Fermentaciones

En el mundo de los microorganismos (levaduras y bacterias) nos encontramos una enorme variedad de rutas fermentativas de muy diversa índole. En muchas ocasiones estas rutas nos producen sustancias muy familiares para nuestra vida cotidiana y de gran importancia dietética, tales como las bebidas alcohólicas y los derivados lácteos.

Cuando el catabolismo se realiza en condiciones anaeróbicas, es decir cuando el último aceptor de hidrógenos o electrones no es el oxígeno, sino una molécula orgánica sencilla, las rutas de degradación de la glucosa se llaman fermentaciones.
En un mismo organismo pluricelular pueden darse rutas aeróbicas o anaeróbicas, según las condiciones ambientales de la célula. Por ejemplo, la célula muscular puede funcionar con oxígeno hasta que éste llega con dificultad al tejido. Trabaja entonces en condiciones anaerobias produciendo ácido láctico.

Oxidación de los ácidos grasos

En los seres vivos las grasas tienen una gran importancia como combustibles orgánicos por su alto valor calórico: la degradación de un gramo de grasa puede dar 9,5 Kcal mientras que los glúcidos aportan 4,2 Kcal por gramo.

Los ácidos grasos son moléculas que suponen importantes depósitos de energía para la célula. En un primer término los triglicéridos deben ser hidrolizados en el citoplasma por la acción de las lipasas,originándose glicerol y sus correspondientes ácidos grasos. Los ácidos grasos inmediatamente son degradados en la mitocondria en la ß-oxidación y el glicerol pasa a la ruta catabólica glucolítica.
Antes de ser oxidados, los ácidos grasos reaccionan con acetil-CoA en la membrana de la mitocondria. Una vez han penetrado en la matriz mitocondrial, los ácidos grasos se degradan secuencialmente eliminando dos carbonos en cada vuelta del ciclo de la llamada Hélice de Lynnen.

Los fotosistemas

Los cloroplastos agrupan en su interior a unas trescientas moléculas más de clorofila de las que verdaderamente se necesitan para la fotosíntesis.Todas ellas actúan como un fotosistema o unidad fotosintética, pero sólo una de ellas (la clorofila del centro de reacción) actúa como transferente de electrones. La estructura de funcionamiento es compleja y las moléculas contienen una antena y un centro de reacción.

El anabolismo

La construcción de biomoléculas propias exclusivas sólo pueden llevarla acabo los seres vivos a base de capturar determinadas sustancias del medio en que viven. En muchos seres vivos la nutrición solo puede realizarse mediante la ingestión de otros seres vivos.
Nuestra vida en el planeta tierra depende de la función de unos seres vivos muy especiales, que son capaces de fabricar su propia materia a partir de la luz. Se trata de plantas verdes y algas que realizan la fotosíntesis. Los organismos fotosintéticos utilizan la luz del sol y transforman su energía luminosa en energía para formar glúcidos y otras moléculas orgánicas. Estas moléculas orgánicas forman sus tejidos que sirven de alimento a los seres vivos no fotosintetizadores.

Pigmentos, fotosistemas y fotosíntesis

La fotosíntesis permite que las células capten la energía luminosa del sol y la transformen en energía química, la única energía útil para cualquier ruta metabólica. La energía es aprovechada para la síntesis de moléculas y la que no se utiliza se almacena en moléculas energéticas. El proceso de transformación de energía del sol en energía química se realiza en los cloroplastos.
Para que la energía de la luz sirva para algo en el ser vivo, debe ser capturada por moléculas que sean capaces de absorberla. Estas sustancias que capturan la luz se llaman pigmentos y se encuentran en los tilacoides de los cloroplastos. Contienen un cromatóforo o grupo químico capaz de absorber la luz de distintas longitudes de onda del espectro visible. Estos pigmentos pueden ser: clorofilas (a y b), xantofilas, carotenoides, etc.

