LAS ENZIMAS:

LAS ENZIMAS:son generalmente proteÃ-nas que catalizan de forma especÃ-fica determinadas reacciones
bioquÃ-micas uniéndose a una molécula o metabolito que se va a transformar, la cual recibe el nombre
de sustrato. La región de la enzima donde se acomoda el sustrato es el centro activo, implica un
reconocimiento estérico relacionado con la forma y el volumen del propio sustrato. Las enzimas se
comportan como cualquier otro catalizador en cuanto a que:−disminuye la energÃ-a de activación.−no
cambian el signo ni la cuantÃ-a de la variación de la energÃ-a libre.−no modifican el equilibrio de una
reacción.−al finalizar la reacción quedan libres, sin alterarse y pueden funcionar otras veces. Dada la
naturaleza proteica de las enzimas, han de ser sintetizadas por el propio organismo, como el resto de las
proteÃ-nas, lo que implica su codificación genética. INFLUENCIA DEL pH Y LA TEMPERATURA EN
LA ACTIVIDAD ENZIMÃTICA:cada enzima posee una temperatura y un pH óptimos para actuar, de
manera que su actividad disminuirá sensiblemente o incluso desaparecerá cuando los valores de ambas
variables se alejen de los valores óptimos. COFACTORES ENZIMÃTICOS:algunas enzimasno son
proteÃ-nas exclusivamente, sino que están asociadas con otro tipo de moléculas que tienen naturaleza no
proteica, enzimas conjugadas se denominan holoenzimas; las moléculas con las que se asocian, cofactores,
y la parte proteica de la enzima, apoenzima.−Cationes metálicos.−Moléculas orgánicas complejas.Se
denominan coenzimas cuando se unen débilmente a la apoenzima. Cuando se unen fuertemente a la
apoenzima mediante enlaces covalentes se conocen como grupos prostéticos.CLASIFICACIÓN DE LAS
ENZIMAS:En muchos casos se añade el sufijo −asa a la raÃ-z del nombre del sustrato sobre el que
actúan;en otros casos se nombran en función de la reacción que catalizan.Actualmente se realiza una
clasificación atendiendo a la reacción que catalizan.TIPOS DE ENZIMAS:−Hidrolasas:
catalizan reacciones de hidrólisis.−Liasas: catalizan la liberación de grupos funcionales.
−Transferasas o Quinasas: catalizan la transferencia de radicales o grupos funcionales.−Isomerasas: catalizan
reacciones de isomerización.−Oxidorreductasas:catalizan reacciones de oxidorredución. −Sintetasas o
Ligasas:catalizan la sÃ-ntesis de moléculas con hidrólisis de ATP.
LA REACCIÓN ENZIMÃTICA: transcurre siempre con la unión del sustrato. E+S −> ES −> E+P
ESPECIFICIDAD:Esta propiedad se debe a que laq conformación tridimensional del centro activo de la
enzima es tal que resulta complementaria a la molécula de sustrato a la que se une. Sin embargo, esta
unión puede no ser rÃ-gida, es decir, la unión del propio sustrato induce un cierto cambio conformacional
en el sitio activo de la enzima que provoca finalmente el perfecto y definitivo acoplamiento entre esta y el
sustrato. Este modelo de acoplamiento se denomina modelo de acoplamiento inducido. INHIBICIÓN DE LA
ACTIVIDAD ENZIMÃTICA: Las reacciones enzimáticas están reguladas, entre otros factores, por
moléculas o componentes celulares que pueden inhibirlas de manera reversible o irreversible.−Inhibidores
reversibles:se denominan inhibidores competitivos, ya que tienen una conformación espacial similar a la del
sustrato y compiten con este.−Inhibidores irreversibles o venenosos:de forma irreversible al centro activo de
la enzima y suprimen por completo la actividad de la misma. ALOSTERISMO: Existen diversas moléculas,
denominadas ligandos capaces de unirse especÃ-ficamente a la enzima provocando en ella un cambio
conformacional. Este cambio origina la transformación entre la forma inactiva de la enzima y la forma
funcionalmente actuva de la misma. Estos ligandos se unen a la enzima en los denominados centros
reguladores, que son diferentes al centro activo. Existen ligandos activadores e inhibidores: en general, los
sustratos de las enzimas suelen comportarse como ligandos inhibidores. Estas enzimas ques on reguladas por
el sustrato y el producto de la reacción se denominan enzimas alostéricas. CINÉTICA DE LA
REACCIÓN ENZIMÃTICA: La velocidad de la reacción aumenta de forma lineal hasta alcanzar un
máximo en el que se produce la saturación de la enzima, equivale a la acticidad de la enzima cuando la
velocidad de la reacción es máxima.
VITAMINAS Y METABOLISMO: son biomoléculas de muy variada complejidad, que pertenecen a
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varias clases de principios inmediatos. No pueden ser sintetizadas por los organismos animales, salvo algunas
excepciones. Muchas de las vitaminas conocidas como precursores de coenzimas y de moléculas activas en
el metabolismo. CLASIFICACIÓN DE LAS VITAMINAS: −Hidrosolubles:
son solubles en agua y generalmente actúan como coenzimas o precursores de coenzimas. A este grupo
pertenecen las vitaminas del complejo B y la vitamina C. −Liposolubles: son insolubles en agua y solubles en
disolventes no polares. Son lÃ-pidos insaponificables y generalmente no son cofactores o precursores. En este
grupo se encuentran las vitaminas A, D, E y K.
