Fotosíntesis:
Es el proceso de producción de alimentos y de oxigeno que realizan las plantas gracias a la luz solar la cual permite el desarrollo de este proceso.
La fotosíntesis es un proceso que ocurre en dos fases. La primera fase es un proceso que depende de la luz (reacciones luminosas), requiere la energía directa de la luz que genera los transportadores que son utilizados en la segunda fase. La fase independiente de la luz (reacciones de oscuridad), se realiza cuando los productos de las reacciones de luz son utilizados para formar enlaces covalentes carbono-carbono (C-C), de los carbohidratos. Las reacciones oscuras pueden realizarse en la oscuridad, con la condición de que la fuente de energía (ATP) y el poder reductor (NADPH) formados en la luz se encuentren presentes. Investigaciones recientes sugieren que varias enzimas del ciclo de Calvin, son activadas por la luz mediante la formación de grupos -SH ; de tal forma que el termino reacción de oscuridad no es del todo correcto. Las reacciones de oscuridad se efectúan en el estroma; mientras que las de luz ocurren en los tilacoides.
http://www.youtube.com/watch?v=_qLD8tPJOYw explicación en video.
Reacciones dependientes de la luz:
Consiste en la transformación de la energía lumínica en energía química (bajo la forma de moléculas de ATP) y en la obtención de un agente reductor de alta energía (la coenzima reducida NADPH).
Dentro de esta fase luminosa, ocurren cuatro sucesos importantes:
- Excitación Fotoquímica de la Clorofila. La energía luminosa altera o excita ciertos electrones de la molécula de clorofila y estos son transferidos a moléculas aceptoras de electrones. Gracias a esto, las moléculas de clorofila se oxidan.
- Foto oxidación del H2O. La molécula de agua se rompe y libera O2, electrones y protones (H+1).
- Foto reducción del NADP. Este capta los electrones desprendidos de la clorofila y los protones provenientes del agua, la cual forma NADPH (el cual es utilizado en la etapa independiente de la luz).
- Foto fosforilación del ADP. Formación del ATP a partir del ADP + P + Energía Liberada en el salto de electrones de la oxidación de las moléculas de clorofila.
Estos procesos se producen mediante la interacción de dos foto sistemas: El 1 y el 2.
El foto sistema 1: capta la luz, cuya longitud de onda sea menor o igual a 700nm (nanómetros). Actúan moléculas de clorofila A que absorben máximamente a 700nm y se llaman P700.
El foto sistema 2: reacciona con moléculas de clorofila B que absorben en un máximo de 680nm y son llamados P680.
Dentro de esta Fase Luminosa o Dependiente de la Luz se presentan dos formas de electrones: Transporte Acíclico y Transporte Cíclico.
Para entender de manera mas completa puedes visualizar este video:
Reacciones independientes de la luz:
El ATP y el NADPH sintetizado durante las reacciones luminosas se disuelven en el estroma. Ahí, proporcionan energía para potenciar la síntesis de glucosa a partir de bióxido de carbono y agua.
Las reacciones que finalmente producen glucosa reciben el nombre de reacciones oscuras, ya que pueden presentarse independientemente de la luz, siempre y cuando el ATP y el NADPH estén disponibles.
En el estroma de los cloroplastos, el ATP y el NADPH proporcionan la energía que conduce a la síntesis de glucosa a partir de CO2 y H2O. Las reacciones oscuras ocurren en un ciclo de reacciones químicas llamado de Calvin-Benson o ciclo C3.
El ciclo C3 tiene tres partes principales:
1. El paso de fijación de carbono, el CO2 y el H2O se combinan con bifosfato de ribulosa (BPRu) para formar ácido fosfoglicérico (PGA).
2. El PGA se convierte en fosofogliceraldehído (PGAL), utilizando energía del ATP y NADPH. El PGAL puede utilizarse para sintetizar moléculas orgánicas como la glucosa.
3. Se utilizan 10 moléculas de PGAL para regenerar seis moléculas de BPRu, utilizando otra vez la energía del ATP.
La fotosíntesis utiliza la energía de la luz solar para convertir moléculas inorgánicas de baja energía de bióxido de carbono y agua en moléculas orgánicas de energía elevada, como la glucosa.
