Fotosíntesis, carbohidratos y lípidos: resumen de bioquímica básica

Fotosíntesis: Proceso Vital para la Vida

La fotosíntesis es el proceso realizado por organismos vegetales y algunas bacterias autótrofas para convertir la energía lumínica en energía química. Este proceso es fundamental para la vida en la Tierra, ya que produce el oxígeno que respiramos y la base de la cadena alimenticia.

Fases de la Fotosíntesis

• Fase luminosa: Se produce en los tilacoides de los cloroplastos, donde la energía lumínica se convierte en energía química en forma de ATP y NADPH.
• Fase oscura (Ciclo de Calvin): Se produce en el estroma de los cloroplastos, donde el ATP y NADPH se utilizan para fijar el dióxido de carbono (CO₂) y producir glucosa.

Carbohidratos: Fuente de Energía y Estructura

Los carbohidratos son biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son la principal fuente de energía para los seres vivos y también cumplen funciones estructurales.

Relación entre la Fotosíntesis y los Carbohidratos

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas producen carbohidratos a partir de CO₂, agua y energía lumínica. Los seres humanos y otros animales obtienen carbohidratos al consumir plantas o animales que se alimentan de plantas.

Ciclo de Calvin

El Ciclo de Calvin es la fase oscura de la fotosíntesis, donde se fija el CO₂ y se produce glucosa.

1. Fijación del carbono: Una molécula de CO₂ se combina con una molécula aceptora de 5 carbonos (ribulosa-1,5-bisfosfato, RuBP).
2. Reducción: El ATP y NADPH se utilizan para convertir el 3-fosfoglicerato (3-PGA) en gliceraldehído-3-fosfato (G3P), un azúcar de tres carbonos.
3. Regeneración: Algunas moléculas de G3P se utilizan para formar glucosa, mientras que otras se reciclan para regenerar el aceptor RuBP.

Características y Funciones de los Carbohidratos

• Composición: Carbono, hidrógeno y oxígeno.
• Valor energético: 1 gramo de carbohidratos aporta 4 kcal.
• Funciones:
  • Aportar energía.
  • Identificación celular.
  • Reserva energética (almidón y glucógeno).
  • Estructural (celulosa y quitina).
• Fuentes alimenticias: Cereales, frutas, leguminosas, tubérculos.

Estructura y Clasificación de los Carbohidratos

• Monosacáridos: Unidad básica de los carbohidratos. Estructura: cadena de carbonos, grupo carbonilo, grupos hidroxilo y radicales hidrógeno.
• Clasificación de los monosacáridos:
  • Por la posición del grupo carbonilo (aldosa o cetosa).
  • Por el número de átomos de carbono (triosa, tetrosa, pentosa, hexosa, etc.).
• Enlace glucosídico: Enlace que se establece entre dos grupos hidroxilo de diferentes monosacáridos.
• Oligosacáridos: Polímeros formados por la unión de 2 a 10 monosacáridos. Ejemplos: ribosa, fructosa, galactosa.
• Polisacáridos: Polímeros formados por la unión de más de 10 monosacáridos mediante enlaces glucosídicos. Ejemplos: celulosa, almidón, glucógeno.
• Celulosa: Polisacárido estructural presente en las paredes celulares de las plantas.
• Amilopectina: Componente del almidón, altamente ramificado.

Glucólisis: Ruta Metabólica para la Obtención de Energía

La glucólisis es una ruta metabólica que ocurre en el citoplasma de las células y que permite obtener energía a partir de la glucosa.

Pasos de la Glucólisis

1. La glucosa se fosforila a glucosa-6-fosfato por la enzima hexoquinasa.
2. La glucosa-6-fosfato se isomeriza a fructosa-6-fosfato.
3. La fructosa-6-fosfato se fosforila a fructosa-1,6-bisfosfato por la enzima fosfofructoquinasa.
4. La fructosa-1,6-bisfosfato se divide en dos triosas: dihidroxiacetona-fosfato y gliceraldehído-3-fosfato por la enzima aldolasa.
5. La dihidroxiacetona-fosfato se isomeriza a gliceraldehído-3-fosfato.
6. El gliceraldehído-3-fosfato se oxida y se fosforila, produciendo NADH y 1,3-bisfosfoglicerato.
7. El grupo fosfato del carbono 1 del 1,3-bisfosfoglicerato se transfiere a una molécula de ADP, formando ATP y 3-fosfoglicerato por la enzima fosfoglicerato quinasa.
8. El 3-fosfoglicerato se isomeriza a 2-fosfoglicerato por la enzima fosfoglicerato mutasa.
9. Se forma un doble enlace en el 2-fosfoglicerato, generando fosfoenolpiruvato.
10. El grupo fosfato del fosfoenolpiruvato se transfiere a una molécula de ADP, formando ATP y piruvato por la enzima piruvato quinasa.

Reacción de Oxidación del Piruvato

En presencia de oxígeno, el piruvato ingresa a la mitocondria y se oxida a acetil-CoA, liberando CO₂ y produciendo NADH.

Lípidos: Diversidad y Funciones Esenciales

Los lípidos son un grupo diverso de biomoléculas insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos. Cumplen funciones energéticas, estructurales y reguladoras.

Generalidades de los Lípidos

• Elementos químicos: Carbono, hidrógeno y oxígeno (en menor proporción que en los carbohidratos).
• Biomoléculas: Presentes en los seres vivos, desempeñan un papel crucial en los procesos nutritivos.

Clasificación de los Lípidos

• Estructural: Simples y complejos.
• Química: Saponificables e insaponificables.
• Función: Reserva energética, estructural, reguladora.

Tipos de Lípidos

• Lípidos simples:
  • Glicéridos (acilglicéridos): Ésteres de ácidos grasos con glicerol.
  • Ceras: Ésteres de ácidos grasos con alcoholes de cadena larga.
• Lípidos complejos:
  • Fosfolípidos: Componentes principales de las membranas celulares.
  • Esfingolípidos: Presentes en las membranas celulares, especialmente en el tejido nervioso.
  • Esteroides: Colesterol, hormonas esteroideas.
  • Terpenos: Vitaminas liposolubles, pigmentos.
  • Prostaglandinas: Mediadores de la inflamación.

Ácidos Grasos

Los ácidos grasos son ácidos carboxílicos de cadena larga que forman parte de la estructura de muchos lípidos.