ACOPLAMIENTO ENERGÉTICO ENTRE REACCIONES ENDERGÓNICAS Y
EXERGÓNICAS: La energÃ-a desprendida en una reacción exergónica puede aprovecharse para que
ocurran otras reacciones. Esta propiedad se conoce como el nombre de acoplamiento energético entre
reacciones. En general, por cada reacción endergónica que se produca en la célula existe otra
exergónica que, acoplada a la primera, sirve de fuente de energÃ-a.
CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE METABOLISMO: El metabolismo comprende el conjunto
de transformaciones quÃ-micas y procesos energéticos que ocurren en el ser vivo. Ruta o vÃ-a metabólica
es un proceso formado por una cadena de reacciones enzimáticas sucesivas. El catabolismo es el
metabolismo de degradación oxidativa de moléculas y produce energÃ-a. El anabolismo es el
metabolismo de sÃ-ntesis de moléculas, requiere energÃ-a. En los procesos anabólicos la fuente de
energÃ-a procede del medio. En los procesos catabólicos se desprende energÃ-a, debe existir un aceptor
último de electrones que no pertenezca al sistema.
MOLÉCULAS QUE INTERVIENEN EN EL METABOLISMO: −Metabolitos: son moléculas que
ingresan en las diferentes rutas de metabolismo, ya sea para su degradación (catabolismo) o para participar
en la sÃ-ntesis de otras moléculas más complejas (anabolismo). −Nucleótidos: son las moléculas,
como el NAD+, el NADP+, el FAD, el FMN, que posibilitan la oxidación o la reducción de los
metabolitos, según en qué ruta se encuentren. Suelen ser coenzimas asociadas a la parte proteica de las
enzimas que intervienen en el metabolismo y actúan como transportadores de electrones. −Moléculas con
enlaces ricos energÃ-a:como el GTP, el ATP o la coenzima A sirven de almacén y actúan como
proveedores de energÃ-a, según sean las necesidades. −Moléculas extremas ambientales: se encuentran al
comienzo o al final de algún proceso matabólico. Proceden del ambiente celular o son cedidas a él. Con
su ingreso o salida de la célula garantizan que el sistema sea abierto.
FASE OSCURA DE LA FOTOSÃNTESIS: En la fase oscura o de biosÃ-ntesis, esta energÃ-a se utiliza
para reducir el carbono y sintetizar glúcidos sencillos. Estas reacciones requieren la presencia de NADPH y
ATP, que solo se forman en presencia de luz. La reducción del carbono tiene lugar en el estroma del
cloroplasto y gracias a una serie de reacciones cÃ-clicas, que reciben el nombre de ciclo de Calvin. EL
CICLO DE CALVIN: El compuesto inicial del ciclo de Calvin es un glúcido de cinco carbonos combinado
con dos grupos fosfato, la ribulosa−1,5−bifosfato (RuBP).
1.Fase de fijación del carbono: El ciclo comienza cuando el dióxido de carbono se unen a la RuBP,
escindiéndose inmediatamente en dos moléculas de ácido 3−fosfoglicérico. Tienen lugar en el
estroma, gracias a la intervención de una enzima, la ribulosa bifosfato−carboxilasa, más conocida como
rubisco. 2. Fase de reducción: El siguiente paso es la reducción a gliceraldehÃ-do−3−fosfato utilizando el
NADPH y el ATP formados durante el transporte de electrones en las reacciones dependientes de luz. 3.Fase
de regeneración de la Regeneración de la RuBP: De estos seis carbonos solo uno de ellos se utiliza para
sintetizar glúcidos en el citosol. Los otros cinco restantes se convierten finalmente en
ribulosa−1,5−fsfato(RuBP). Pueden pasar al citoplasma para suministar energÃ-a matabólica, pero
también pueden permanecer en el cloroplasto y servir para la sÃ-ntesis de otros glúcidos, grasas,
amonoácidos y bases nitrogenadas. BALANCE ENERGÉTICO: De forma global se puede concluir que la
conversión de seis moléculas de CO2 en una molécula de azúcar de seis carbonos y la regeneración
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de la ribulosa−1,5−difosfato requiere 12 moléculas de NADPH y 18 moléculas de ATP.
FOTORRESPIRACIÓN: La rubisco puede también catalizar la unión del CO2 a la
ribulosa−1,5−difosfato en una reacción en la que se consume CO2. Se convierte dentro del estroma en el
glucolato y este se transfiere a la mitocondria, donde se libera CO2. Esta serie de reacciones que implican la
captación de O2 y liberación de CO2 se denomina fotorrespiración. La fotorrespiración limita la eficacia
de la fotosÃ-ntesis, pues el CO2 y el O2 compiten entre sÃ-, de forma que cuando la concentración de CO2
disminuye, el O2 actúa como sustrato de la rubisco.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÃNTESIS: −Concentración de CO2 ambiental:el
aumento de la concentración de CO2 incrementa el rendimiento de la fotosÃ-ntesis hasta alcanzar un valor
de asimilación máximo, especÃ-fico para cada organismo. −Concentración de O2 ambiental: cuando la
concentración de O2 aumenta considerablemente en el ambiente, la eficacia de la fotosÃ-ntesis disminuye.
