Fundamentos de la Fotosíntesis y el Catabolismo Celular: Procesos Energéticos

Fotosíntesis: Transformación de Energía Solar en Materia Orgánica

La fotosíntesis es un proceso metabólico complejo que permite construir energía química a partir de energía solar para su conversión en alimento orgánico. Para ello, utiliza agua, CO₂ y sales minerales. Este proceso se produce en las membranas tilacoidales y consta de dos fases:

1. Fase Luminosa (Fotoquímica)

En esta etapa intervienen el agua y los fotones de la luz (H₂O + NADP → NADPH + O₂). Sucede en las membranas tilacoidales utilizando la clorofila (formada por fitol), aunque también existen pigmentos acompañantes llamados pigmentos antena. En las membranas también se encuentran transportadores electrónicos; la respuesta de cualquier cuerpo físico a la luz es que sus electrones absorben energía y saltan a capas exteriores más energéticas.

2. Fase Oscura

Ocurre en el estroma (espacio entre la membrana interior y los tilacoides). El CO₂ se reduce hasta una triosa usando la energía obtenida de la fase luminosa. Se divide en tres etapas:

• Fijación: El CO₂ se une a la ribulosa fosfatada formando una hexosa que se divide en dos triosas.
• Reducción: Se reducen las moléculas de tres átomos de carbono utilizando ATP y NADPH. Se requiere mucha energía y, como resultado, se produce gliceraldehído.
• Regeneración: Se regenera la ribulosa utilizando gliceraldehído y ATP.

Catabolismo Celular: Rutas de Obtención de Energía

Es una ruta central que comparten todos los seres vivos. Se basa en el catabolismo de los glúcidos y sucede en el hialoplasma, donde la glucosa se transforma en dos piruvatos. Consta de dos etapas:

• Fase preparatoria: No produce energía, sino que la consume.
• Fase oxidativa: Se transforman las triosas en piruvatos, produciendo ATP y NADH.

Tipos de Catabolismo según el destino del piruvato

• Fermentación: Puede ser láctica (se añade una reacción utilizando NADH y se transforma en ácido láctico) o alcohólica (glucosa → piruvato → CO₂ + acetaldehído → alcohol etílico).
• Respiración: Se lleva a cabo en la matriz de las mitocondrias, donde se obtiene energía mediante la degradación completa de los sustratos.

Ciclo de Krebs

Siguiendo en la matriz mitocondrial, el acetil-CoA se incluye en una ruta cíclica. La molécula de CoA se une a la de OAA (oxalacetato) y comienza un ciclo creando la primera molécula estable: el ácido cítrico.

• Primera parte: El acetil-CoA se degrada completamente por oxidaciones, desprendiendo CO₂ y NADH.
• Segunda parte: Se regenera el oxalacetato formando ATP. Al final de la ruta de Krebs, se obtienen moléculas de ATP.