Fotosíntesis y quimiosíntesis: fases, ciclo de Calvin y rutas metabólicas

Fotosíntesis: El Proceso de Creación de Materia Orgánica

La energía y el poder reductor obtenidos en la fase lumínica se utilizan para sintetizar compuestos orgánicos. Este proceso se puede dividir en tres fases principales:

Fases de la Fotosíntesis

a) Fijación del CO₂: Un átomo de carbono del CO₂ se incorpora a la pentosa Ribulosa 1-5-bifosfato, mediante la acción de la enzima Ribulosa 1-5-bifosfato carboxilasa (Rubisco), la más abundante del planeta. Este proceso genera dos moléculas de 3-fosfoglicerato.

b) Reducción del Carbono: El carbono proveniente del CO₂ se reduce en dos etapas. Primero, ocurre una fosforilación con gasto de 2 ATP, produciendo dos moléculas de 1,3-bifosfoglicerato. Luego, se lleva a cabo la reducción con el gasto de 2 NADPH, obteniendo dos moléculas de gliceraldehído 3-P. Estas moléculas siguen dos caminos: una se utiliza para la creación de una hexosa (fructosa), y las cinco restantes regeneran la Ribulosa 1,5-bifosfato.

c) Regeneración de la Ribulosa 1,5-bifosfato: Para cerrar el ciclo, se regenera la Ribulosa 1,5-bifosfato mediante la adición de una molécula de ATP.

Para crear una hexosa (6C), el ciclo debe completarse seis veces. La fructosa resultante se convierte posteriormente en glucosa.

Fases de la Fotosíntesis: Lumínica y Oscura

Fase lumínica: Se lleva a cabo en los tilacoides de los cloroplastos y requiere luz, que es captada por fotorreceptores en las membranas tilacoidales. En esta fase se produce ATP y NADPH.

Fase oscura: No necesita luz directamente, aunque puede ocurrir en su presencia. En esta fase se sintetizan compuestos orgánicos a partir de CO₂, utilizando el ATP y NADPH generados en la fase lumínica. Este proceso tiene lugar en el estroma del cloroplasto.

Quimiosíntesis: Energía a Partir de Compuestos Inorgánicos

La quimiosíntesis es un proceso realizado por bacterias quimiolitotrofas, que son autótrofas. Utilizan CO₂ como fuente de carbono y obtienen energía de la oxidación de moléculas inorgánicas. Esta energía se utiliza para reducir el CO₂ y convertirlo en materia orgánica. Existen diferentes tipos de bacterias quimiosintéticas:

• Bacterias nitrificantes: Oxidan el N₂ atmosférico a ión nitrito y luego a ión nitrato.
• Bacterias sulfooxidantes: Oxidan compuestos de azufre.
• Bacterias ferrooxidantes: Oxidan el ión ferroso a férrico.
• Bacterias oxidantes del hidrógeno molecular: Oxidan el H₂ liberando H₂O.

Biosíntesis de Compuestos Nitrogenados

La biosíntesis de compuestos nitrogenados se divide en dos procesos principales:

a) Biosíntesis de aminoácidos: Ocurre en el citoplasma. Se sintetiza el esqueleto carbonado y luego se le incorpora el grupo amino. En plantas, el nitrógeno se obtiene de las sales minerales del suelo, mientras que en animales proviene de los aminoácidos de los alimentos mediante transaminaciones.

b) Biosíntesis de bases nitrogenadas: Pueden sintetizarse de novo o a partir de la recuperación de bases procedentes del catabolismo de ácidos nucleicos.

Gluconeogénesis: Síntesis de Glucosa

La gluconeogénesis es la síntesis de glucosa a partir de otros compuestos cuando es necesaria y no hay glucosa disponible. Se produce en la mitocondria y el citoplasma, utilizando intermediarios de la glucólisis pero en sentido inverso y con enzimas diferentes. Este proceso requiere un gasto energético de 6 ATP.