Bioquímica Celular: Fundamentos del Anabolismo y la Fase Lumínica Fotosintética
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El Anabolismo y la Producción de Energía Celular
El anabolismo es el conjunto de procesos bioquímicos mediante los cuales las células sintetizan la mayoría de las sustancias que las constituyen.
Características de los Procesos Anabólicos
- Son procesos constructivos.
- En ellos intervienen reacciones de reducción.
- Requieren un aporte energético (generalmente mediante la hidrólisis del ATP).
Clasificación del Anabolismo
Se diferencian dos grandes grupos de procesos anabólicos:
- Síntesis de moléculas orgánicas a partir de otras orgánicas: Los realizan todos los seres vivos.
- Obtención de moléculas orgánicas a partir de inorgánicas: Son exclusivos de los organismos autótrofos.
Estos últimos se clasifican en:
- Fotosíntesis: Si emplean como fuente de energía la luz.
- Quimiosíntesis: Si utilizan la energía desprendida en la oxidación de ciertas moléculas.
La Fotosíntesis: Mecanismo de Síntesis Orgánica
La fotosíntesis es un proceso anabólico por el cual las plantas, algas y algunas bacterias captan la energía de la luz y forman ATP y NADPH, que se utilizarán luego para sintetizar las moléculas orgánicas. Para realizar el proceso fotosintético es necesario un donador de H+ y electrones.
Tipos de Fotosíntesis
Según cuál sea el donador de electrones, la fotosíntesis puede ser:
- Fotosíntesis Oxigénica: El donador es la molécula de agua (H2O), y se libera O2 como producto final.
- Fotosíntesis Anoxigénica: Se utiliza el sulfuro de hidrógeno (H2S) o algunos compuestos orgánicos sencillos. Se libera azufre u otros compuestos, pero no oxígeno.
La Fase Lumínica (Dependiente de la Luz)
La fase lumínica es la etapa de la fotosíntesis en la que la luz es imprescindible. En ella se obtienen ATP y NADPH. Ocurre en la membrana de los tilacoides y comprende tres procesos principales:
1. Captación de Energía Lumínica
La captación de energía lumínica se realiza a través de los pigmentos fotosintéticos (clorofilas y carotenoides).
Pigmentos Fotosintéticos Clave
- Clorofilas: Moléculas que contienen un anillo tetrapirrólico, en cuyo interior hay un átomo de magnesio y una cadena larga de un alcohol (fitol). Las más importantes son la clorofila a y la clorofila b. En las bacterias, los pigmentos fotosintéticos son las bacterioclorofilas.
- Carotenoides: Son moléculas de tipo isoprenoide. Absorben luz de longitud de onda diferente a la absorbida por las clorofilas. Los más importantes son el Caroteno y la Xantofila.
Estos pigmentos se encuentran en las membranas tilacoidales formando los complejos antena. Las moléculas fotorreceptoras transfieren la energía lumínica absorbida a una molécula especial de clorofila denominada centro de reacción.
2. Transporte Electrónico Dependiente de Luz
La energía contenida en los fotones de la luz se emplea para “impulsar” determinados electrones de la molécula de clorofila del centro de reacción, desde niveles energéticos normales hasta otros muy altos. Este fenómeno recibe el nombre de excitación del centro de reacción.
El Fotosistema y la Excitación del Centro de Reacción
Se denomina fotosistema al conjunto formado por la molécula de clorofila del centro de reacción y las moléculas aceptoras de electrones. Es aquí donde tienen lugar los procesos químicos dependientes de luz.
Los electrones cedidos por el centro de reacción excitado descienden por una cadena de moléculas transportadoras hasta un aceptor electrónico final.
Tipos de Flujo Electrónico
- Flujo Electrónico Abierto (No Cíclico): Ocurre cuando el aceptor final de los electrones es el NADP+.
- Flujo Electrónico Cíclico: Ocurre cuando el aceptor final es el propio centro de reacción.