Sino entendiste puedes visualizar este video: http://www.youtube.com/watch?v=XQiQs83NEdg&feature=related
¿Qué, quién o qué es el ciclo de Melvin Calvin?
Calvin fue un científico estadounidense que paso 20 años de su vida estudiando la molécula de carbono en la fotosíntesis, que después de muchos estudios junto a su compañero Andy Benson descubrieron como se realizaba la fase de fijación del carbono en la fotosíntesis.
Consiste en una serie de procesos bioquímicos que se realizan en el estroma de los cloroplastos de los organismos fotosintéticos. Durante la fase luminosa de la fotosíntesis, la energía lumínica ha sido almacenada en moléculas orgánicas sencillas e inestables (ATP), que aportarán energía para realizar el proceso y poder reductor, es decir, la capacidad de donar electrones a otra molécula (NADPH+H+). En general, los compuestos bioquímicos más reducidos almacenan más energía que los oxidados y son, por tanto, capaces de generar más trabajo. En el ciclo de Calvin se integran y convierten moléculas inorgánicas de dióxido de carbono en moléculas orgánicas sencillas a partir de las cuales se formará el resto de los compuestos que constituyen los seres vivos.
La primera enzima que interviene en el ciclo y que fija el CO2 atmosférico uniéndolo a una molécula orgánica (ribulosa-1,5-bifosfato) se denomina RuBisCO. Para un total de 6 moléculas de CO2 fijado, la estequiometría final del ciclo de Calvin:
6CO2 + 12NADPH + 18 ATP → C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 17 Pi
Que representaría la formación de una molécula de azúcar-fosfato de 6 átomos de carbono a partir de 6 moléculas de CO2
Una manera más sencilla de comprender este proceso es pinchado aquí: http://www.youtube.com/watch?v=0Bsx2gQBsfc&feature=related
Plantas C3, C4 y CAM:
Todas las plantas fijan el carbono a través de un ciclo fotosintético que involucra sobre todo intermediarios que contienen tres átomos de carbono.
- Plantas C3:
Las reacciones de fijación del carbono que ocurren en el estroma, el NADPH y el ATP, producidos en las reacciones de captura de energía, se usan para reducir un compuesto de tres carbonos, el gliceraldehído fosfato. A esta vía en la que el carbono se fija por medio del gliceraldehído fosfato se la denomina vía de los tres carbonos o C3. En este caso, la fijación del carbono se lleva a cabo por medio del Ciclo de Calvin, en el que la enzima Rubisco una molécula que cataliza la incorporación de dióxido de carbono con el material de partida, un azúcar de cinco carbonos llamado ribulosa difosfato.
1. Compuesto de tres Carbonos (gliceraldehído fosfato)
2. Fijación del Carbono por medio del Ciclo de Calvin
3. Con la enzima RuBP carboxilasa que combina una molécula de dióxido de carbono con la ribulosa difosfato.
1. Compuesto de tres Carbonos (gliceraldehído fosfato)
2. Fijación del Carbono por medio del Ciclo de Calvin
3. Con la enzima RuBP carboxilasa que combina una molécula de dióxido de carbono con la ribulosa difosfato.
- Plantas C4:
En las llamadas plantas C4, la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa PEPC une primero el dióxido de carbono al fosfoenol piruvato (PEP) para formar un compuesto de cuatro carbonos. El dióxido de carbono, así incorporado, atraviesa una serie de reacciones químicas y pasa a niveles más profundos dentro de la hoja, donde finalmente ingresa en el ciclo de Calvin. Aunque las plantas C4 gastan más energía para fijar carbono, en ciertas condiciones su eficiencia fotosintética neta puede ser superior a la de las plantas C3 descritas anteriormente, debido a ciertas características clave que diferencian a las enzimas RuBP carboxilasa (presente tanto en las plantas C3 como en las C4) y PEP carboxilasa (presente en las C4).
1. La enzima PEPC une primero el dióxido de carbono al PEP para formar un compuesto de cuatro carbonos (ácido málico u ácido aspartico).
2. Luego de una serie de reacciones químicas el ácido es transportado a espacios internos dentro de la hoja y finalmente se libera CO2 que ingresa en el ciclo de Calvin.
1. La enzima PEPC une primero el dióxido de carbono al PEP para formar un compuesto de cuatro carbonos (ácido málico u ácido aspartico).