Esto se debe a la competencia que se establece entre el O2 y el CO2como sustratos de la rubisco. −Humedad:
al disminuir el grado de humedad se produce una sensible disminución de la fotosÃ-ntesis, ya que se cierran
los estomas para evitar pérdidas de agua, reduciéndose la asimilación de CO2. −Temperatura: el
rendimiento fotosintético aumenta con la temperatura hasta alcanzar un punto máximo a partir del cual va
disminuyendo. Este punto se corresponde con la temperatura óptima de la actividad de las enzimas.
−Intensidad luminosa: la fotosÃ-ntesis es proporcional a la intensidad de luz pero llega un momento en que el
rendimiento se estabiliza según las caracterÃ-sticas óptimas de los pigmentos de cada especie. −Tipo de
luz: El rendimiento óptimo se realiza con luz roja o azul. Con luz roja de 680 nm se absorbe bastante
energÃ-a. Al diminuir la longitud de onda a 400 nm se produce mayor absorción de energÃ-a.
QUIMIOSÃNTESIS: La quimiosÃ-ntesis es la nutrición autótrofa que depende de la energÃ-a
quÃ-mica que se desprende de una oxidación que realiza tomando como sustrato sustancias inorgánicas
sencillas. Es un tipo de nutrición que se encuentra exclusivamente en bacterias. −Bacterias
quimiosintéticas del nitrógeno o nitrificantes: contribuyen a que los suelos sean ricos en nitrato,
compuesto inorgánico de nitrógeno quelas plantas pueden asimilar por las raÃ-ces para sintetizar sus
propios aminoácidos. −Bacterias quimiosintéticas del azufre o sulfobacterias: como sustrato oxidable
utilizan azufre, sulfuro de hidrógeno. Basta añadir azufre para que los microorganismos hagan el resto: el
sulfúrico transforma el carbonato cálcico en sulfato cálcico que por su solubilidad puede eliminarse
lavando las tierras. −Bacterias quimiosintéticas del hierro o ferrobacterias: aprovechan la energÃ-a de
oxidación de hierro ferroso a férrico.
OTRAS RUTAS ANABÓLICAS: SÃNTESIS DE AMINOÃCIDOS: Los aminoácidos son
indispensables para cualquier ser vivo, pues además de que sin ellos no puede sintetizar sus propias
proteÃ-nas, constituyen importantes procursores en la sÃ-ntesis de otras moléculas: coenzimas, pigmentos,
hormonas, neurotransmisores, etc. Los animales y muchos microorganismos no tienen capacidad de sintetizar
aminoácidos incorporando nitrógeno inorgánico del medio: necesitan tomarlos del medio, ya sintetizados,
y a partir de estos sintetizar los demás. A esos aminoácidos indispensables se los denomina aminoácidos
esenciales. Cuando un organismo necesita recibir determinadas biomoléculas ya sintetizadas, se denomina
auxótrofo. −Origen del grupoamino de los aminoácidos: Las plantas y muchos microorganismos utilizan
como fuentede nitrógeno el nitrato del suelo o también el amoniaco. Si lo absorbido por las raÃ-ces es el
nitrato, este se reduce a amoniaco y se incorpora. −Origen del esqueleto carbonado de los aminoácidos:
proceden de precursores sencillos, entre los que se encuentran intermediarios de la glucólisis y el ciclo de
Krebs.
GLUCONEOGÉNESIS: a través de la ruta gluconeogénica, que tiene lugar prefernetemente en el
hÃ-gado y en parte en el riñón, es posibñe sintetizar glucosa a partir de ácido láctico, aminoácidos o
de algún metabolito del ciclo de Krebs. El proceso no sigue en todo momento el camino inverso de la
glucólisis. Algunas enzimas de la glucólisis participan también en la gluconeogénesis, pues catalizan
reacciones reversibles; sin embargo, en la gluconeogénesis operan además algunas enzimas especÃ-ficas
de esta ruta. −Balance energético: Desde el punto de vista energético, producir glucosa desde láctico
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cuesta más de lo que produjo su degradación. Si en la glucólisis hasta pirúvico se consumieron 2 ATP y
se obtuvieron 4, en la gluconeogénesis se consumen 4 ATP y 2 GTP, lo que supone seis enlaces fosfato
ricos en energÃ-a. Esta ruta evita una excesiva acumulación de ácido láctico en el músculo.
