Metabolismo Celular: Anabolismo Autótrofo, Heterótrofo y Fotosíntesis

Anabolismo: Síntesis de Moléculas Complejas

El anabolismo es el conjunto de procesos metabólicos que permiten la obtención de moléculas complejas a partir de otras más sencillas dentro del metabolismo celular. Se distinguen dos tipos principales de anabolismo:

1. Anabolismo Autótrofo

Consiste en la síntesis de materia orgánica a partir de materia inorgánica. Incluye dos procesos fundamentales:

• Fotosíntesis: Utiliza la energía solar para sintetizar materia orgánica.
• Quimiosíntesis: Emplea la energía liberada en reacciones químicas para sintetizar materia orgánica.

2. Anabolismo Heterótrofo

Se refiere a la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras moléculas orgánicas más sencillas. Un ejemplo clásico es la glucogenogénesis, la síntesis de glucógeno.

Es importante destacar que el anabolismo heterótrofo es común a todas las células. Incluso las células autótrofas, después de obtener sustancias orgánicas sencillas mediante la fotosíntesis o la quimiosíntesis, realizan la síntesis de moléculas más complejas a partir de las obtenidas previamente. Por ejemplo, la síntesis de almidón a partir de glucosa.

Fotosíntesis: Captura de Energía Solar para la Vida

La fotosíntesis es un proceso anabólico autótrofo que permite la síntesis de materia orgánica utilizando la energía solar para fijar el CO₂ atmosférico y los nitratos del suelo. La ecuación global del proceso es la siguiente:

6CO₂ + 6H₂O --(Luz Solar)(Pigmentos)--> C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Pigmentos Fotosintéticos

En el proceso de la fotosíntesis intervienen los pigmentos fotosintéticos, entre los que destacan:

• Clorofila: Se localiza en la membrana de los tilacoides, dentro de los cloroplastos. Las moléculas de clorofila se agrupan formando fotosistemas.
• Fotosistemas: Cada fotosistema contiene un centro de reacción y un conjunto de moléculas antena. Las moléculas antena captan la energía de la luz y la transmiten al centro de reacción, que se excita y libera dos electrones (e^-).
• Carotenoides: Otros pigmentos importantes, como los carotenos, formados por ocho moléculas de isopreno.

Fases de la Fotosíntesis

La fotosíntesis se desarrolla en dos fases principales:

Fase Fotoquímica (Fase Luminosa)

• Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos.
• Se trata de un proceso redox en el que los electrones del agua pasan por distintas sustancias hasta llegar al NADP⁺, que se reduce a NADPH (poder reductor).
• Los electrones fluyen en contra del potencial redox de estas moléculas, por lo que necesitan ser activados por la luz solar.
• Durante el recorrido, los electrones fluyen a favor del gradiente en un punto, liberando energía que se utiliza para bombear protones al interior del tilacoide.
• Estos protones salen de forma pasiva a través de las ATP-sintasas, generando ATP mediante un proceso llamado fotofosforilación.
• El agua cede electrones al fotosistema II, donde son activados por la luz.
• Estos electrones pasan, a través de una cadena de transporte, al fotosistema I, donde son nuevamente activados por la luz solar.
• El fotosistema I los transfiere a la ferredoxina y esta al NADP⁺, formando NADPH.
• El ATP y el NADPH generados son esenciales para la fase biosintética, donde se fija el CO₂ atmosférico.
• El oxígeno liberado a la atmósfera durante la fotosíntesis proviene del agua.
• En células procariotas, no se produce oxígeno, ya que el dador de protones y electrones no es el agua, sino otras moléculas como el H₂S, acumulándose azufre (S).

Fotosíntesis Cíclica y Acíclica

El proceso descrito anteriormente se denomina fotosíntesis acíclica, ya que los electrones no siguen un ciclo en su recorrido. Existe una variante llamada fotosíntesis cíclica, en la que los electrones de la ferredoxina pasan directamente al citocromo b, generando ATP. Este proceso es puramente energético.

Fase Biosintética (Fase Oscura)

En esta fase se utiliza el ATP y el NADPH producidos en la fase fotoquímica para fijar el CO₂ atmosférico y sintetizar moléculas orgánicas. Se lleva a cabo en el estroma del cloroplasto y no requiere luz directamente.