Síntesis de Compuestos Nitrogenados y Azufrados

Durante la fase oscura, se reduce el CO2 y también compuestos de nitrógeno y azufre, necesarios para sintetizar aminoácidos con los que formar proteínas. Estas reacciones ocurren en el estroma y utilizan el ATP y el NADPH obtenidos en la fase luminosa.

El nitrógeno es captado desde el suelo en forma de nitrato (NO3–), y tras ser conducido a las zonas fotosintéticas es reducido a NO2– y luego a NH4+ con consumo de 2 NADPH. El NH4+ se une al ácido α-cetoglutárico, con gasto de 1 ATP formándose el ácido glutámico. A partir de este se originan los demás aminoácidos.

El azufre se incorpora en forma de SO42-, se reduce a SO32-, con gasto de NADPH y ATP. Luego se reduce a SH2 con gasto de NADPH.

Factores que Influyen en la Fotosíntesis

Concentración de CO2 ambiental:

El aumento de CO2 incrementa el rendimiento de la fotosíntesis. Cuando se alcanza un valor de asimilación máximo, específico para cada organismo, el rendimiento se estabiliza.

Concentración de O2 ambiental:

Cuando el O2 en el ambiente es muy alto, la eficacia de la fotosíntesis disminuye. La rubisco es una enzima poco selectiva, y el O2 compite con el CO2 para unirse con la ribulosa difosfato. La unión del O2 con la ribulosa difosfato origina una serie de reacciones llamadas fotorrespiración. Cuando las concentraciones de CO2 disminuyen y las de O2 son muy altas domina la fotorrespiración sobre la fotosíntesis. Esto se produce en climas muy secos, en los que los estomas se cierran para no perder agua pero tampoco pueden tomar CO2 y además el O2 aumenta como consecuencia de la fotosíntesis y tampoco puede salir.

Humedad:

La concentración de agua en el suelo y en el ambiente influyen en el rendimiento de la fotosíntesis. Al disminuir la humedad disminuye la fotosíntesis, ya que se cierran los estomas y disminuye la asimilación de CO2.

Temperatura:

El rendimiento fotosintético aumenta con la temperatura, hasta alcanzar un máximo a partir del cual va disminuyendo. El rendimiento máximo coincide con la temperatura óptima de la actividad de las enzimas.

Intensidad luminosa:

El rendimiento de la fotosíntesis aumenta con la intensidad luminosa. El rendimiento se estabiliza según las características de los pigmentos de cada especie.

Fotosíntesis Anoxigénica

La realizan algunas bacterias fotosintéticas, no interviene el agua como dador de electrones, y por tanto no se produce O2. Se utiliza como dador de electrones el sulfuro (SH2), desprendiendo azufre (S) al medio. SH2 —-> S + 2H+ + 2e–

En estas bacterias los pigmentos se encuentran en invaginaciones de la membrana plasmática, llamadas mesosomas.

Esta fotosíntesis se llama anoxigénica ya que no produce O2. La fotosíntesis que llevan a cabo las plantas, las algas y las cianobacterias se llama oxigénica ya que produce O2.

Otras Rutas Metabólicas

Gluconeogénesis:

Para asegurar los niveles de glucosa las células animales la sintetizan a partir de precursores sencillos. Este proceso se llama gluconeogénesis y es una ruta metabólica inversa a la glucólisis. Parte del ácido pirúvico y se produce glucosa. Es un proceso energéticamente desfavorable y se realiza en el hígado y en el riñón.

Biosíntesis de polisacáridos: glucógeno, almidón y celulosa:

Los animales almacenan el exceso de glucosa en forma de glucógeno en las células del hígado y musculares.

El glucógeno: es una molécula ramificada, con enlaces glucosídicos de los tipos α(1-4) y α(1-6).

Las plantas utilizan una parte del gliceraldehído 3-fosfato producido en el ciclo de Calvin para formar glucosa, que luego se unirán para formar almidón. El almidón se guarda en los cloroplastos, convirtiéndose en amiloplastos.

El almidón está formado por dos polisacáridos:

  • La amilosa: formada por cadenas lineales de glucosas unidas por enlace α(1-4) con disposición helicoidal.
  • La amilopectina: formada por moléculas de glucosa unidas por enlace glucosídico α(1-4) con ramificaciones mediante enlaces α(1-6).

La celulosa es el componente básico de las paredes celulares vegetales. Está constituida por cadenas muy largas de glucosa unidas por enlaces β(1-4).

Biosíntesis de aminoácidos:

Los aminoácidos son indispensables para los seres vivos, ya que son las unidades que forman las proteínas. Además son precursores en la síntesis de otras moléculas como coenzimas, pigmentos, hormonas, neurotransmisores.

Sólo las células vegetales y algunos microorganismos pueden producir todos los aminoácidos que necesitan. Los animales sólo pueden sintetizar algunos. Los aminoácidos esenciales son los que no pueden ser sintetizados y son diferentes para cada especie. En la especie humana son nueve los aminoácidos esenciales.

La síntesis de cada aminoácido sigue una ruta metabólica diferente. En la síntesis de todos los aminoácidos se produce una reacción de aminación: se añade un grupo amino a un ácido de 3 a 5 átomos de carbono.