CATABOLISMO Y OBTENCIÓN DE ENERGÃA: 1.Panorámica del catabolismo aerobio: el
catabolismo comprende del metabolismo de degradación oxidativa de moléculas orgánicas, cuya
finalidad es la obtención de la energÃ-a para que la célula realice sus funciones vitales. −Reacciones
redox: todas las transformaciones moleculares que desprenden energÃ-a en los procesos catabólicos son
reacciones de oxidación. Toda oxidación requiere una reducción. Las moléculas que ceden átomos de
hidrógeno se oxidan, mientras que las que los aceptan se reducen. Los átomos de hidrógeno liberados en
las reacciones de oxidación van acompañados de gran cantidad de energÃ-a que estaba almacenada en los
enlaces de los que formaban parte. Los transportadores de hidrógeno son nucleótidos como del NAD+, el
NADP+ o el FAD, que captan los átomos de hidrógeno liberados por las moléculas oxidadas y los
transfieren a las moléculas aceptoras, que finalmente se reducirán.2.Catabolismo de los glúcidos:
−Glucólisis: ocurre en el citosol, sin necesidad de oxÃ-geno, en la que la molécula de glucosa se
transforma en dos moléculas de ácido pirúvico. *Etapas: Primero se fosforila la glucosa en una
reacción endergónica que consume una molécula de ATP. Luego se isomeriza de la glucosa 6−fosfato
para formar el anillo pentagonal de fructosa. Después se fosforila la fructosa 6−fosfato con gasto de una
molécula de ATP. Se hace una escisión de la fructosa 1,6−bifosfato en dos triosas. Se obtienen dos
moléculas de gliceraldehido 3−fosfato. A partir de esta etapa, el número de moléculas que intervienen
se duplica. Se produce más tarde la oxidación y la fosforilación del gliceraldehÃ-do 3−fosfato. Se emplea
un fosfato inorgánico y se reducen dos moléculas de NAD+. Luego aparece la desfoforilación del ácido
1,3.bifosfoglicérico, formándose una molécula de ATP. Se isomeriza el ácido 3−fosfoglicérico, en
el que el grupo fosfato cambia su posición del C3 y al C4. Se forma un doble enlace como consecuencia de
la pérdida de un átomo de hidrógeno y un grupo −OH. Finalmente se desfosforaliza el ácido fosfoenol
pirúvico obteniéndose ácido pirúvico y ATP. *Balance energético: se necesita la energÃ-a de dos
moléculas de ATP para iniciar el proceso; sin embargo, una vez iniciado se producen dos moléculas de
NADH y cuatro moléculas de ATEP. El balance es de dos moléculas de NADH y dos moléculas de
ATP por cada molécula de glucosa. *Etapas clave de la glucólisis: En condiciones aerobias, las
moléculas de NADH ceden sus electrones a la cadena de transporte electrónico, que los conducirá hasta
el oxÃ-geno, produciéndose agua y regenerándose NAD+ en la mitocondria. En condiciones anaerobias,
ya sea en bacterias o en células eucarióticas sometidas a condiciones de anoxia, el NADH se oxida a
NAD+ mediante la reducción la reducción del ácido pirúvico, denominándose fermentaciones, y
ocurren en el citosol. −Oxidación del ácido pirúvico o formación del acetil−coencima−A: el ácido
pirúvico formado en la glucólisis en el citoplasma celular pasa a la matriz mitocondrial atravesando las
membranas mitocondriales externa e interna. El ácido pirúvico sufre una oxidación. El primer carbono y
los dos oxÃ-genos correspondientes se separan liberándose una molécula de CO2 y formándose un
grupo acilo. Cada grupo acilo se une momentáneamente a un compuesto denominado coencima A. De esta
forma se origina el acetil−CoA. En esta reacción se forma una molécula de NADH a partir de la
reducción de una molécula de NAD+. Como se producen dos moléculas de ácido pirúvico se
obtienen dos moléculas de NADH. −Ciclo de Krebs: 1)Formación del ácido cÃ-trico de seis átomos de
carbono. 2)Isomerización del ácido cÃ-trico en ácido isocrÃ-tico. 3)Oxidación del ácido isocÃ-trico.
Pérdida de un átomo de carbono en forma de CO 2 y formación de ácido a−cetoglutárico.
