Fotorespiració, Hatch–Slack i metabolisme vegetal

Fotorespiració i ruta de Hatch–Slack

Fotorespiració té lloc quan l’ambient és càlid i sec: els estomes es tanquen (per no perdre H2O) i disminueix l’entrada de CO2, de manera que la relació O2/CO2 augmenta. Aquest increment relatiu d’O2 provoca que la RuBisCO actuï com a oxigenasa, oxidant la ribulosa-1,5-bisfosfat (RuBP) en comptes de fixar CO2; això disminueix la capacitat fotosintètica de la planta (pot reduir-la fins a un 50%).

Solució: plantes C4 i ruta de Hatch–Slack

Les plantes de clima tropical han desenvolupat un procés alternatiu per captar CO2: la ruta de Hatch–Slack (ruta C4). Aquestes plantes fixen el CO2 inicialment a partir de l’àcid fosfoenolpirúvic (PEP) mitjançant l’enzim fosfoenolpiruvat carboxilasa (PEP carboxilasa), i el formen en compostos C4 (per exemple oxalacetat) que es transporten a les cèl·lules de la vaineta del fascicle on s’incorpora al cicle de Calvin.

Quimiosíntesi

Quimiosíntesi: síntesi d’ATP a partir de l’energia alliberada en les reaccions d’oxidació de substrats inorgànics. Només la realitzen certs bacteris (bacteris quimioautòtrofs o quimiolitòtrofs). Els compostos utilitzats provenen sovint de la descomposició de matèria orgànica i els productes finals són substàncies minerals, que poden ser absorbides per les plantes, tancant així el cicle.

Fases de la quimiosíntesi

• 1ª fase: oxidació dels substrats reduïts amb generació d’ATP i NADH (o altres equivalents reductors).
• 2ª fase: fixació del CO2 (segueix el cicle de Calvin). També s’hi pot incorporar nitrogen a partir de nitrats o d’N2 atmosfèric; es sintetitzen compostos orgànics.

Anabolisme heteròtrof

Anabolisme heteròtrof — comú a tots els organismes heteròtrofs — té com a objectiu la producció de macromolècules. Té dues fases principals:

• Biosíntesi de monòmers: obtenció de molècules orgàniques senzilles a partir de precursors.
• Biosíntesi de polímers: formació de molècules orgàniques més grans a partir dels monòmers.

Els precursores poden provenir del catabolisme digestiu, la fotosíntesi o la quimiosíntesi. L’energia prové de la desfosforilació de l’ATP. L’anabolisme és un procés de reducció i, per tant, produeix molècules més grans; són reaccions endotèrmiques.

Anabolisme heteròtrof dels glucids

Hi ha dues fases principals:

• Síntesi de glucosa (gluconeogènesi) i cicle de Cori. Es pot obtenir a partir de l’àcid pirúvic després del catabolisme (i a partir del cicle de Calvin en fotoautòtrofs). En animals es realitza al fetge i al ronyó. Les fonts poden ser de l’activitat animal (glicòlisi, àcids amino, àcid làctic) i en vegetals i microorganismes (glicòlisi, aminoàcids, àcids grassos).
• Síntesi de polímers de glucosa (glicogenogènesi i amilogènesi). Unió de glucoses a través d’enllaços glicosídics; es sintetitzen midó i glicogen.

Glicogenogènesi: transformació de glucosa-6-fosfat a glicogen mitjançant enllaços glicosídics. Es dona al fetge i als músculs. Tenim el glicogen com a reserva de glucosa — quan volem baixar el nivell de glucosa en sang actua la hormona insulina, i quan volem augmentar el nivell de glucosa en sang (i no hem menjat) l’adrenalina i el glucagó s’encarreguen de fer-los pujar (augmentar els nivells).

Amilogènesi: és la síntesi de midó (transforma glucosa-6-fosfat a midó a través d’enllaços glicosídics). Es produeix als plastos dels vegetals. La molècula activadora és l’ATP. (DIBUIX)

Genètica i evolució

Lamarckisme (s. XIX): Lamarck va proposar la primera teoria evolucionista basada en l’herència dels caràcters adquirits. El lamarckisme es basa en:

• Necessitat d’adaptació: si les característiques del medi canvien, les de les espècies també canviaran per adaptar-s’hi.
• Ús i desús de l’òrgan: desenvolupament o atrofia dels òrgans segons la seva utilitat. «La funció fa l’òrgan».

Darwinisme

Darwinisme (Charles Darwin, 1809–1882): viatjà cinc anys amb el Beagle. L’estada més important va ser a les Illes Galápagos, on va observar illes properes amb espècies molt diferents. Conclusions: la selecció natural és el motor de l’evolució. El 1859 va publicar L’origen de les espècies, obra que va revolucionar la ciència.

Classificació i regnes

Antigament es parlava dels 5 regnes, tot i que la classificació ha evolucionat i s’han proposat diferents models (actualment sovint es parla de dominis):

• Animal (Metazoa): pluricel·lular, heteròtrof (digestió interna).
• Vegetal (Metaphyta): pluricel·lular, autòtrof (fotosíntesi).
• Fongs: uni- i pluricel·lulars, heteròtrofs (digestió externa).
• Protists: grup heterogeni que combina característiques de metazoos i metafites; poden ser uni- o pluricel·lulars.
• Moneres: grup tradicional de procariotes (avui reordenat en dominis).

Els dominis

• Eukarya: eucariotes (4 regnes eucariotes tradicionals), unicel·lulars o pluricel·lulars i amb nutrició autòtrofa o heteròtrofa.
• Bacteria: procariotes unicel·lulars amb nutrició autòtrofa i heteròtrofa (digestió externa o altres formes).
• Archaea (arquees): procariotes unicel·lulars amb nutrició autòtrofa i heteròtrofa; diferències moleculars respecte a les bacteris.