Sí
la mayoría de los organismos no se alimentan directamente de glucosa. ¿cómo
obtienen energía a partir de las grasas o proteínas?. La respuesta está en que
el ciclo de Krebs es un gran nudo del metabolismo energético. Otras sustancias
alimenticias son degradadas y convertidas en moléculas capaces de ingresar al
ciclo.
Las
grasas se desdoblan en sus componentes glicerol y ácidos grasos. Estos últimos
son fraccionados en fragmentos de dos carbonos e introducidos en el ciclo de
Krebs como acetil CoA.
Las
proteínas se degradan a aminoácidos, estos son desaminados (se les eliminan los
grupos amino) y el esqueleto de carbonos se convierte en un grupo acetilo,
ingresando al ciclo de Krebs. Los grupos amino si no se utilizan, se excretan
como urea u otros desechos nitrogenados.
En
el afán de analizar detenidamente cada paso de las reacciones metabólicas de
fotosíntesis y respiración, perdemos la noción de estos procesos globalmente.
En
la fotosíntesis, la energía lumínica se convierte en química y se fija carbono
en compuestos orgánicos.
Los
fotosintetizadores o autótrofos elaboran hidratos de carbono a partir de CO2
y agua y liberan O2 a la atmósfera. Son estos organismos los que
mantienen estables las concentraciones de CO2, y O2
atmosféricos.
En
la respiración aeróbica los compuestos orgánicos son degradados a CO2 y H2O con
la concomitante producción de energía química bajo la forma de ATP.
FOTOSÍNTESIS
En
la primera etapa o etapa lumínica, la energía del sol es captada por la
clorofila y otros pigmentos accesorios, provocando una serie de reacciones de
óxido--reducción que propulsan la síntesis de ATP; la reducción de la coenzima
NADP a NADPH y la oxidación de moléculas de H2O liberando O2
al medio. En la siguiente etapa o ciclo de Calvin el NADPH y el ATP (productos
de la anterior etapa) se utilizan para reducir al CO2 que el vegeta1
toma del medio, a carbono orgánico. Si falta alguno de estos sustratos, el
proceso se detiene.
Son
necesarias 6 vueltas al c1clo para formar una molécula de glucosa partir de 2
moléculas de PGAL.
Este compuesto también se puede
utilizar como material inicial para elaborar otros compuestos orgánicos que la
célula necesita.
RESPIRACIÓN
La
oxidación de la glucosa es una fuente principal de energía en la mayoría de las
células.
La
primera fase de este proceso es la glucólisis, en la cual la molécula de
glucosa (6C), se escinde en dos moléculas de ácido pirúvico (3C). Este paso
produce un rendimiento neto de 2 moléculas de ATP y dos moléculas de NADH.
La
segunda fase de la degradación de la glucosa es la respiración aeróbica que
ocurre en tres etapas: ciclo de Krebs, transporte de electrones y fosforilación
oxidativa.
En ausencia de O2 el ácido
pirúvico de la glucólisis se convierte en etanol o ácido láctico mediante
fermentación. En el curso de la respiración las moléculas de ácido pirúvico se
fraccionan en grupos acetilos; los cuales ingresan al ciclo de Krebs. En este
ciclo los grupos acetilos se oxidan por completo a CO2, se reducen
cuatro aceptores de electrones (tres NAD+ y Un FAD) y se forma GTP.
La
etapa final de la respiración es el transporte de electrones y la fosforilación
oxídativa (se dan acopladamente). En este paso intervienen una cadena de
transportadores de electrones que transportan los electrones de alta energía
aceptados por el NADH y el FADH2 viajando cuesta abajo hacia el oxígeno.
En
tres puntos de su descenso por toda la cadena transportadora, se liberan
grandes cantidades de energía que propulsan el bombeo de protones hacía el
espacio intermembranoso de la mitocondria. Esto crea un gradiente
electroquímico a través de la membrana interna. Cuando los protones atraviesan
el complejo ATP sintetasa hacia la matriz, la energía liberada se utiliza para
sintetizar moléculas de ATP. Este mecanismo por el cual se cumple la
fosforilación oxidativa se conoce como hipótesis quimiosmótica.
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