4)Oxidación del ácido a−cetoglutárico con liberación de CO 2, para formar succinil−CoA. El NAD+
acepta electrones, reduciéndose a NADH + H+. 5)Rotura del enlace entre el ácido succÃ-nico y la CoA,
liberándose la energÃ-a suficiente para sintetizar GTP. 6)Oxidación del ácido succÃ-nico a ácido
fumárico y reducción de FAD a FADH2. 7)Hidratación del ácido fumárico para formar ácido
málico. 8) Oxidación del ácido málico para originar ácido oxalacético. El NAD+ se reduce
formándose NADH + H+. *Balance energético: en cada vuelta del ciclo se genera una molécula de
GTP, tres de NADH y una de FADH2. Cada vuelta del ciclo consume un grupo acetilo y regenera un ácido
oxalacético, que puede iniciar otro nuevo ciclo. Se necesitan dos vueltas del ciclo para oxidar al máximo,
en cuanto al carbono, una molécula de glucosa, ya que cada una se obtienen dos de ácido pirúvico en la
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glucólisis. En el ciclo de Krebs no se necesita oxÃ-geno directamente. Los electrones y protones que se
mueven en el ciclo son aceptados por NAD+ y FAD. −Cadena respiratoria o transporte electrónico: la
molécula de glucosa que inició la glucólisis se encuentra completamente oxidada. Parte de su energÃ-a
se ha utilizado en la sÃ-ntesis de ATP. La mayor parte de la energÃ-a se encuentra en los electrones que
fueron aceptados por el NAD+ y el FAD. Estos electrones, procedentes de la glucólisis, la oxidación del
ácido pirúvico y el ciclo de Krebs, se encuentran aún en un nivel energético alto. Los electrones son
conducidos a través de una cadena formada por aceptores, cada un ode los cuales es capaz de aceptar
electrones a un nivel energético ligeramente inferior al precedente mediante el proceso siguiente: Los
electrones captados por el NADH entran en la cadena cuando son transferidos al FMN que se reduce. El FMN
cede los electrones a la CoQ. El FMN vuelve a su forma oxidada, para recibir otro par de electrones y la CoQ
se reduce. Esa reacción va aclopada a una sÃ-ntesis de ATP. A continuación, la CoQ cede los electrones al
siguiente aceptor, y vuelve a su forma oxidada. El proceso se repite en sentido descendente. Al pasar los
electrones por la cadena respiratoria, van saltando a niveles energéticos sucesivamente inferiores y van
soldando ATP. Los electrones llegan hasta el oxÃ-geno, que se combina con dos protones, para formar agua
que sale de la mitocondria y de la célula. El oxÃ-geno es imprescindible. Gracias a que el oxÃ-geno
procedente del ambiente acepta los electrones, no se bloquea el proceso. Los electrones del FADH2 entran en
la cadena transportadora en un nivel energético ligeramente inferior a los del NADH. *Fosforilación
oxidativa: hipótesis quimiosmótica: cuando los electrones se mueven a través de la cadena
transportadora, van saltando a nubles energéticos inferiores y paralelamente se va liberando energÃ-a. Esta
energÃ-a se emplea para fabricar ATP a partir de ADP, en un proceso denominado fosforilación oxidativa.
Por cada dos electrones que pasan desde el NADH al oxÃ-geno se forman tres moléculas de ATP a partir
de ADP y Pi. Sin embargo, por cada dos electrones que pasan del FADH2 y entran en la cadena en un nivel
energético menor, se forman dos moléculas de ATP. El mecanismo por el que se sintetiza el ATP se
explica según la teorÃ-a del acoplamiento quimiosmótico. *Acoplamiento quimiosmótico: los
componentes de la cadena transportadora de electrones se encuentran ordenados en la membrana formando
tres complejos diferenciados. Son auténticas bombas de protones. Los complejos proteicos emplean la
energÃ-a que se libera para bombear los protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana. El
bombeo de estos consigue que se establezca un gradiente electroquÃ-mico capaz de hacer funcionar cualquier
proceso que esté acoplado a un canal por el que puedan circular los protones a favor de gradiente hacia la
matriz. Cada partÃ-cula F es un complejo enzimático ATP−sintetasa con una porción F0, anclada en la
membrana de la cresta, y otra F1 que sobresale hacia la matriz. Cuando el flujo de protones pasa a través de
esta compleja estructura hacia la matriz y cataliza la sÃ-ntesis del ATP a partir de ADP y fosfato.
3.Fermentaciones: cuando el catabolismo ocurre en condiciones anaerobias, es decir, cuando el último
aceptor de los hidrógenos no es el oxÃ-geno, sino una molécula orgánica sencilla, las rutas de
degradación de la glucosa se denominan fermentaciones. *Fermentación etÃ-lica: la producción de etanol
está vinculada a células vegetales, hongos y bacterias (levaduras). *Fermentación láctica: en este tipo
de fermentación se origina ácido láctico a partir del ácido pirúvico procedente de la glucólisis. De
esta forma se regenera el NAD+, necesario para proseguir la glucólisis. Ciclo de Cori: las células animales
obtienen el ETP por vÃ-a aerobia, pero en ausencia de oxÃ-geno y en células que tienen pocas
mitocondrias, la fermentación láctica es la vÃ-a alternativa de producción de ATP. El ácido láctico es
el producto final de esta vÃ-a, la mayor parte del cual pasa a la sangre y a través de ella llega al hÃ-gado
donde es transformado en glucosa por un proceso contrario al de la fermentación llamado
gluconeogénesis, cerrando asÃ- el ciclo. 4.Otras rutas catabólicas: −Oxidación de los ácidos grasos:
consiste en la hidrólisis en el citoplasma del triacilglicerol por acción de las lipasas, originándose glicerol
y los correspondientes ácidos grasos. Los fosfolÃ-pidos también se hidrolizan para formar glicerol y
ácido fosfórico. El glicerol se fosforila y oxida a dihidroxiacetona−fosfato, compuesto capaz de
isomerizarse a gliceraldehÃ-do−3P, un intermediario que se incorpora directamente a la vÃ-a glucolÃ-tica.
