Anabolismo Heterótrofo y Autótrofo
El anabolismo heterótrofo parte de moléculas orgánicas simples para obtener moléculas orgánicas complejas. Dependiendo de la biomolécula sintetizada:
A) Anabolismo de Glúcidos
- Gluconeogénesis (I): Se sintetiza glucosa desde compuestos orgánicos que no son glúcidos (ácido láctico, aminoácidos, glicerol, ácidos grasos). Ocurre en todas las células, comenzando en las mitocondrias y finalizando en el citosol. En mamíferos, predomina en el hígado para mantener los niveles de glucosa, especialmente durante el ayuno.
- Gluconeogénesis (II): Tomando la glucosa como base, se sintetiza glucógeno para almacenamiento en el hígado y músculo esquelético. Ocurre en dos etapas: la glucosa se activa mediante UTP (formando UDP-glucosa) y esta se une al glucógeno liberando UDP.
B) Lípidos
Proceso que ocurre principalmente en el citosol.
C) Proteínas
Las plantas pueden sintetizar todos los aminoácidos; los animales solo sintetizan algunos en el citosol.
Anabolismo en Organismos Autótrofos
Se clasifican según la fuente de energía utilizada para sintetizar moléculas orgánicas a partir de inorgánicas:
- Fotosintéticos: Utilizan energía solar (plantas, algas y algunas bacterias).
- Quimiosintéticos: Utilizan la energía liberada en reacciones químicas exergónicas.
El Ciclo de Calvin
La reducción del CO2 ocurre gracias al ciclo de Calvin, donde el CO2 se reduce a gliceraldehído-3-fosfato (G3P). Por cada vuelta al ciclo se fija un CO2; por tanto, para obtener un G3P (3C) se requieren 3 vueltas:
3 CO2 + 6 NADPH + 6 H+ + 9 ATP → G3P + 6 NADP+ + 9 ADP + 9 Pi
El G3P puede seguir diferentes caminos: formación de glucosa y fructosa, síntesis de ácidos grasos, aminoácidos o producción de ATP. Para sintetizar una glucosa (6C) se requieren 6 vueltas:
6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + 18 ATP → C6H12O6 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi
Fases del Ciclo de Calvin
- Fijación de CO2: La enzima Rubisco une el CO2 a la ribulosa-1,5-difosfato (RuBP). La molécula resultante se rompe en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico.
- Reducción: El ácido fosfoglicérico es fosforilado y reducido a gliceraldehído-3-fosfato.
- Formación de glucosa y regeneración: Por cada 6 moléculas de G3P, una se destina a la síntesis de glucosa y cinco a la regeneración de RuBP.
El Ciclo de Krebs y Rutas Catabólicas
El ciclo de Krebs tiene naturaleza anfibólica (rutas anabólicas y catabólicas). Ocurre en la matriz mitocondrial.
- Función catabólica: El acetil-CoA proviene de la glucólisis, la β-oxidación de ácidos grasos y la degradación de aminoácidos.
- Función anabólica: Actúa como fuente precursora para la biosíntesis.
La β-oxidación (hélice de Lynen) elimina 2 carbonos por giro del ácido graso, generando acetil-CoA, FADH2 y NADH. En la oxidación de aminoácidos, los metabolitos se introducen en diferentes puntos del ciclo de Krebs. El acetil-CoA se oxida totalmente a CO2 liberando electrones y energía.
Ciclo Celular
Periodo donde la célula crece y duplica su material genético.
- Fase G1: Crecimiento celular y duplicación de orgánulos. Si la célula no se divide, entra en fase G0 (quiescencia). El punto de no retorno se denomina punto R.
- Fase S: Replicación del ADN. Es una fase crítica donde actúan sistemas de reparación de errores.
- Fase G2: Preparación para la mitosis. Los cromosomas están duplicados (2 cromátidas) y los centriolos se han duplicado.
Mitosis
- Profase: Condensación de cromosomas, desaparición de la membrana nuclear y formación del huso acromático.
- Metafase: Máxima condensación; los cromosomas se alinean en la placa ecuatorial y se forma el cinetocoro.
- Anafase: Separación de cromátidas hermanas hacia polos opuestos.
- Telofase: Descondensación de cromosomas y reaparición de la membrana nuclear.
Meiosis
Meiosis I
División reduccional donde se separan los cromosomas homólogos.
- Profase I: Leptoteno, Cigoteno (sinapsis), Paquiteno (sobrecruzamiento o crossing-over), Diploteno y Diacinesis.
- Metafase I: Las tétradas se alinean en la placa ecuatorial.
- Anafase I: Separación de cromosomas homólogos.
- Telofase I: Formación de dos células haploides (n).
Meiosis II
Similar a la mitosis, separa las cromátidas hermanas. Tras la citocinesis, se obtienen 4 células haploides.
Mitocondrias
Orgánulos encargados de la respiración celular y producción de energía. Su número varía según la demanda energética de la célula.
Estructura
- Matriz: Contiene ADN mitocondrial circular, mitorribosomas, iones y enzimas.
- Doble membrana: La externa es muy impermeable. La interna contiene proteínas de transporte de electrones y ATP sintetasas.
- Espacio intermembranoso: Composición similar al citosol.