1. Anabolismo

1.1 Definición

El anabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales se sintetizan moléculas complejas a partir de otras más sencillas. Estas reacciones requieren:

• Fuente de energía: Dado que son reacciones endergónicas, necesitan un aporte energético.
• Fuente de materia: Se requiere un suministro de sustancias iniciales para la síntesis.
• Fuente de electrones: Como son reacciones de reducción, las moléculas oxidadas captan electrones y átomos de hidrógeno.

1.2 Tipos de Anabolismo

– Fotoautótrofos: Organismos que sintetizan sus moléculas orgánicas utilizando CO2 como fuente de carbono, la luz como fuente de energía y sustancias inorgánicas como fuentes de electrones. Ejemplos: plantas, algas y algunas bacterias.

– Quimioautótrofos: Organismos que sintetizan sus moléculas orgánicas utilizando CO2 como fuente de carbono, la energía desprendida de reacciones exergónicas y compuestos inorgánicos como fuentes de electrones. Ejemplos: algunas bacterias, como las del nitrógeno, hidrógeno y azufre.

– Heterótrofos: Organismos que sintetizan sus moléculas orgánicas utilizando compuestos orgánicos como fuentes de carbono y electrones. Ejemplos: animales, protozoos y la mayoría de las bacterias.

1.3 Rutas Anabólicas Comunes

– Anabolismo de los Glúcidos: La glucosa se sintetiza en la gluconeogénesis a partir de la glicerina (proveniente de la degradación de ácidos grasos), aminoácidos, piruvato y lactato. Ocurre en el citoplasma.

– Anabolismo de los Lípidos: Los triglicéridos requieren glicerina, que proviene de la hidrólisis de otros lípidos. Los ácidos grasos se producen a partir del Acetil-CoA, en el citoplasma de las células animales y en el estroma de las vegetales.

– Anabolismo de las Proteínas: Se lleva a cabo en los ribosomas mediante la unión de aminoácidos a través de enlaces peptídicos. Se sintetizan a partir de la glucólisis y del ciclo de Krebs, a los que se les añade un grupo amino.

2. Introducción a la Fotosíntesis

2.1 Definición

La fotosíntesis es un proceso anabólico fotoautótrofo que capta la energía de la luz solar para sintetizar moléculas orgánicas. Tiene lugar en los cloroplastos de células eucariotas de plantas y algas, y en el citoplasma de las bacterias fotosintéticas. La ecuación general de la fotosíntesis es:

2H₂O + CO₂ –> (CH₂O) + H₂O + O₂

2.2 Tipos de Fotosíntesis

– Fotosíntesis Oxigénica: Realizada por plantas, algas y algunas bacterias fotosintéticas. Libera oxígeno, ya que los electrones utilizados para reducir el dióxido de carbono proceden del agua.

– Fotosíntesis Anoxigénica: Realizada por algunas bacterias fotosintéticas, que emplean como dadores de electrones e hidrógenos compuestos diferentes del agua. Ejemplos:

• Bacterias Sulfuradas: emplean sulfuro de hidrógeno (H₂S)
• Bacterias fotosintéticas: utilizan lactato

2.3 Pigmentos Fotosintéticos

– Clorofila: Molécula anfipática que absorbe luz solar. Está formada por:

• Una cabeza polar: un anillo de porfirina que absorbe luz.
• Una cola hidrofóbica: cadena lateral de fitol, un alcohol que permite a la clorofila insertarse en la membrana.

– Otros Pigmentos Implicados: Existen otros pigmentos que absorben luz a otras longitudes de onda, como los carotenoides (terpenos como la xantofila).

3. Fases de la Fotosíntesis

La fotosíntesis se divide en dos fases principales:

– Fase Lumínica: Reacciones que solo se producen con la luz. Comprende la captación de la luz y su conversión en energía química, en forma de poder reductor. Ocurre en los tilacoides de los cloroplastos.

– Fase Oscura: No es imprescindible la luz. Comprende la utilización de la energía química obtenida en las reacciones lumínicas para reducir el CO₂, es decir, para sintetizar materia orgánica. Ocurre en el estroma de los cloroplastos.

3.1 Fase Luminosa

La ecuación general de la fase luminosa es:

12H₂O + 12NADP⁺ + 18ADP + 18Pi –> 6O₂ + 12NADPH + 12H⁺ + 18ATP

Procesos de la Fase Luminosa

– Captación de Luz y Transporte No Cíclico

Fotosistema: Conjunto de pigmentos fotosintéticos localizado en la membrana de los tilacoides. En ellos, se produce la captación de luz y la liberación de electrones. Está compuesto por:

• Un complejo antena: capta la energía solar y la transfiere al centro de reacción.
• Un centro de reacción: en el que siempre hay una molécula de clorofila capaz de ceder electrones.

Existen dos fotosistemas: Fotosistema I (P700) y Fotosistema II (P680).

Cómo se Capta la Luz y se Transportan los Electrones:

• El proceso comienza cuando los pigmentos del complejo antena captan la energía de la luz solar, lo que provoca el ascenso de un electrón a un orbital de mayor nivel de energía (estado excitado).
• La energía se transmite de unas moléculas de pigmento a otras.