Quimiosíntesis

La quimiosíntesis es la síntesis de ATP a partir de la energía liberada en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas. Este proceso, crucial para algunos organismos, es realizado únicamente por bacterias. Muchos de los compuestos que utilizan provienen de la descomposición de la materia orgánica, transformándolos en sales minerales, nitratos y sulfatos que posteriormente son absorbidos por las plantas.

Fases de la Quimiosíntesis:

1. Reacción de oxidación: Se oxidan sustancias inorgánicas para formar ATP mediante la cadena respiratoria y fosforilación oxidativa. Parte del ATP generado se utiliza para provocar un transporte inverso de electrones en la cadena respiratoria.
2. Ciclo de Calvin: Se siguen las mismas vías que en la fase oscura de la fotosíntesis, utilizando el ciclo de Calvin para la síntesis de compuestos de carbono.

Tipos de Bacterias Quimiosintéticas:

• Bacterias incoloras del azufre: Oxidan azufre para obtener energía.
• Bacterias del nitrógeno:
  • Nitrosificantes (ej. Nitrosomonas): Transforman amoniaco en nitritos.
  • Nitrificantes (ej. Nitrobacter): Oxidan los nitritos a nitratos.
• Bacterias del hierro: Oxidan compuestos ferrosos a férricos.
• Bacterias del hidrógeno: Utilizan hidrógeno molecular, transformándolo en agua.

Organismos Fijadores de Nitrógeno

Algunas bacterias, en lugar de absorber sales minerales, utilizan el nitrógeno atmosférico. Gracias al complejo enzimático nitrogenasa, convierten el nitrógeno en amoniaco. Ejemplos:

• Bacterias de vida libre: Como Azotobacter y Clostridium.
• Bacterias asociadas a raíces de leguminosas: Como Rhizobium.

Anabolismo Heterótrofo

El anabolismo heterótrofo consiste en la formación de moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas orgánicas sencillas. Este proceso se realiza tanto en células autótrofas como heterótrofas. Se distinguen dos tipos de procesos:

1. Biosíntesis de monómeros: Se forman moléculas orgánicas a partir de moléculas orgánicas sencillas, como la glucosa a partir del ácido pirúvico.
2. Biosíntesis de polímeros: A partir de monómeros se forman moléculas más complejas.

Las moléculas precursoras pueden provenir del catabolismo, de la digestión de alimentos (en heterótrofos), o de la fotosíntesis o quimiosíntesis (en autótrofos). Estos procesos de reducción requieren energía en forma de ATP, proveniente del catabolismo, fotosíntesis o quimiosíntesis. Generalmente ocurren en el citosol, con excepciones como la síntesis de ácidos nucleicos (núcleo, mitocondrias y cloroplastos), proteínas (ribosomas), fosfolípidos y colesterol (retículo endoplasmático), y glucosilación de lípidos y proteínas (retículo endoplasmático y aparato de Golgi).

Anabolismo de Glúcidos

Etapas del Anabolismo de Glúcidos:

1. Obtención de glucosa: En células animales y vegetales, se obtiene a partir de moléculas del catabolismo mediante la gluconeogénesis. En células vegetales, también se obtiene a través del ciclo de Calvin. En células animales, se obtiene por digestión de alimentos.
2. Síntesis de polímeros de glucosa: En células vegetales, se sintetiza almidón (amilogénesis). En células animales, se sintetiza glucógeno (glucogenogénesis).

Gluconeogénesis:

Es la obtención de glucosa a partir de ácido pirúvico o aminoácidos (células animales) o ácidos grasos (células vegetales). El ácido pirúvico puede provenir de la glucólisis, del catabolismo de ácidos grasos o del ácido láctico. Este proceso ocurre principalmente en el hígado y el riñón. No es la inversa exacta de la glucólisis, con tres pasos diferentes:

1. Conversión del ácido pirúvico en ácido fosfoenolpirúvico.
2. Transformación de la fructosa-1,6-difosfato en fructosa-6-fosfato.
3. Paso de la glucosa-6-fosfato a glucosa.

Glucogenogénesis:

Es la síntesis de glucógeno a partir de glucosa-6-fosfato. Pasos:

1. La glucosa-6-fosfato se transforma en glucosa-1-fosfato.
2. Reacciona con UTP, formando UDP-glucosa.
3. La UDP-glucosa se une al extremo de una cadena de glucógeno mediante enlace O-glucosídico.
4. La enzima ramificante corta fragmentos y los une en otro lugar con enlace α(1→6).

Amilogénesis:

Similar a la glucogenogénesis, pero ocurre en células vegetales y la molécula activadora es el ATP.

Equilibrio entre Glucógeno y Glucosa:

Regulado por adrenalina, glucagón (aumentan glucosa en sangre) e insulina (favorece entrada de glucosa a las células).

Anabolismo de Lípidos

Síntesis de triglicéridos a partir de ácidos grasos y glicerina.

Obtención de ácidos grasos:

Principalmente de la dieta o por síntesis en el citosol.

Obtención de glicerina:

Como glicerol-3-fosfato, proveniente de la dihidroxiacetona-3-fosfato.

Formación de triglicéridos:

Unión de glicerol-3-fosfato con ácidos grasos mediante enlaces éster. Ocurre en el hígado y células adiposas.

Anabolismo de los Constituyentes de las Proteínas

Síntesis de aminoácidos a partir de un ácido orgánico con 3-5 carbonos y un grupo amino (transaminación o desaminación). Las plantas pueden obtenerlo de NH₃ o NO₃^– del suelo.

Anabolismo de los Constituyentes de los Ácidos Nucleicos

Síntesis de nucleótidos a partir de productos de hidrólisis o por síntesis de novo de sus componentes.