Fase luminosa de la fotosíntesis

La fase luminosa o fotoquímica puede presentarse en dos modalidades: con transporte acíclico de electrones o con transporte cíclico de electrones. En la acíclica se necesitan los dos fotosistemas el I y el II. En la cíclica sólo el fotosistema I.

La fase luminosa acíclica se inicia con la llegada de fotones al fotosistema II. Excita a su pigmento diana P680 que pierde tantos electrones como fotones absorbe. Tras esta excitación existe un paso continuo entre moléculas capaces de ganar y perder esos electrones.
Pero para reponer los electrones que perdió el pigmento P680 se produce la hidrólisis de agua (fotolisis del agua), desprendiendo oxígeno. Este proceso se realiza en la cara interna de la membrana de los tilacoides.
Por último, los electrones son introducidos en el interior del tilacoide por el citocromo b-f y crean una diferencia de potencial electroquímico (hipótesis quimiosmótica de Mitchell) a ambos lados de la membrana. Esto hace salir protones através de las ATP sintetasas con la consiguiente síntesis de ATP que se acumula en el estroma (fosforilación del ADP).
Por otro lado los fotones también inciden en el PSI; la clorofila P700 pierde dos electrones que son captados por aceptores sucesivos. Los electrones que la clorofila pierde son repuestos por la Plastocianina que lo recibe del citocromo b-f. Al final los electrones pasan a la enzima NAD Preductasa y se forma NADPH (fotorreducción del NADP).
En la fase luminosa cíclica sólo interviene el PSI, creándose un flujo o ciclo de electrones que, en cada vuelta, da lugar a síntesis de ATP. No hay fotolisis del agua y tampoco se genera NADPH, ni se desprende oxígeno. Su finalidad es generar más ATP imprescindible para realizar la fase oscura posterior.

El ciclo de Calvin

La síntesis de compuestos de carbono es un ciclo complejo. En él intervienen muchos metabolitos intermediarios que, al final, fijan el dióxido de carbono atmosférico, -introducido en el vegetal por los estomas de las hojas-, a compuestos existentes en el estroma del cloroplasto y que conducen a la síntesis de materia orgánica compleja (pentosas, hexosas, disacáridos, almidón, ácidos grasos y aminoácidos).

Fase ocura de la fotosíntesis

En la fase biosintética se usa la energía (ATP y NADPH), obtenidos en la fase luminosa para sintetizar materia orgánica a partir de inorgánica. La fuente de carbono es el CO₂, la fuente de nitrógeno son los nitratos y nitritos y la de azufre los sulfatos.
El proceso de síntesis de compuestos de carbono fue descubierta por Melvin Calvin y por ello se llama el ciclo de Calvin.

La quimiosintesis

En la quimiosíntesis, al igual que en la fotosíntesis, se pueden distinguir dos fases: en la primera se obtiene ATP y NADH y en la segunda esas moléculas energéticas y coenzimas se utilizan para sintetizar compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas.

Factores que influyen en la fotosíntesis

En el rendimiento de la fotosíntesis influyen diversos factores: la temperatura, la concentración de dióxido de carbono, la concentración de oxígeno, la intensidad luminosa, la falta de agua, el tiempo de iluminación y el color de la luz.

La quimiosíntesis consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende de determinadas sustancias inorgánicas en las reacciones de oxidación. Los organismos que realizan estos procesos se denominan quimioautótrofos. Todos son bacterias. Son microorganismos que cierran los ciclos biogeoquímicos, posibilitando la vida en el planeta y devolviendo al sustrato las sustancias procedentes de la oxidación de materia de descomposición de los organismos muertos. De este modo, los restos de los seres vivos se transforman en sales minerales de nitrógeno o azufre que pueden ser de nuevo absorbidas por los vegetales.

Enlaces: El carbono, base de la vida I

Fuente:Copia literal del Proyecto Biosfera del Ministerio de Educación -Gobierno de España. 2º de Bachillerato. Presentación propia.

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