos fotosintéticos.
La segunda etapa o fase oscura se realiza en el estroma del cloroplasto, porque allí están los enzimas responsables de esta fase (Ciclo de Calvin).
Fase Luminosa Acíclica:
Mediante fotosistemas 1 y 2. Transforma en energía química (ATP). Salen los protones a través de las enzimas ATP-Sintetasas, se sintetiza el ATP y se acumula en el estroma (Hipótesis Quimiosmótica de Mitchell).
Fase Luminosa Cíclica:
Se inicia en el agua, pasa al FS 2, al FS 1 y termina en el NADP+. Al terminar la fase luminosa de la fotosíntesis además del oxígeno, se han obtenido dos compuestos químicos: el NADPH, de gran poder reductor, por el H que puede ceder y el ATP rico en energía. Ambos van a desempeñar un papel de primer orden en la fase oscura junto con el CO2, que aún no ha intervenido.
Fase Oscura:
No es necesaria la presencia de luz. Se usa la energía (ATP) y el NADPH obtenidos en la luminosa para sintetizar materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas. Como fuente de C se usa el CO2. Tiene lugar en el estroma, donde existe una enzima llamada RUBISCO. Forma gliceraldehído-3-fosfato y este origina de nuevo ribulosa-1,5-difosfato, formando un ciclo (CICLO DE CALVIN). 3 fases: Carboxilativa, de reducción y de recuperación. En cada vuelta del ciclo, se incorpora el carbono de una molécula de CO2, por lo que serán necesarias tres vueltas al menos para generar una triosa, precursora de la materia orgánica.