ATP: Intermediario Energético

Las células de las plantas necesitan de energía, pero no siempre pueden obtenerla directamente de las reservas en forma de biomoléculas, como las grasas, el glucógeno o el almidón. El mecanismo para obtener energía de estas biomoléculas es lento, por lo que existen moléculas que funcionan como intermediarios energéticos. Esta es la función que cumplen los nucleótidos, siendo el adenosín trifosfato (ATP) uno de los más conocidos.

El ATP no actúa como depósito de energía química, sino como transportador de esta energía.

Las Enzimas: Catalizadores Biológicos

Las enzimas son catalizadores biológicos que ayudan a las células a realizar sus reacciones de forma coordinada.

Características de las Enzimas:

  • Son proteínas.
  • Actúan en pequeñas cantidades.
  • Son muy efectivas.
  • Son específicas para una reacción determinada.

Sin las enzimas, los procesos vitales serían demasiado lentos. Un ejemplo es la descomposición del agua oxigenada en agua y oxígeno.

Fotosíntesis y Alimentación

La mayoría de los organismos autótrofos obtienen sus nutrientes mediante la fotosíntesis, un proceso realizado en plantas, bacterias y algas.

A nivel celular, la fotosíntesis es un proceso anabólico que se produce en los cloroplastos de los organismos fotosintéticos. Durante este proceso, la energía lumínica se transforma en energía química.

Aunque inicialmente se produce glucosa, la fotosíntesis permite obtener los diferentes compuestos que la célula utiliza en su metabolismo.

A diferencia de los autótrofos, los organismos heterótrofos incorporan nutrientes del exterior a través de la ingesta o absorción de materia orgánica proveniente de otros seres vivos.

La Fotosíntesis: Obtención de Materia

Durante la fotosíntesis ocurren dos transformaciones cruciales: la conversión de energía lumínica en energía química (etapa fotoquímica) y la transformación de materia inorgánica en orgánica (etapa biosintética). Además, se produce un producto de desecho esencial para la vida en nuestro planeta: el oxígeno.

Los únicos organismos capaces de realizar la fotosíntesis son las plantas, las algas y algunas bacterias. Todos ellos son autótrofos, al igual que sus células.

La Etapa Fotoquímica o Etapa Clara

Esta etapa ocurre en los tilacoides, estructuras especiales dentro de los cloroplastos, y se caracteriza por:

  • Transformación de la energía lumínica: La energía lumínica es absorbida por los pigmentos fotosintéticos en los fotosistemas. Los electrones de estos pigmentos se excitan y”salta” a un nivel superior de energía, lo que impulsa la fotólisis del agua.
  • Fotólisis del agua: Los fotosistemas recuperan los electrones perdidos oxidando el agua.
  • Cadena de transporte de electrones: Los electrones liberados son transportados por proteínas de membrana hasta llegar al fotosistema II, donde la enzima NADP reductasa los utiliza para convertir NADP+ en NADPH.
  • Síntesis de ATP: La acumulación de protones en el interior de los tilacoides genera un gradiente electroquímico. La membrana tilacoidal posee la enzima ATP sintetasa, que permite el retorno de los protones a la matriz del cloroplasto. La energía liberada en este proceso se utiliza para sintetizar ATP a partir de ADP.

La Etapa Biosintética o Ciclo de Calvin

Esta etapa ocurre en la matriz del cloroplasto y consiste en una serie de reacciones químicas:

  • Carboxilación: La enzima ribulosa 1,5-bifosfato carboxilasa cataliza la fijación del dióxido de carbono a una molécula de cinco carbonos. La molécula resultante de seis carbonos se rompe en dos moléculas de tres carbonos llamadas 3-fosfoglicerato.
  • Reducción: Una molécula de ATP, proveniente de la etapa fotoquímica, participa en la fosforilación del 3-fosfoglicerato. Esta molécula se reduce a gliceraldehído 3-fosfato, mientras que la coenzima NADPH se oxida a NADP+. El gliceraldehído 3-fosfato se utiliza para sintetizar glucosa y otras moléculas orgánicas.
  • Regeneración: El ciclo se completa con la regeneración de la molécula inicial de cinco carbonos, lo que permite que el ciclo continúe. Este proceso requiere otra molécula de ATP.