Fotosíntesis

La conversión de energía a ATP se almacena en moléculas orgánicas mediante un proceso de óxido-reducción: oxigénica (algas: H₂O → 2H⁺ + 2e⁻ + ½O₂) y anoxigénica (bacterias: H₂S → 2H⁺ + 2e⁻ + S).

Pigmentos

Presentes en la membrana de los tilacoides, son lípidos unidos a proteínas. Se distinguen por su composición: clorofila (verde), carotenoides (anaranjado o amarillo) y ficobilinas (rojo o azul).

Fotosistemas

Agrupación de pigmentos asociados a proteínas en la membrana tilacoidal:

• Complejo antena: Pigmentos que captan luz; todas las moléculas pueden absorber fotones.
• Centro de reacción: Dos moléculas de pigmentos diana que reciben energía y se oxidan.
• Fotosistemas I y II: Captan luz de diferentes longitudes de onda.

Visión general

6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Fase acíclica

Intervienen los fotosistemas I y II, generando un flujo de electrones desde el H₂O hasta el NADP:

• Fotofosforilación de ADP: La luz incide en el PSII, el pigmento diana se excita cediendo 2e⁻, que bombean H⁺ hacia el interior de los tilacoides (3ADP + Pi → ATP + H₂O).
• Fotólisis del agua: Se rompe por adición de luz, liberando O₂ (H₂O → ½O₂ + 2H⁺ + 2e⁻).
• Fotorreducción del NADP: Se excita con luz, transfiere 2e⁻ a la ferredoxina y esta los cede al NADP⁺ (NADP⁺ + 2H⁺ + 2e⁻ → NADPH + H⁺).

Ciclo de Calvin

El CO₂ es la fuente única para obtener moléculas orgánicas en el estroma (eucariotas) y citoplasma (procariotas):

• Fijación del CO₂: Se une a una pentosa, la ribulosa 1,5-bifosfato, mediante la enzima RuBisCO, formando un compuesto inestable de 6C que se disocia en 2 moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (PGA).
• Reducción del CO₂: Cada molécula de PGA es reducida mediante ATP y NADPH de la fase lumínica.
• Regeneración de RuBP: El G3P se usa para regenerar la ribulosa; el resto puede formar sacarosa o sintetizar glucosa.

Anabolismo

• Gluconeogénesis: Síntesis de glucosa a partir de ácido pirúvico en mitocondrias.
• Glucogenogénesis: Síntesis de glucógeno a partir de glucosa 6-fosfato.

Replicación del ADN

En procariotas

El proceso sigue estas etapas:

• Inicio: Reconocimiento de la secuencia de origen.
• Hebra líder: Síntesis de un cebador de ARN por la primasa; la ADN polimerasa III añade nucleótidos.
• Hebra retardada: Se forman los fragmentos de Okazaki. Los cebadores son sustituidos por ADN y la ligasa los une.
• Final: Las topoisomerasas separan los anillos resultantes.

En eucariotas

Ocurre en el núcleo. El ADN es lineal, largo y asociado a histonas. Los orígenes de replicación son numerosos y requieren una coordinación compleja.

Dogma central de la biología molecular

Replicación, transcripción y traducción.

Transcripción

Copia de ADN a ARN. El ARN mensajero (ARNm) es monocatenario y direccional (5’→3’).

• Procariotas: Ocurre en el citoplasma. La ARN polimerasa, ayudada por el factor Sigma, sintetiza ARN sin necesidad de cebador.
• Eucariotas: Ocurre en el núcleo. Requiere promotores (caja TATA) y factores de transcripción. La cadena molde se copia y el ARNm resultante es procesado.

Código genético y Traducción

El código es universal y degenerado. La traducción ocurre en los ribosomas (centros E, P y A):

• Procariotas: Genes policistrónicos (un ARNm genera varias proteínas).
• Eucariotas: Genes monocistrónicos (cada cadena codifica una proteína). El ARNm procesado sale al citoplasma para ser traducido.