Fotosíntesis y Metabolismo Celular: Síntesis de Glucosa y Eliminación de Grupos Amino
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Fotosíntesis
La fotosíntesis es un proceso metabólico que convierte la energía lumínica en energía química. Es llevado a cabo por plantas, algas verdes o rojas, cianobacterias, bacterias purpúreas y bacterias sulfuradas verdes. En este proceso, se obtiene materia orgánica a partir de la reducción del CO2, para lo que se requiere un dador de electrones: el agua (que se transforma en oxígeno) en vegetales y cianobacterias, u otros compuestos (lactato, H2S, isopropanol) en bacterias.
Ecuación general:
2 H2D + CO2 → (CH2O) + H2O + 2 D
Pigmentos Fotosintéticos
Los pigmentos fotosintéticos son sustancias con colores definidos que se excitan cuando reciben un fotón, volviendo a su estado fundamental emitiendo energía en forma de luz o calor.
Clorofilas
Las clorofilas son pigmentos de color verde que absorben longitudes de onda altas (rojo) y bajas (violetas). Poseen un núcleo de porfirina con un átomo de Mg conjugado y dobles enlaces alternos.
- Clorofila a: presenta una cadena lateral de fitol y está presente en organismos que desprenden O2.
- Clorofila b: presente en muchas plantas.
- Bacterioclorofila: presente en bacterias fotosintéticas.
Pigmentos Accesorios
- Carotenoides: β-caroteno y xantofilas.
- Ficobilinas: ficocianina y ficoeritrina, presentes en cianobacterias y algas rojas.
Fases de la Fotosíntesis
Fase Lumínica
Los pigmentos localizados en la membrana del tilacoide constituyen una unidad fotosintética, compuesta por cientos de clorofilas y carotenoides que son moléculas antena y una clorofila que forma el centro de reacción.
Una unidad fotosintética forma el fotosistema: un conjunto de pigmentos fotosintéticos compuesto por un centro de reacción y moléculas antena que se caracteriza por presentar un máximo de absorción de luz a una determinada longitud de onda.
Las plantas y cianobacterias, que desprenden O2, tienen dos fotosistemas: Fotosistema I (P700) y Fotosistema II (P680). En el resto de bacterias solo funciona el fotosistema I (P700).
Ecuación de la fase lumínica:
2 H2O + 2 NADP+ + 8 fotones → 2 (NADPH + H+) + O2
Gluconeogénesis
La gluconeogénesis es el proceso inverso a la glucólisis, aunque con distintos sistemas enzimáticos. Seis enzimas coinciden con enzimas glucolíticas, haciendo posible la regulación independiente de ambos procesos. En la gluconeogénesis, se sintetiza glucosa a expensas de ácido pirúvico o de cualquier metabolito que se pueda convertir en ácido pirúvico: componentes del ciclo de Krebs (TCAC) y cadenas carbonadas de aminoácidos.
Esta ruta se pone en funcionamiento ante una dieta escasa en glúcidos, consumiendo aminoácidos componentes de las propias proteínas. Se consumen 6 ATP (4 ATP + 2 GTP) por cada molécula de glucosa sintetizada.
Eliminación del Grupo Amino
La eliminación del grupo amino se realiza mediante dos reacciones diferentes:
Transaminaciones
Las transaminaciones son reacciones reversibles catalizadas por las transaminasas, presentes fundamentalmente en el hígado. Estas enzimas utilizan el α-cetoglutarato como aceptor de grupos amino, transformándose en ácido glutámico. El coenzima de las transaminasas es la vitamina B6. Junto a la glutamina y la asparagina, el ácido glutámico sirve como depósito para la síntesis de nuevos aminoácidos u otros compuestos nitrogenados. El exceso de grupos amino se convertirá en amoníaco, urea o ácido úrico.
Desaminación Oxidativa
La desaminación oxidativa conduce a la formación de amoníaco en forma de ion amonio a expensas del ácido glutámico y con la enzima glutamato deshidrogenasa como catalizador. Este proceso ocurre en los riñones y el hígado de los animales.