El ATP
El ATP la molécula que interviene en todas las intercambios
de energía que se llevan a cabo en las células. El ATP está formado por
adenina, ribosa y tres grupos fosfatos, contiene enlaces de alta energía entre
los grupos fosfato; al romperse dichos enlaces se libera la energía almacenada.
En la mayoría de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP (adenosín
difosfato), rompiéndose un solo enlace y quedando un grupo fosfato libre, que
suele transferirse a otra molécula en lo que se conoce como fosforilación; sólo
en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP (adenosín
monofosfato) + 2 grupos fosfato. El sistema ATP <—-> ADP es el sistema
universal de intercambio de energía en las células. Los procesos celulares que
llevan a la obtención de energía (medida en moléculas de ATP) son la
fotosíntesis y la respiración celular
La Fotosíntesis
La fotosíntesis es la conversión de energía luminosa en
energía química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP) la primera
molécula en la que queda almacenada esa energía química. Los orgánulos
citoplasmáticos encargados de la realización de la fotosíntesis son los
cloroplastos.
El cloroplasto:
Orgánulos que usan la energía solar para
impulsar la formación de ATP y NADH, compuestos utilizados con posterioridad
para el ensamblaje de azúcares y otros compuestos orgánicos. Al igual que las
mitocondrias, cuentan con su propio ADN y posiblemente se hayan originado como
bacterias simbióticas intracelulares.
Fases De La
Fotosíntesis
- Fase
luminosa:
La energía luminosa que absorbe la clorofila se transmite a
los electrones externos de la molécula, los cuales escapan de la misma y
producen una especie de corriente eléctrica en el interior del cloroplasto al
incorporarse a la cadena de transporte de electrones. Esta energía puede ser
empleada en la síntesis de ATP mediante la fotofosforilación, y en la síntesis
de NADPH. Ambos compuestos son necesarios para la siguiente fase o Ciclo de Calvin,
donde se sintetizarán los primeros azúcares que servirán para la producción de
sacarosa y almidón. Los electrones que ceden las clorofilas son repuestos
mediante la oxidación del H2O, proceso en el cual se genera el O2
que las plantas liberan a la atmósfera
- Fase
Oscura:
Fase oscura o biosintética:
En la fase oscura, que tiene lugar en la matriz o estroma
de los cloroplastos, tanto la energía en forma de ATP como el NADPH que se
obtuvo en la fase fotoquímica se usa para sintetizar materia orgánica por medio
de sustancias inorgánicas. La fuente de carbono empleada es el dióxido de
carbono, mientras que como fuente de nitrógeno se utilizan los nitratos y
nitritos, y como fuente de azufre, los sulfatos.
En el estroma del cloroplasto, el dióxido de carbono
atmosférico se une a la pentosa ribulosa-1,5-bisfosfato, gracias a la enzima
RuBisCO, y origina un compuesto inestable de seis carbonos, que se descompone
en dos moléculas de ácido-3-fosfoglicérico. Se trata de moléculas constituidas
por tres átomos de carbono, por lo que las plantas que siguen esta vía
metabólica se llaman C3.
Por medio del consumo de ATP y del NADPH obtenidos en la
fase luminosa, el ácido 3-fosfoglicérico se reduce a gliceraldehído 3-fosfato.
Éste puede seguir dos vías, consistiendo la primera de ellas en regenerar la
ribulosa 1-5-difosfato o bien, servir para realizar otro tipo de biosíntesis:
el que se queda en el estroma del cloroplasto comienza la síntesis de
aminoácidos, ácidos grasos y almidón. El que pasa al citosol origina la glucosa
y la fructosa, que al combinarse generan la sacarosa mediante un proceso
parecido a la glucólisis en sentido inverso.
La regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato se lleva a
cabo a partir del gliceraldehído 3-fosfato, por medio de un proceso complejo
donde se suceden compuestos de cuatro, cinco y siete carbonos, semejante a
ciclo de las pentosas fosfato en sentido inverso (en el ciclo de Calvin, por
cada molécula de dióxido de carbono que se incorpora se requieren dos de NADPH
y tres de ATP).
Síntesis de compuestos orgánicos nitrogenados: gracias al
ATP y al NADPH obtenidos en la fase luminosa, se puede llevar a cabo la
reducción de los iones nitrato que están disueltos en el suelo en tres etapas.
La Respiración Celular
Es el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en la mayoría de
las células. También es el conjunto de reacciones químicas mediante las cuales
se obtiene energía a partir de la degradación de sustancias orgánicas, como los
azúcares y los ácidos principalmente. Comprende dos fases:
Se oxida la glucosa (azúcar) y no
depende del oxígeno, por lo que recibe el nombre de respiración anaeróbica y
glucolisis, reacción que se lleva a cabo en el citoplasma de la célula.
Se realiza con la intervención del oxígeno y recibe el nombre de
respiración aeróbica o el ciclo de Krebs y se realiza en estructuras especiales
de las células llamadas mitocondrias. Tanto que es una parte del metabolismo,
concretamente del catabolismo, en el cual la energía contenida en distintas
biomoléculas, como los glúcidos (azúcares, carbohidratos), es liberado de
manera controlada.
Respiración anaeróbica:
La respiración anaeróbica es un proceso biológico de oxidorreducción de
azúcares y otros compuestos. Lo realizan exclusivamente algunos grupos de
bacterias.
En la respiración anaeróbica no se usa oxígeno sino para la misma
función se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato. No hay que
confundir la respiración anaeróbica con la fermentación, aunque estos dos tipos
de metabolismo tienen en común el no ser dependiente del oxigeno.
Todos los posibles aceptores en la respiración anaeróbica tienen un
potencial de reducción menor que el O2, por lo que se genera menor
energía en el proceso.
Glucólisis:
También denominado glicólisis, es la secuencia metabólica en la que se
oxida en la glucólisis, cuando hay ausencia de oxígeno, la glucólisis es la
única vía que produce ATP en los animales.
Está presente en todas las formas de vías actuales. Es la primera parte
del metabolismo energético y en las células eucariotas en donde ocurre el
citoplasma.
Por lo tanto es una secuencia compleja de reacciones que se efectúan en
el citosol de una célula mediante las cuales una molécula de glucosa se
desdobla en dos moléculas de acido pirúvico. De manera que la glucolisis consta
de dos pasos principales:
- Activación
de la glucosa.
- Producción de energía
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