Glucólisis, ciclo de Krebs y ciclo de Calvin: procesos metabólicos celulares

Resumen

El texto explica tres procesos metabólicos fundamentales de la célula: la glucólisis, que degrada la glucosa hasta piruvato; el ciclo de Krebs, que oxida el acetil-CoA en la mitocondria y genera coenzimas reducidas; y el ciclo de Calvin, que fija el CO₂ en el cloroplasto de las plantas. Se describen también la fotorrespiración y las diferencias entre plantas C₃ y C₄.

Puntos clave

La glucólisis es una ruta lineal de diez reacciones que transforma una molécula de glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico.
El ciclo de Krebs se desarrolla en la matriz mitocondrial, salvo el complejo succinato-deshidrogenasa, que está en la membrana interna.
Cada molécula de acetil-CoA oxidada en el ciclo de Krebs produce tres NADH, un FADH₂ y un GTP.
El acetil-CoA puede proceder de la glucosa, de los ácidos grasos o de los aminoácidos.
El ciclo de Calvin fija el CO₂ atmosférico en el estroma del cloroplasto mediante la enzima RUBISCO sobre la RuBP.
Sintetizar una molécula de glucosa a partir de seis CO₂ requiere 18 ATP y 12 NADPH.
Las plantas C₄ poseen un sistema distinto de fijación del CO₂ que reduce la pérdida de eficacia causada por la fotorrespiración.

Ponte a prueba

Glucólisis: La Ruptura Inicial de la Glucosa

La Glucólisis (del griego lýsis, que significa 'descomposición') consiste en la ruptura de la glucosa mediante una ruta metabólica lineal de diez reacciones, catalizadas por enzimas, mediante las cuales una molécula de glucosa es degradada en el etanol para formar dos moléculas de ácido pirúvico (piruvato).

Ciclo de Krebs: El Corazón del Metabolismo Oxidativo

El Ciclo de Krebs, conocido también como Ciclo del Ácido Cítrico o Ciclo de los Ácidos Tricarboxílicos (CAT o TCA), consta de una serie de reacciones en las cuales los dos átomos de carbono del ácido acético se oxidan totalmente para formar dos moléculas de CO₂.

El Acetil-CoA que inicia este ciclo puede proceder de la oxidación de la glucosa, pero también de la oxidación de los ácidos grasos (que veremos más adelante) o de los aminoácidos, por lo que constituye una verdadera encrucijada en las rutas del metabolismo celular.

Cada molécula de ácido acético que es oxidada en el Ciclo de Krebs permite formar tres moléculas de NADH, una de FADH₂ y una de GTP, un nucleótido que es equivalente en energía al ATP.

Las reacciones del Ciclo de Krebs se desarrollan en la matriz de la mitocondria, compartimento celular en el que se localizan los animales que controlan este importante proceso, excepto el complejo succinato-deshidrogenasa, que se encuentra insertado en la membrana interna de las mitocondrias. Las moléculas que forman el Ciclo de Krebs participan también en otros procesos metabólicos y pueden ser repuestas cuando es necesario por medio de las llamadas reacciones anapleróticas.

Ciclo de Calvin: La Fijación del Carbono en Plantas

El Ciclo de Calvin es un proceso de fijación y reducción del CO₂ atmosférico que se realiza en el estroma del cloroplasto.

Este proceso se inicia con la fijación del CO₂ a una pentosa especial, la ribulosa-1,5-bifosfato (RuBP). Esta reacción es catalizada por la enzima ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa oxigenasa (RUBISCO). Cuando la concentración de CO₂ es baja, esta enzima puede catalizar también la unión de O₂ a la RuBP en un proceso denominado fotorrespiración. En las plantas conocidas como C₃, en referencia a la formación de moléculas de tres átomos de carbono, este es el único mecanismo de fijación del CO₂; pero otras plantas, a las que se conoce como plantas C₄, tienen un sistema distinto de fijación del CO₂ para evitar la pérdida de eficacia provocada por la fotorrespiración.

La síntesis de una molécula de glucosa o de fructosa a partir de seis moléculas de CO₂ requiere el consumo de 18 moléculas de ATP y 12 de NADPH.

Preguntas frecuentes

¿Dónde se desarrollan las reacciones del ciclo de Krebs?

Se desarrollan en la matriz de la mitocondria. La excepción es el complejo succinato-deshidrogenasa, que está insertado en la membrana interna mitocondrial.

¿Qué es la fotorrespiración?

Es un proceso que ocurre cuando la concentración de CO₂ es baja: la RUBISCO puede unir O₂ a la RuBP en lugar de CO₂. Reduce la eficacia de la fijación de carbono.

¿Qué diferencia a las plantas C₄ de las C₃?

Las plantas C₃ solo tienen el mecanismo de fijación de CO₂ del ciclo de Calvin. Las plantas C₄ tienen un sistema distinto de fijación que evita la pérdida de eficacia por fotorrespiración.