−ß−oxidación de ácidos grasos: los ácidos grasos se activan en la membrana mitocondrial externa
uniéndose a acetil−CoA para formar acil−CoA, reacción acoplada a un ATP. Ocurre en la matriz
mitocondrial y en los peroxisomas, y consiste en la oxidación del carbono ß, eliminándose de forma
secuencial unidades de dos átomos de carbono. Por ello, el proceso recibe el nombre de ß−oxidación,
porque es el carbono ß el que sufre la oxidación progresiva. −Esquema general de la ß−oxidación: Primero
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se produce la oxidación del acil−CoA, que está ligada a la formación del FADH2, para formar
enoil−CoA. Después tiene lugar la hidratación del doble enlace para formar ß−hidroxiacil−CoA. Luego se
produce la oxidación que convierte el grupo hidroxilo del carbono 3 en un grupo ceto, generándose NADH
y ß−cetoacetil−CoA. Por último, tiene lugar la escisión o tiólisis del ß−cetoacil−CoA conduciendo a la
formación de acetil−CoA y un acil−CoA acortado en dos átomos de carbono. El acetil−CoA se incorpora
directamente al ciclo de Krebs, mientras que el resto acil−CoA acortado en dos carbonos experimenta un
nuevo ciclo de oxidación. Por tanto, la ß−oxidación consigue que de un ácido graso saturado se liberen,
dentro de la mitocondria, tantas unidades de acetil−CoA como permita su número par de átomos de
carbono. −Oxidación de aminoácidos: los aminoácidos no pueden almacenarse, sin embargo, tampoco
pueden excretarse. Por esta razón los aminoácidos excedentes se utilizan como combustible metabólico
para obtener energÃ-a. El grupo a−amino se desamina oxidativamente para formar amonio. En la mayorÃ-a
de los vertebrados terrestres el amonio se convierte en urea para ser excretado. El esqueleto carbonado
restante forma intermediarios metabólicos que puedan incorporarse para oxidarse en el ciclo de Krebs.
FORMAS DE NUTRICIÓN Y ANABOLISMO: 1.Pigmentos, fotosistemas y fotosÃ-ntesis: la
fotosÃ-ntesis permite que las células capten la energÃ-a luminosa del sol y la transformen en energÃ-a
quÃ-mica. Esta energÃ-a se almacena y posteriormente la aprovechan en la sÃ-ntesis de principios
inmediatos. −Pigmentos fotosintéticos: las sustancias que absorben la luz son los pigmentos que se
encuentran en las membranas tilacoidales del cloroplasto. Son moléculas que contienen un cromófobo,
grupo quÃ-mico capaz de absorber una longitud de onda particular del espectro visible. La molécula de
clorofila consta de dos regiones: un anillo de porfirina que contiene magnesio y una cadena hidrófoba de
fitol cuya función es mantener la clorofila integrada en la membrana fotosintética. Los enlaces dobles
alternativos en el anillo de porfirina permiten la deslocalización de los electrones que forman una nube
alrededor de dicho anillo. La absorción de luz causa una redistribución de la densidad de electrones en la
molécula, favoreciendo la pérdida de un electrón hacia un aceptor adecuado. En los eucariotas, la
clorofila a es el pigmento implicado en la transformación de la energÃ-a de la luz en energÃ-a quÃ-mica. La
mayor parte de las células fotosintéticas contienen otros tipos de pigmentos. Al captar fotones, pasan a
un estado excitado; cuando vuelven a su estado primitivo ceden una energÃ-a que es capaz de excitar a una
molécula contigua. Como hay diversas moléculas de pigmentos, las longitudes de onda captadas son
muchas y asÃ- la excitación va pasando de una a otra molécula. La luz que incide sobre una hoja se
compone de una gran variedad de longitudes de onda, por lo que la presencia de pigmentos con diferentes
propiedades de absorción garantiza que un mayor porcentaje de fotones puedan estimular la fotosÃ-ntesis.
