Procesos Clave del Metabolismo Celular: Fotosíntesis, Fermentación y Respiración Aeróbica

Metabolismo Celular: Rutas Bioquímicas Esenciales

Fases de la Fotosíntesis

Fase Lumínica (Dependiente de la Luz)

El sol actúa como catalizador. La energía solar activa la clorofila, iniciando dos procesos simultáneos:

1. Fotólisis del Agua: Se rompe la molécula de agua (H₂O), liberando oxígeno (O₂). El hidrógeno restante es transportado por el NADP⁺, formando NADPH (un compuesto inestable).
2. Fosforilación: Se adiciona ácido fosfórico, formando ATP.

El ATP y el NADPH son utilizados como la energía necesaria en la fase oscura.

Fase Oscura (Ciclo de Calvin)

El dióxido de carbono (CO₂) se une con la ribulosa difosfato (RuDP), un azúcar de 5 carbonos. Esta unión forma un compuesto inestable de 6 carbonos. El ATP almacenado divide este compuesto, resultando en dos moléculas de ácido fosfoglicérico (PGA) de 3 carbonos cada una.

El PGA se combina con el hidrógeno transportado por el NADPH, formando el fosfogliceraldehído (PGAL). Este es el primer compuesto estable de la fase.

Cuando el PGAL se oxida, se divide:

• Una parte regenera el RuDP (el segundo compuesto estable).
• Otra parte forma la glucosa (el tercer compuesto estable).

Fermentación

La fermentación es un proceso que ocurre cuando la glucosa se desdobla en ausencia de oxígeno. Inicia con la glucólisis (ruptura del azúcar) mediante 2 moléculas de ATP. Se producen 2 moléculas de ácido pirúvico (de 3 carbonos).

La ganancia bruta de ATP es de 4, pero la ganancia neta es de 2 ATP. Esto da lugar a diferentes procesos:

• Fermentación Alcohólica: A través de la levadura, se produce alcohol etílico y se libera dióxido de carbono (CO₂).
• Fermentación Láctica: Ocurre en el tejido, produciendo ácido láctico.
• Fermentación Acética: Se da a través de bacterias, produciendo ácido acético y liberando dióxido de carbono.

Respiración Aeróbica

Pasos de la Respiración Aeróbica

La respiración aeróbica comienza con la glucólisis, que produce ácido pirúvico (utilizando 2 moléculas de ATP).

Posteriormente, se da la formación del Acetil-CoA: se libera 1 carbono (como CO₂) y queda un grupo acetilo de 2 carbonos, que se une a la Coenzima A (CoA). El Acetil-CoA es crucial, ya que forma lípidos y proteínas, y da inicio al ciclo.

Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico)

El ciclo inicia con el ácido oxalacético (4 carbonos), que se une al Acetil-CoA, formando el ácido cítrico (6 carbonos).

A continuación, se suceden las siguientes transformaciones:

1. Se libera 1 carbono y 1 hidrógeno, formando el ácido alfa-cetoglutárico.
2. Se libera 1 hidrógeno y 1 carbono, formando el ácido succínico (4 carbonos).
3. Se libera 1 hidrógeno, formando el ácido fumárico (4 carbonos).
4. Se libera otro hidrógeno, regenerando el ácido oxalacético.

En total, en este ciclo se liberan 4 hidrógenos (por vuelta), sumando un total de 8 hidrógenos transportados.

Otros Componentes Bioquímicos

Pigmentos

• Cloroplasto: Produce el color verde (clorofila).
• Leucoplasto: Forma el color blanco (almacenamiento de almidón).
• Cromoplasto: Responsable del color rojo.
• Carotenoide: Pigmento que varía del amarillo al rojo.

Experimento de Calvin

Melvin Calvin utilizó marcadores de isótopos radiactivos para rastrear el carbono y, de esa manera, logró demostrar la salida del oxígeno (o el proceso de la fase oscura).