Un ejemplo de Anabolismo: La fotosíntesis LUZ SOLAR Longitudes de onda de la luz que pueden ser absorbidas por los pigmentos fotosintéticos

Energía luminosa absorbida por los pigmentos fotosintéticos Energía química disponible para la fijación del dióxido de carbono

Energía química almacenada en los hidratos de carbono 5%

Pérdida de energía

Las longitudes de onda de la luz que no son parte del espectro de absorción de los pigmentos fotosintéticos (ej. El color verde). La energía lumínica no absorbida debido a la estructura de las plantas (hojas no orientadas correctamente al sol). Ineficiencias de las reacciones luminosas para convertir la luz en energía química. Ineficiencia de las reacciones metabólicas para la fijación del dióxido de carbono.

Recordemos que… El metabolismo es “El conjunto de

reacciones químicas de síntesis y degradación de sustancias con la finalidad de obtener energía, que será utilizada por la célula para efectuar sus funciones vitales de forma eficaz.”

Una de esas reacciones es el Anabolismo el cual lo definimos como: “Síntesis o elaboración de sustancias complejas a partir de sustancias simples.”

Y como ya sabemos … Se trata de un proceso endergónico porque requiere de energía para llevarse a cabo.

En este caso veremos… A modo de ejemplo la fotosíntesis, (lo que no quiere decir que sea la única reacción anabólica).

Antes de comenzar… Debemos prestar especial atención a reacciones especiales conocidas como reacciones de oxidoreducción y saber que siempre que una molécula se oxida la otra se reduce.

¿Cuándo decimos que una sustancia se reduce o se oxida?

Los átomos que forman las moléculas ganan o pierden electrones durante las reacciones… y por ello se producen movimientos de Protones y electrones entre dichas moléculas.

Cuando una molécula pierde electrones se dice que se oxida. Ej: NADH+H pierde e NAD+ y 2e (reducido)

(oxidado y 2 electrones libres)

Cuando una molécula gana electrones se dice que se reduce. Ej: NAD+ y 2e gana e NADH+H (oxidado y 2 electrones libres)

(reducido)

Fotosíntesis: Definición

Literalmente “síntesis a partir de la luz” es un proceso metabólico mediante el cual la energía de la luz solar es captada y utilizada para convertir el dióxido de carbono (CO2)y el agua (H2O)en hidratos de carbono o azúcares (C6H12 O6) y oxígeno gaseoso (O2).

Es un proceso que ocurre en dos fases o etapas:

fase oscura, fotoindependiente o ciclo de Calvin

¿Dónde se lleva a cabo este proceso? En las células de las plantas se encuentran unas organelas denominadas cloroplastos, y es dentro de los mismos donde ocurre la fotosíntesis.

En los cloroplastos esta el principal pigmento fotosintético llamado clorofila y otros pigmentos accesorios. La función de estos pigmentos es “atrapar” la energía luminosa y utilizarla para formar ATP.

Fases de la fotosíntesis

Fase fotoquímica, ocurre en los tilacoides. Se da la captación de luz por la clorofila y otros pigmentos (que en conjunto reciben el nombre de fotosistemas).La luz provoca efectos en dos moléculas, una es el agua la cual, por hidrólisis, se separa en hidrogeno y el oxígeno (que sale al exterior como gas) liberando electrones; la otra es la clorofila, la cual se oxida y también libera electrones. Los electrones del agua y de la clorofila son captados por moléculas aceptoras las cuales se oxidan y se reducen, es decir, que ganan y pierden electrones, esto hace que los protones entren a través de ellas hacia el interior de los tilacoides y se acumulen.

¿Cuáles son las moléculas aceptoras de electrones? Estas moléculas son: plastoquinona (Pq),citocromos (cit b/f),plastocianina (Pc) y ferredoxina (fd),. El último aceptor es el NADP el cual se reduce a NADPH+H catalizada por una enzima llamada NAPD reductasa. Luego los protones que se acumularon en el interior del tilacoide regresan al estroma a través de una enzima llamada ATPasa formando ATP. El NADPH y el ATP serán utilizados en la siguiente fase.

Fase fotoquímica

Fase biosintética: también conocida como ciclo de Calvin o fase oscura (no debe confundir el nombre, se le llama oscura porque no depende de la luz para ocurrir). Ocurre en el estroma y se la conoce como fijación de CO2 y consta de una serie de reacciones enzimáticas a partir de un compuesto de 5 carbonos se sintetiza otro de 6 gracias al CO2 proveniente del exterior, a los protones retenidos en el NADH+H y a la energía del ATP. Si bien la etapa biosintética puede ocurrir sin presencia de luz, depende de los productos elaborados en la fase clara gracias a la energía lumínica.

Fase biosintética

Fase biosintética (continuación)

En el estroma del cloroplasto el dióxido de carbono se agrega a un compuesto de 5 carbonos, el compuesto de 6 carbonos resultante se divide en dos compuestos de 3 carbonos, una parte de estos quedan en el cloroplasto y forman almidón, que es la forma en la que las plantas reservan azúcares, mientras que la parte restante sale hacia el citosol para que la célula elabore sacarosa que es una molécula formada por glucosa y fructosa.

Ciclo de Calvin Algunas de las moléculas de 3 cabonos se utilizan para elaborar almidón y otras son exportadas al citosol donde serán utilizadas para la síntesis de sacarosa.

Dióxido de carbono ingresa al estroma del cloroplasto…

Utiliza los protones del NADH+H y el ATP

Forma un compuesto inestable de 6 carbonos el cual se divide en dos moléculas de 3 carbonos

La fórmula general de la fotosíntesis sería: 6 CO2 + 6 H2O + 18 ATP + Luz = C6H12 O6 + 6 O2 + 18 ADP + 18 Pi

Es decir, 6 moléculas de dióxido de carbono + 6 moléculas de agua + 18 ATP dará como productos, una molécula de glucosa + 6 moléculas de oxígeno + 18 ADP y 18 fósforo inorgánico