Fundamentos del Metabolismo Celular: Rutas Energéticas y Fotosíntesis

Clasificación del Metabolismo según la Fuente de Carbono y Energía

El metabolismo del ser vivo se clasifica según su fuente de carbono:

• Autótrofo o Litótrofo: Si la fuente de carbono es inorgánica (CO2).
• Heterótrofo u Organótrofo: Si la fuente de carbono es materia orgánica (carbono más o menos reducido, como glucosa, grasa, etc.).

Los seres vivos también necesitan energía, clasificándose según su fuente:

• Fotótrofo (fotosintético): Si la fuente de energía es la luz.
• Quimiótrofo o quimiosintético: Si utilizan la energía química liberada en reacciones de oxidación de moléculas externas.

Criterios de Clasificación según el Aceptor de Electrones y Oxidación

Según la molécula aceptora final de los electrones:

• Fermentación: Si el aceptor es una molécula orgánica, como el ácido pirúvico.
• Respiración: Si la última molécula aceptora es inorgánica:
  • Aeróbica: Si el último aceptor es el oxígeno, convirtiéndose en agua.
  • Anaeróbica: Si el último aceptor es el nitrato, el sulfato, etc., convirtiéndose en nitrito, sulfito, etc.

Según el grado de oxidación de la molécula orgánica inicial:

• Fermentación: Si la oxidación es parcial o incompleta (se obtiene de residuo una molécula todavía orgánica).
• Respiración: Si la oxidación es total o completa (el residuo es inorgánico).

Nota: En realidad, estos dos criterios son equivalentes.

Glucólisis

• Localización: Se realiza en el citoplasma.
• Alcance: La realizan todas las células (excepto algunas bacterias muy concretas).
• Función: Degradación de glucosa u otros azúcares para obtener energía. Es un proceso poco productivo energéticamente y debe ser muy antiguo.
• Balance: 1 molécula de glucosa (6C) → 2 moléculas de ácido pirúvico (3C).
• Rendimiento: 2 ATP + 2 NADH.

Hasta la reacción 4 es una ruta endergónica (hay que aportar energía); sin embargo, a partir de la reacción 6 es exergónica (se obtiene energía). Aunque no se obtiene energía directa, el mayor salto energético exergónico se produce en la reacción 6, donde se genera poder reductor y se aprovecha esa energía para introducir un Pi, que posteriormente producirá ATP por fosforilación a nivel de sustrato.

Ciclo de Krebs

• Localización: Se lleva a cabo en la matriz de la mitocondria.
• Proceso: El acetil-CoA que entra se oxida completamente a CO2.
• Productos: Se obtiene poder reductor (NADH y FADH2), precursores metabólicos (para aminoácidos, monosacáridos, etc.) y energía directa en forma de GTP (similar al ATP), aunque en poca cantidad.
• Mecanismo: El Acetil-CoA (2C) se condensa con el OAA (ácido oxalacético) (4C). Al terminar el ciclo, se regenera el OAA, eliminándose los 2C restantes como dos moléculas de CO2. El CoA no se gasta, solo sirve para activar al acetil.

Tipos de Fotosíntesis

Existen dos tipos principales:

1. Oxigénica: Presente en plantas superiores, algas y cianobacterias. El dador de electrones es el agua y se desprende O2.
2. Anoxigénica: Presente en bacterias purpúreas y verdes del azufre. El dador de electrones es el H2S, por lo que se desprende S en lugar de O2.

Fases de la Fotosíntesis Oxigénica

• Fase luminosa o fotoquímica: Se capta energía luminosa.
• Fase oscura o biosintetizadora: Se sintetiza materia orgánica aprovechando la energía obtenida en la fase anterior.