Catabolismo de las Proteínas

La degradación de los aminoácidos se basa en la oxidación de sus cadenas carbonadas, tras haberse desprendido los grupos amino por un proceso de transaminación o desaminación oxidativa. También pueden desprenderse del grupo carboxilo mediante una reacción de descarboxilación.

• Las proteínas nunca son un recurso energético primario.
• Cuando los aminoácidos se degradan, pueden formar piruvato, dar lugar a acetil-CoA o entrar directamente al ciclo de Krebs.

Existe una afirmación que considera al ciclo de Krebs como el eje central del metabolismo, ya que muchas rutas metabólicas convergen en él.

Anabolismo Autótrofo: La Fotosíntesis

Los seres autótrofos son aquellos organismos capaces de sintetizar sus propios nutrientes a partir de sustancias inorgánicas.

• Existen bacterias autótrofas que fabrican sus propios nutrientes.
• Los cloroplastos son los orgánulos celulares donde se lleva a cabo la fotosíntesis en las plantas.
• Las bacterias, al carecer de cloroplastos, realizan la fotosíntesis en otras estructuras celulares o membranas.

La fotosíntesis es un proceso fundamental de biosíntesis de moléculas orgánicas, mediante el cual los organismos autótrofos obtienen la energía y los compuestos necesarios para su supervivencia. Este proceso se divide en dos fases principales:

• Fase lumínica (dependiente de la luz).
• Fase oscura (fase biosintética, independiente de la luz directa).

Fase Lumínica

Esta fase se encarga de la transformación de la energía luminosa en energía química, almacenada en forma de ATP, y de la obtención de coenzimas reducidas como el NADH (en cloroplastos) y el NADP (en mitocondrias, aunque en el contexto de la fotosíntesis, el aceptor final es NADP+ que se reduce a NADPH en los cloroplastos).

Los Fotosistemas

Los fotosistemas están formados por un complejo antena y un centro reactivo (o centro de reacción fotoquímica), junto con un dador y un aceptor de electrones. Funcionan como sistemas de captación de energía y como circuitos eléctricos, de manera análoga a la cadena de transporte de electrones en la mitocondria.

• El complejo antena absorbe la energía solar y la focaliza sobre una molécula de agua (en el fotosistema II) o transfiere la energía al centro reactivo.
• El centro reactivo, situado en una proteína transmembrana, contiene moléculas especiales de clorofila que actúan como trampas energéticas.
• Los dadores y aceptores de electrones varían entre los diferentes fotosistemas.

Pigmentos de la Fotosíntesis

Diversos pigmentos participan en la captación de la energía solar. El más importante es la clorofila, pero también intervienen otros como los carotenoides y las ficobilinas.

Fotofosforilación: Proceso mediante el cual se obtiene ATP y electrones (que se utilizan para formar glucosa). El NADH cede electrones para formar enlaces energéticos.

Fase Oscura (Ciclo de Calvin)

En la fase oscura, la reducción del CO2 atmosférico se lleva a cabo a través de una serie de reacciones conocida como el ciclo de Calvin.

• Ciclo de Calvin: Es un proceso de fijación y reducción del CO2 atmosférico que ocurre en el estroma del cloroplasto. Su objetivo es captar CO2 para obtener glucosa, a partir de la cual se pueden sintetizar otros nutrientes.
• El ATP aporta la energía necesaria, mientras que el NADH proporciona los electrones para la formación de enlaces carbono-carbono (C-C).
• Este es un proceso eminentemente anabólico.

La Fotorrespiración y el Ciclo C4

• Todo el proceso se inicia con la enzima rubisco (ribulosa-1,5-bifosfato carboxilasa/oxigenasa), que tiene la capacidad de fijar tanto CO2 como O2.
• La fotorrespiración limita la eficacia de la fotosíntesis. Cuando la concentración de CO2 disminuye y aumenta la de O2, la velocidad de la fotorrespiración se iguala a la de la fotosíntesis, lo que supone un factor limitante para el crecimiento de muchas plantas.
• Las plantas C3 y C4 han desarrollado mecanismos para sobrevivir y/o mitigar los efectos de la fotorrespiración.
• La mayoría de las plantas que utilizan la vía C4 son de climas tropicales.

Factores que Modulan la Fotosíntesis

Diversos factores ambientales y fisiológicos influyen en la tasa y eficiencia de la fotosíntesis:

• Concentración de CO2: El dióxido de carbono es la materia prima esencial para la síntesis de glúcidos en la fotosíntesis.
• Concentración de O2: Un aumento en la concentración de oxígeno puede disminuir la eficacia fotosintética debido al incremento de la fotorrespiración.
• Humedad: La escasez de humedad provoca el cierre de los estomas para evitar la deshidratación, lo que dificulta la entrada de CO2. Por lo tanto, a menor humedad, menor rendimiento fotosintético.
• Intensidad lumínica: Cada especie vegetal tiene un rango óptimo de intensidad lumínica para realizar la fotosíntesis. Al aumentar la luz dentro de este rango, la actividad fotosintética se incrementa hasta alcanzar un valor máximo característico de la especie.
• Temperatura: Las plantas están adaptadas a diferentes rangos de temperatura. El aumento de la temperatura, hasta un punto óptimo, incrementa la actividad enzimática y, por ende, el rendimiento fotosintético.
• Fotoperiodo: La duración relativa de los días y las noches (fotoperiodo) afecta el rendimiento fotosintético, provocando variaciones estacionales en la cantidad de luz diaria recibida por las plantas.
• Color de la luz: El complejo antena de los fotosistemas puede captar diferentes longitudes de onda de la luz, siendo la luz roja y azul las más eficientes para la fotosíntesis.