Fotosíntesis, División Celular (Mitosis/Meiosis) y Glucólisis: Procesos Biológicos Fundamentales

Fotosíntesis

Proceso anabólico por el cual las plantas, algas y algunas bacterias pueden transformar la energía de la luz en energía química, almacenarla en forma de ATP y poder reductor (NADPH), y utilizarla luego para sintetizar moléculas orgánicas a partir de materia inorgánica.

Tipos de Fotosíntesis

• Oxigénica: Los electrones para reducir el CO₂ provienen del agua (H₂O), que se oxida liberando oxígeno (O₂) como subproducto. Es característica de plantas, algas y cianobacterias.
• Anoxigénica: Los electrones provienen de otras fuentes, como el sulfuro de hidrógeno (H₂S), liberando azufre (S) u otros subproductos en lugar de oxígeno. Es realizada por ciertas bacterias, como las bacterias púrpuras y verdes del azufre, bacterias sulfooxidantes, ferrooxidantes y oxidantes del hidrógeno molecular.

Fases de la Fotosíntesis (Oxigénica)

• Fase Lumínica (o dependiente de la luz): La energía lumínica es captada por pigmentos fotorreceptores (como la clorofila) localizados en las membranas tilacoidales de los cloroplastos. Esta energía se utiliza para generar ATP (fotofosforilación) y NADPH (fotorreducción) a partir de la ruptura de moléculas de agua (fotólisis del agua), liberando O₂.
• Fase Oscura (o independiente de la luz / Ciclo de Calvin): No necesita luz directamente, pero sí los productos de la fase lumínica (ATP y NADPH). Se produce la biosíntesis de compuestos orgánicos (principalmente glucosa) a partir de la fijación y reducción del dióxido de carbono (CO₂), utilizando el ATP y el NADPH obtenidos previamente. Tiene lugar en el estroma de los cloroplastos.

Diferencias Clave entre Mitosis y Meiosis

Ambos son procesos de división celular, pero con propósitos y resultados distintos:

• Propósito Principal: Crecimiento, reparación de tejidos y reproducción asexual (mitosis) / Producción de gametos para la reproducción sexual (meiosis).
• Número de Divisiones: Una división celular (con una cariocinesis y una citocinesis) en mitosis / Dos divisiones celulares sucesivas (Meiosis I y Meiosis II, cada una con cariocinesis y citocinesis) en meiosis.
• Células Resultantes: Dos células hijas diploides (2n), genéticamente idénticas a la célula madre (mitosis) / Cuatro células hijas haploides (n), genéticamente diferentes entre sí y a la célula madre (meiosis).
• Número de Cromosomas: Se mantiene el número de cromosomas en las células hijas (mitosis) / Se reduce a la mitad el número de cromosomas en las células hijas (meiosis).
• Sinapsis y Entrecruzamiento: No ocurren en mitosis / Ocurren entre cromosomas homólogos durante la Profase I de la meiosis, permitiendo la recombinación genética.
• Separación en Anafase: Separación de cromátidas hermanas en la Anafase (mitosis) / Separación de cromosomas homólogos en la Anafase I y separación de cromátidas hermanas en la Anafase II (meiosis).
• Composición Genética: Células hijas genéticamente idénticas (mitosis) / Células hijas genéticamente únicas debido a la recombinación y la segregación al azar de cromosomas (meiosis).

Importancia de la Meiosis

La meiosis es fundamental para la reproducción sexual por varias razones:

• Reducción del número de cromosomas: Asegura que los gametos sean haploides, de modo que al fusionarse en la fecundación, se restablezca el número diploide característico de la especie.
• Recombinación genética: El entrecruzamiento durante la Profase I genera nuevas combinaciones de alelos en los cromosomas.
• Segregación al azar: La distribución aleatoria de los cromosomas homólogos maternos y paternos en la Anafase I contribuye aún más a la variabilidad.

Estos procesos resultan en un aumento significativo de la diversidad genética en la descendencia, lo cual es crucial para la adaptación y evolución de las especies.

Glucólisis: La Ruta Inicial del Metabolismo Energético

La glucólisis (o glicólisis) es la ruta metabólica universal que ocurre en el citosol de la célula, mediante la cual una molécula de glucosa (un azúcar de 6 carbonos) se degrada en dos moléculas de ácido pirúvico (piruvato, una molécula de 3 carbonos).

Rendimiento Neto por Molécula de Glucosa:

• 2 moléculas de Ácido Pirúvico
• 2 moléculas de ATP (ganancia neta)
• 2 moléculas de NADH (poder reductor)

Fases de la Glucólisis:

1. Fase de Inversión de Energía (Consumo):

   La glucosa inicial se activa mediante la adición de grupos fosfato, consumiendo 2 moléculas de ATP. La molécula de 6 carbonos se divide finalmente en dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato (G3P), un azúcar de 3 carbonos.

2. Fase de Obtención de Energía (Producción):

   Cada una de las dos moléculas de G3P se oxida y se transforma en ácido pirúvico. Durante estas reacciones, se produce energía que se captura en forma de ATP y NADH. Por cada G3P que se convierte en piruvato, se generan 2 ATP (mediante fosforilación a nivel de sustrato) y 1 NADH. Dado que una glucosa produce dos G3P, la producción total en esta fase es de 4 ATP y 2 NADH.

El balance neto es, por tanto, una ganancia de 2 ATP y 2 NADH por cada molécula de glucosa que entra en la ruta.