−Fotosistemas: estas moléculas actúan juntas como una unidad fotosintética o fotosistema, en la cual
solo un miembro del grupo, la clorofila del centro de reacción, actúa transfiriendo los electrones a un
receptor. Aunque el conjunto de moléculas de clorofila no participa directamente en la conversión de
energÃ-a, todas se encargan de absorber luz; forman una especie de antena. AsÃ-, cuando una molécula se
excita al captar un fotón, se transfiere dicha energÃ-a de excitación a una molécula cercana por un
proceso de resonancia y, finalmente, esta se transfiere a la molécula de pigmento situada en el centro de
reacción. El centro de reacción contiene dos moléculas especiales de clorofila a, que tiene el pico más
alto de absorción a la longitud de onda mayor, y que actúan como una auténtica trampa energética,
puesto que los electrones que liberan son enviados hacia la cadena de transporte electrónico de la membrana
mitocondrial. *Tipos de fotosistemas: Fotosistema I (se localiza preferentemente en las membranas de los
tilacoides en contacto con el estroma.) Fotosistema II (se localiza en los grana). Cuando la luz solar incide
sobre las membranas tilacoidales, simultáneamente se absorbe energÃ-a en los pigmentos antena de ambos
fotosistemas. La transferencia de electrones deja los pigmentos de los centros de reacción con un electrón
menos, y por tanto pasan de estar excitados a oxidados. Estos atraen electrones, iniciándose el flujo
electrónico. 2.Fase lumÃ-nica de la fotosÃ-ntesis: −Transporte de electrones: tiene lugar en las membranas
de las tilacoides. Cuando la energÃ-a luminosa captada por los pigmentos llega a la molécula especial del
clorofila a del fotosistema I, esta se excita y cede electrones a una molécula transportadora de electrones,
que a su vez los transfiere a otra. Se inicia asÃ- una cadena de transporte electrónico que termina cuando los
electrones son transferidos al NADP+ que se reduce a NADPH. Como consecuencia de este proceso la
clorofila del fotosistema I ha quedado con un déficit electrónico. Para que vuelva a funcionar ha de
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recuperar los electrones. Estos electrones le serán restituidos desde el fotosistema II, en el que cuando la
molécula de clorofila a del centro de reacción es excitada por la luz, se oxida cediendo electrones aun
transportador que a su vez los transfiere a otros. Se produce asÃ- una cadena de transporte electrónico
similar a la anterior pero que finaliza cuando la clorofila a del fotosistema I recupera sus electrones. Es ahora
la colorofila a del fotosistema II la que necesita recuperar electrones. Debido al tirón eléctrico, la
molécula de agua se descompone en electrones que van a parar al fotosistema II, iones H+ que se liberan al
espacio tilacoidal y O2 que se desprende. De esta forma, considerando en conjunto los 2 fotosistemas vemos
que gracias a la energÃ-a de la luz, los electrones fluyen desde el agua NADP. −Fotofosforilación no
cÃ-clica: durante el transporte electrónico entre el fotosistema I y el fotosistema II, parte de la energÃ-a que
pierden los electrones, se utilizan para bombear protones en contra de gradiente, desde el estroma al espacio
tilacoidal. Cuando los protones vuelven al estroma a favor de gradiente, lo hace a través de las ATP
sintetasa, lo que da como resultado la sÃ-ntesis del ATP a partir del ADP + P. Este proceso recibe el nombre
de fotofosforilación y recibe el nombre de no cÃ-clica porque el flujo de los electrones que lo produce no es
cÃ-clico. −Fotofosforilación cÃ-clica: en el ciclo de Calvin se consumen más moléculas de ATP que de
NADH, sin embargo en la fotofosforilación, descrita hasta ahora, se producen en la misma cantidad, por lo
que ha de existir algún mecanismo que compense este desfase. Se ha descubierto que existe un transporte
electrónico cÃ-clico que no genera reducción del NADP: los electrones excitados salen del fotosistema I y
regresan a él a través de las transportaciones de electrones, volviendo a reducir la clorofila oxidada, por
tanto interviene un solo fotosistema. 3.Fase oscura de la fotosÃ-ntesis_ En la fase oscura o de biosÃ-ntesis,
esta energÃ-a se utiliza para reducir el carbono y sintetizar glúcidos sencillos. Estas reacciones requieren la
presencia de NADPH y ATP, que solo se forman en presencia de luz. La reducción del carbono tiene lugar
en el estroma del cloroplasto y gracias a una serie de reacciones cÃ-clicas, que reciben el nombre de ciclo de
Calvin. −El ciclo de Calvin o vÃ-a C3: El compuesto inicial del ciclo de Calvin es un glúcido de cinco
carbonos combinado con dos grupos fosfato, la ribulosa−1,5−bifosfato (RuBP). *Fase de fijación del
carbono: El ciclo comienza cuando el dióxido de carbono se unen a la RuBP, escindiéndose
inmediatamente en dos moléculas de ácido 3−fosfoglicérico. Tienen lugar en el estroma, gracias a la
intervención de una enzima, la ribulosa bifosfato−carboxilasa, más conocida como rubisco. *Fase de
reducción: El siguiente paso es la reducción a gliceraldehÃ-do−3−fosfato utilizando el NADPH y el ATP
formados durante el transporte de electrones en las reacciones dependientes de luz. *Fase de regeneración de
la Regeneración de la RuBP: De estos seis carbonos solo uno de ellos se utiliza para sintetizar glúcidos en
el citosol. Los otros cinco restantes se convierten finalmente en ribulosa−1,5−fsfato(RuBP). Pueden pasar al
citoplasma para suministar energÃ-a matabólica, pero también pueden permanecer en el cloroplasto y
servir para la sÃ-ntesis de otros glúcidos, grasas, amonoácidos y bases nitrogenadas. −Balance
energético: De forma global se puede concluir que la conversión de seis moléculas de CO2 en una
molécula de azúcar de seis carbonos y la regeneración de la ribulosa−1,5−difosfato requiere 12
moléculas de NADPH y 18 moléculas de ATP.−Fotorrespiración: La rubisco puede también catalizar
la unión del CO2 a la ribulosa−1,5−difosfato en una reacción en la que se consume CO2. Se convierte
dentro del estroma en el glucolato y este se transfiere a la mitocondria, donde se libera CO2. Esta serie de
reacciones que implican la captación de O2 y liberación de CO2 se denomina fotorrespiración. La
fotorrespiración limita la eficacia de la fotosÃ-ntesis, pues el CO2 y el O2 compiten entre sÃ-, de forma que
cuando la concentración de CO2 disminuye, el O2 actúa como sustrato de la rubisco. 4.Factores que
influyen en la fotosÃ-ntesis:−Concentración de CO2 ambiental:el aumento de la concentración de CO2
incrementa el rendimiento de la fotosÃ-ntesis hasta alcanzar un valor de asimilación máximo, especÃ-fico
para cada organismo. −Concentración de O2 ambiental: cuando la concentración de O2 aumenta
considerablemente en el ambiente, la eficacia de la fotosÃ-ntesis disminuye. Esto se debe a la competencia
que se establece entre el O2 y el CO2como sustratos de la rubisco. −Humedad: al disminuir el grado de
humedad se produce una sensible disminución de la fotosÃ-ntesis, ya que se cierran los estomas para evitar
pérdidas de agua, reduciéndose la asimilación de CO2. −Temperatura: el rendimiento fotosintético
aumenta con la temperatura hasta alcanzar un punto máximo a partir del cual va disminuyendo. Este punto
se corresponde con la temperatura óptima de la actividad de las enzimas. −Intensidad luminosa: la
fotosÃ-ntesis es proporcional a la intensidad de luz pero llega un momento en que el rendimiento se estabiliza
según las caracterÃ-sticas óptimas de los pigmentos de cada especie. −Tipo de luz: El rendimiento óptimo
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se realiza con luz roja o azul. Con luz roja de 680 nm se absorbe bastante energÃ-a. Al diminuir la longitud de
onda a 400 nm se produce mayor absorción de energÃ-a.5.Factores que influyen en la fotosÃ-ntesis: La
quimiosÃ-ntesis es la nutrición autótrofa que depende de la energÃ-a quÃ-mica que se desprende de una
oxidación que realiza tomando como sustrato sustancias inorgánicas sencillas. Es un tipo de nutrición que
se encuentra exclusivamente en bacterias. −Bacterias quimiosintéticas del nitrógeno o nitrificantes:
contribuyen a que los suelos sean ricos en nitrato, compuesto inorgánico de nitrógeno quelas plantas
pueden asimilar por las raÃ-ces para sintetizar sus propios aminoácidos. −Bacterias quimiosintéticas del
azufre o sulfobacterias: como sustrato oxidable utilizan azufre, sulfuro de hidrógeno. Basta añadir azufre
para que los microorganismos hagan el resto: el sulfúrico transforma el carbonato cálcico en sulfato
cálcico que por su solubilidad puede eliminarse lavando las tierras. −Bacterias quimiosintéticas del hierro
o ferrobacterias: aprovechan la energÃ-a de oxidación de hierro ferroso a férrico. 6.Otras rutas
anabólicas: −SÃ-ntesis de aminoácidos: Los aminoácidos son indispensables para cualquier ser vivo, pues
además de que sin ellos no puede sintetizar sus propias proteÃ-nas, constituyen importantes procursores en
la sÃ-ntesis de otras moléculas: coenzimas, pigmentos, hormonas, neurotransmisores, etc. Los animales y
muchos microorganismos no tienen capacidad de sintetizar aminoácidos incorporando nitrógeno
inorgánico del medio: necesitan tomarlos del medio, ya sintetizados, y a partir de estos sintetizar los
demás. A esos aminoácidos indispensables se los denomina aminoácidos esenciales. Cuando un
organismo necesita recibir determinadas biomoléculas ya sintetizadas, se denomina auxótrofo. *Origen
del grupoamino de los aminoácidos: Las plantas y muchos microorganismos utilizan como fuentede
nitrógeno el nitrato del suelo o también el amoniaco. Si lo absorbido por las raÃ-ces es el nitrato, este se
reduce a amoniaco y se incorpora. *Origen del esqueleto carbonado de los aminoácidos: proceden de
precursores sencillos, entre los que se encuentran intermediarios de la glucólisis y el ciclo de Krebs.
−Gluconeogénesis: a través de la ruta gluconeogénica, que tiene lugar prefernetemente en el hÃ-gado
y en parte en el riñón, es posibñe sintetizar glucosa a partir de ácido láctico, aminoácidos o de
algún metabolito del ciclo de Krebs. El proceso no sigue en todo momento el camino inverso de la
glucólisis. Algunas enzimas de la glucólisis participan también en la gluconeogénesis, pues catalizan
reacciones reversibles; sin embargo, en la gluconeogénesis operan además algunas enzimas especÃ-ficas
de esta ruta. −Balance energético: Desde el punto de vista energético, producir glucosa desde láctico
cuesta más de lo que produjo su degradación. Si en la glucólisis hasta pirúvico se consumieron 2 ATP y
se obtuvieron 4, en la gluconeogénesis se consumen 4 ATP y 2 GTP, lo que supone seis enlaces fosfato
ricos en energÃ-a. Esta ruta evita una excesiva acumulación de ácido láctico en el músculo.
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