Tipos de Vitaminas

Vitaminas Hidrosolubles

• Tiamina (B1): Su forma activa, el pirofosfato de tiamina, forma algunos coenzimas importantes del ciclo de Krebs. Deficiencia: Beriberi. Reacción química: Transformación del grupo aldehído.
• Riboflavina (B2): Forma parte de los coenzimas FMN y FAD. Deficiencia: Dermatitis. Reacción química: Oxidación-Reducción.
• Niacina o Ácido Nicotínico (B3): Componente de los coenzimas NAD, NADP y coenzima A. Deficiencia: Pelagra. Reacción química: Oxidación-Reducción.
• Ácido Pantoténico (B5): Forma parte del coenzima A. Deficiencia: Hipertensión. Reacción química: Transformación del acilo.
• Piridoxina (B6): En forma de fosfato de piridoxal, participa en el metabolismo de los aminoácidos y los ácidos grasos. Deficiencia: Depresión y confusión. Reacción química: Transaminación.
• Cianocobalamina (B12): Participa como coenzima en el metabolismo de los aminoácidos. Deficiencia: Anemia perniciosa. Reacción química: Transformación del grupo metilo.
• Biotina (B8): Necesaria en la síntesis de ácidos grasos y en el metabolismo de los aminoácidos. Deficiencia: Dermatitis. Reacción química: Transformación del grupo carboxilo.
• Ácido Fólico (B9): Coenzima para la síntesis de ácidos nucleicos y la formación de glóbulos rojos. Deficiencia: Anemia. Reacción química: Transformación del grupo monocarboxílico.
• Ácido Ascórbico (C): Participa en la síntesis de la sustancia fundamental del tejido conectivo, colágeno y dentina. Deficiencia: Escorbuto. Reacción química: Antioxidante.

Vitaminas Liposolubles

• Retinol (A): Participa en la formación de los pigmentos del ciclo visual, mantenimiento de los epitelios y formación del colágeno de los huesos. Deficiencia: Ceguera nocturna, xeroftalmia, retraso en el crecimiento y fragilidad en los huesos.
• Tocoferol (E): Antioxidante. Protege de la oxidación a los lípidos de membrana. Cofactor en la cadena de transporte electrónico. Deficiencia: Aumenta el catabolismo de los ácidos grasos provocando deficiencia en las membranas celulares y fragilidad en los glóbulos rojos.
• Naftoquinona (K): Interviene en la síntesis de factores de coagulación. Es un coenzima en reacciones de descarboxilación. Deficiencia: Coagulación sanguínea deficiente.
• Calciferol (D): Favorece la absorción de Ca²⁺ por el intestino y su fijación en huesos y dientes. Deficiencia: Raquitismo en niños y osteomalacia en adultos.

Quimiosíntesis

La quimiosíntesis, al igual que la fotosíntesis, es un proceso anabólico autótrofo, mediante el cual se sintetizan compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos. Se diferencia en dos fases:

• Primera fase: Equivalente a la fase luminosa de la fotosíntesis. Se oxidan compuestos inorgánicos sencillos, liberando energía y electrones. La energía se utiliza para fosforilar el ADP y formar ATP. Los electrones sirven para reducir el NAD⁺ y formar NADH.
• Segunda fase: Equivalente a la fase independiente de la luz de la fotosíntesis. Se utilizan el ATP y el NADH, obtenidos en la primera fase, para reducir compuestos inorgánicos y obtener compuestos orgánicos.

Comparación entre Catabolismo y Anabolismo

Catabolismo

• Fase degradativa del metabolismo. Las moléculas orgánicas complejas se degradan a compuestos más sencillos.
• Procesos exergónicos que liberan energía, utilizada para sintetizar ATP.
• Implica la oxidación de moléculas orgánicas, liberando electrones que son conservados en moléculas transportadoras como el NADPH.
• Rutas convergentes: muchos compuestos iniciales, pocos productos finales.

Anabolismo

• Fase constructora del metabolismo. Moléculas sencillas se utilizan para construir moléculas complejas.
• Procesos endergónicos que requieren energía, procedente de la hidrólisis del ATP.
• Implica la reducción de moléculas, utilizando electrones de transportadores como el NADPH.
• Rutas divergentes: pocos precursores, muchos productos finales.

Respiración Celular

La respiración celular o aerobia es la oxidación total de la glucosa a CO₂ y H₂O, con intervención de O₂. Se divide en tres etapas:

1. Descarboxilación Oxidativa del Piruvato

El piruvato entra en la matriz mitocondrial, donde sufre una descarboxilación y oxidación, formando acetil-CoA. Se produce: 2 acetil-CoA, 2 NADH + 2H⁺ y 2 CO₂.

2. Ciclo de Krebs

Ruta cíclica en la matriz mitocondrial, donde el acetil-CoA se oxida a CO₂ y H⁺. Ecuación general: Acetil-CoA + ADP + Pi + 3NAD⁺ + FAD → 2CO₂ + CoA-SH + ATP + 3NADH + 3H⁺ + FADH₂. Balance por molécula de glucosa: 4 CO₂, 2 ATP, 6 NADH + 6H⁺ y 2 FADH₂.

3. Transporte de Electrones y Fosforilación Oxidativa

• Los electrones del NADH y FADH₂ son transportados por una cadena hasta el O₂, que se reduce a H₂O.
• La cadena de transporte electrónico consta de 4 complejos proteicos.
• El flujo de electrones libera energía, que se utiliza para generar un gradiente electroquímico de H⁺.
• La ATP sintetasa utiliza este gradiente para sintetizar ATP.

Fase Independiente de la Luz (Ciclo de Calvin)

En el estroma del cloroplasto, se sintetizan moléculas orgánicas a partir de CO₂, utilizando NADPH y ATP de la fase luminosa. El ciclo de Calvin se divide en tres fases:

1. Fijación del CO₂

El CO₂ se fija a la ribulosa 1,5-difosfato, formando dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérido (APG). Reacción catalizada por la enzima ribulosa 1,5-difosfato carboxilasa (rubisco).

2. Reducción

El APG es fosforilado y reducido a gliceraldehído-3-fosfato (G3P), utilizando NADPH y ATP.

3. Formación de Glucosa y Regeneración

De cada 6 G3P, uno se usa para sintetizar glucosa y los otros cinco regeneran la ribulosa 1,5-difosfato.

Factores que Influyen en la Fotosíntesis

• Concentración de CO₂: A mayor concentración, mayor velocidad, hasta un límite.
• Intensidad lumínica: A mayor intensidad, mayor velocidad, hasta la saturación lumínica.
• Temperatura: La fase independiente de la luz depende de la temperatura, hasta la desnaturalización enzimática.
• Concentración de O₂: El O₂ inhibe la fotosíntesis (fotorrespiración).
• Humedad: La baja humedad cierra los estomas, reduciendo el intercambio de gases.
• Fotoperíodo y color de la luz: Influyen en el rendimiento fotosintético.

Plantas C4

Las plantas C4 evitan la fotorrespiración fijando el CO₂ en un compuesto de 4 carbonos en las células del mesófilo, que luego es transportado a las células de la vaina del haz para el ciclo de Calvin.