2. Luego de una serie de reacciones químicas el ácido es transportado a espacios internos dentro de la hoja y finalmente se libera CO2 que ingresa en el ciclo de Calvin.
- Plantas CAM:
En las plantas CAM se forma una ruta de ácidos orgánicos, en especial ácido málico, durante el periodo oscuro. La variación diurna del contenido de ácidos fue descubierta en representantes de las crasuláceas de ahí su nombre. La carboxilación reductiva en la que se basa esta definida por la alta disponibilidad de CO2 en la oscuridad. Durante el día, en la luz, ocurre un desdoblamiento rápido en el que se libera CO2 el cual entrara directamente al proceso fotosintético.
Otra reacción de carboxilación típica de esta ruta, es la que sufre el ácido fosfoénol pirúvico originando ácido oxaloacético. La reacción es catalizada por la enzima fosfoenolpiruvato-carboxilasa y es de carácter reversible. En presencia de NADH + H el ácido oxaloacético es luego transformado en ácido málico.
En las plantas CAM se realiza el metabolismo ácido de las crasulaceas; proceso por el cual algunas especies vegetales de climas cálidos y secos incorporan dióxido de carbono durante la noche fijándolo en ácidos orgánicos; el dióxido de carbono es liberado durante el día y utilizado inmediatamente en el ciclo de Calvin. Este tipo de metabolismo permite reducir las pérdidas de agua asociadas a la apertura de los estomas, por donde difunde el dióxido de carbono; también se conoce como fotosíntesis CAM.
1. Incorporación de dióxido de carbono en la noche
2. Dióxido de carbono fijado en ácidos orgánicos
3. Liberación de CO2 en el día y utilizado en el Ciclo de Calvin
4. Reducción de la pérdida de agua, los estomas están cerrados de día.
Otra reacción de carboxilación típica de esta ruta, es la que sufre el ácido fosfoénol pirúvico originando ácido oxaloacético. La reacción es catalizada por la enzima fosfoenolpiruvato-carboxilasa y es de carácter reversible. En presencia de NADH + H el ácido oxaloacético es luego transformado en ácido málico.
En las plantas CAM se realiza el metabolismo ácido de las crasulaceas; proceso por el cual algunas especies vegetales de climas cálidos y secos incorporan dióxido de carbono durante la noche fijándolo en ácidos orgánicos; el dióxido de carbono es liberado durante el día y utilizado inmediatamente en el ciclo de Calvin. Este tipo de metabolismo permite reducir las pérdidas de agua asociadas a la apertura de los estomas, por donde difunde el dióxido de carbono; también se conoce como fotosíntesis CAM.
1. Incorporación de dióxido de carbono en la noche
2. Dióxido de carbono fijado en ácidos orgánicos
3. Liberación de CO2 en el día y utilizado en el Ciclo de Calvin
4. Reducción de la pérdida de agua, los estomas están cerrados de día.
Si necesitas aclarar dudas sobre las plantas C3, C4 y CAM visita:
Plantas C3 y C4
Plantas CAM
y para conocer la diversas diferencias entre las plantas C3, C4 y CAM puedes estudiar este cuadro comparativo:
Clorofila A, B y Caratenoides.
Clorofila A: Pigmentos verdes de las plantas y de algunos microorganismos, que se encuentran en los cloroplastos, responsables de la fotosíntesis.
Clorofila B: La clorofila b caracteriza a los plastos de las algas verdes y de sus descendientes las plantas terrestres
Clorofila B: La clorofila b caracteriza a los plastos de las algas verdes y de sus descendientes las plantas terrestres
Caratenoides: Pigmentos rojos, amarillos y anaranjados de algunos organismos estos se ven representados en los frutos como el tomate, la zanahoria etc.
Glucolisis:
Es el primer paso de la respiración, es una secuencia compleja de reacciones que se realizan en el citosol de la célula y por el cual la molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de ác. pirúvico.
Es el ciclo metabólico más difundido en la naturaleza. Se lo encuentra en los cinco reinos. Muchos organismos obtienen su energía únicamente por la utilización de este ciclo. El mismo esta catalizado por 11 enzimas que se encuentran en el citoplasma de la célula pero no en las mitocondrias.
Recuerde que es el inicio de un proceso que puede continuar con la respiración celular (si existe oxígeno) o con la fermentación (en ausencia del oxígeno).
Es el ciclo metabólico más difundido en la naturaleza. Se lo encuentra en los cinco reinos. Muchos organismos obtienen su energía únicamente por la utilización de este ciclo. El mismo esta catalizado por 11 enzimas que se encuentran en el citoplasma de la célula pero no en las mitocondrias.
Recuerde que es el inicio de un proceso que puede continuar con la respiración celular (si existe oxígeno) o con la fermentación (en ausencia del oxígeno).
Lo dividimos en dos etapas:
1. en esta etapa de preparación (fase de 6-carbonos) se activa la glucosa con el agregado de dos grupos fosfatos provenientes del ATP , gasto neto = 2 ~Pi (o sea dos uniones de alta energía). La molécula de glucosa se divide en dos moléculas de tres carbonos: el gliceraldehido-3-fosfato (G3P) y la dihidroxiacetona fosfato, ésta última luego se transforma en G3P.
2. las dos moléculas de G3P se convierten finalmente a 2 moléculas de ácido pirúvico o piruvato
Fase de oxidación (producción de energía): cada gliceraldehido-3-fosfato se oxida, liberando ~ 100 kcal. Parte de la energía producida es temporariamente guardada como NADH (reducido). Parte es usada para agregar un fosfato inorgánico a la molécula de 3 carbonos para dar origen al ácido 1-3 difosfoglicérico. El resto de la energía se libera como calor.
En las reacciones que siguen los grupos fosfato de 1-3 difosfoglicérico son cedidos (uno por vez) al ADP (adenosín difosfato) para formar ATP.
En esta imagen podremos observar cómo se realiza este proceso:
Y en este video podemos observar que sucede en cada una de las etapas:
Ciclo de Krebs:
El ciclo de Krebs, que tiene lugar dentro de las mitocondrias, completa la ruptura de la glucosa al descomponer un derivado del ácido pirúvico hasta dióxido de carbono. Como lo sugieren los símbolos más pequeños para el ATP en el diagrama, la célula produce una pequeña cantidad de ATP durante la glucólisis y el ciclo de Krebs.
El ciclo de Krebs es una ruta metabólica anfibólica, ya que participa tanto en procesos catabólicos como anabólicos. Este ciclo proporciona muchos precursores para la producción de algunos aminoácidos, como por ejemplo el cetoglutarato y el oxalacetato, así como otras moléculas fundamentales para la célula.
Para obtener la información sobre todos los pasos del ciclo de krebs visita:
Fermentación Láctica
La fermentación láctica es causada por algunos hongos y bacterias. El ácido láctico más importante que producen las bacterias es el lactobacillus. Otras bacterias que produce el ácido láctico son: Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus cerevisiae, Estreptococo lactis y Bifidobacterium bifidus.
La fermentación láctica es usada en todo el mundo para producir variedad de comidas:
La fermentación láctica es usada en todo el mundo para producir variedad de comidas:
- Mundo Occidental: yogur, panes de pan fermentado, chucrut, encurtidos de pepino y aceitunas.
- Medio Oriente: verduras en ecabeche
- Corea: kimchi (mezcla fermentada de col china, rábanos, rojo Pimienta, ajo y jengibre)
- Rusia: kéfir
- Egipto: rayab de laban y zeer de laban (leche fermentada), kishk (mezcla de leche fermentada y cereal)
- Nigeria: gari (mandioca ó yuca fermentada)
- Sudáfrica: magou (avena de maíz fermentada)
- Tailandia: nham (cerdo fresco fermentado)
- Filipinas: balao de balao (mezcla de langostino y arroz fermentado)
La presencia del ácido láctico, producido durante la fermentación láctica es responsable del sabor amargo, y de mejorar la estabilidad y seguridad microbiológica del alimento. Este ácido láctico fermentado es responsable del sabor amargo de productos lácteos como el queso, yogurt y el kefir. El ácido láctico fermentado también da el sabor amargo para fermentar vegetales, tales como los tradicionales pikles, y sauerkraut. El azúcar en las coles son convertidas en ácido láctico y usado como preservante.
Estos son unos videos interesantes sobre el tema que puedes visitar para saber mayor información:
