La Fotosíntesis: Transformación Energética Esencial

La fotosíntesis es un proceso anabólico fundamental que consiste en transformar la materia inorgánica en orgánica, utilizando para ello la energía luminosa. Esta energía lumínica se convierte en la energía química de los enlaces de las sustancias orgánicas obtenidas. Tiene lugar en los cloroplastos y transcurre en dos fases principales:

Fase Luminosa

Esta fase se produce en presencia de luz y se resume en los siguientes puntos:

• La energía de la luz, captada por la clorofila, se utiliza para romper una molécula de agua en un proceso llamado fotólisis del agua.
• La rotura del agua libera oxígeno a la atmósfera, electrones y H⁺, que se utilizan para reducir moléculas de NADP⁺ a NADPH.
• Parte de la energía de la luz se emplea para sintetizar ATP a partir de ADP en un proceso llamado fotofosforilación.

Fase Oscura (Ciclo de Calvin)

Esta fase no depende directamente de la luz y se caracteriza por:

• Producirse a través de una ruta metabólica cíclica conocida como ciclo de Calvin.
• Las moléculas de ATP y de NADPH, producidas en la fase luminosa, se usan para reducir moléculas de CO₂ a glucosa.
• La glucosa es utilizada posteriormente para la producción de energía en la respiración celular.

El Metabolismo Celular: Reacciones Químicas Vitales

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas, catalizadas por enzimas, que se producen en el interior de las células. Estas reacciones químicas presentan una serie de características fundamentales:

• Están catalizadas por enzimas específicas.
• Están encadenadas en rutas metabólicas.
• Son procesos de oxidación-reducción:
  • La oxidación es el proceso por el cual una sustancia pierde electrones.
  • La reducción es el proceso contrario, es cuando la sustancia gana electrones.

Catabolismo: Fase Destructora

El catabolismo, o fase destructora, comprende reacciones exergónicas en las que moléculas complejas y reducidas son degradadas a otras moléculas más sencillas y oxidadas. Ejemplos incluyen la respiración celular y la fermentación.

Anabolismo: Fase Constructiva

El anabolismo, o fase constructiva, es un proceso endergónico en el que se fabrican moléculas orgánicas complejas y reducidas a partir de moléculas más sencillas y oxidadas. Ejemplos notables son la fotosíntesis y la quimiosíntesis.

Transporte de Moléculas a Través de la Membrana Celular

Transporte de Moléculas Pequeñas

Transporte Pasivo

El transporte pasivo se realiza sin consumo de energía, ya que las sustancias se desplazan a favor de su gradiente de concentración. Según las características de las moléculas transportadas, se distinguen dos mecanismos:

• Difusión Simple: Sustancias simples como el agua, el O₂, etc., atraviesan la membrana a través de la bicapa lipídica. Otras, como los iones, lo hacen a través de proteínas canal que forman poros a lo largo del espesor de la membrana.
• Difusión Facilitada: Lo llevan a cabo proteínas de la membrana, a las que se une la molécula que se va a transportar. La unión provoca un cambio de forma del transportador, que permite el paso de la molécula a través de la membrana.

Transporte Activo

En el transporte activo, las moléculas o iones se mueven contra su gradiente de concentración. Para impulsar este transporte, se necesita energía, que normalmente es aportada por el ATP. Se realiza mediante la acción de proteínas transportadoras específicas.

Transporte de Grandes Partículas

Exocitosis

La exocitosis es un proceso de expulsión de productos de desecho o de secreción y consta de tres etapas:

1. Las sustancias que se van a expulsar se encuentran en el citoplasma, dentro de vesículas que migran hacia la periferia.
2. Cuando una vesícula alcanza la membrana celular, se fusiona con ella.
3. El contenido de la vesícula se libera al exterior.

Endocitosis

La endocitosis es el proceso de incorporación de grandes partículas al interior de la célula y se produce del siguiente modo:

1. El material que se va a incorporar a la célula se fija a la membrana, que sufre una invaginación.
2. Se produce una vesícula que encierra a la sustancia.
3. La vesícula se desprende y queda en el citoplasma celular. Como consecuencia de esto, la membrana se reduce.

Según la sustancia que la célula incorpora, la endocitosis puede ser de dos tipos:

• Fagocitosis: Cuando la célula introduce grandes partículas sólidas.
• Pinocitosis: Cuando la célula introduce líquidos con pequeñas moléculas disueltas.

Otros Procesos Biológicos Clave

Ósmosis

La ósmosis es un fenómeno crucial que se produce cuando dos medios de diferente concentración son separados por una membrana semipermeable, permitiendo el paso selectivo de solvente.

Quimiosíntesis

La quimiosíntesis es un proceso en el que las células quimioautótrofas sintetizan materia orgánica a partir de materia inorgánica, utilizando como fuente de energía la que se desprende de ciertas reacciones químicas exergónicas. Se divide en dos fases:

• Fase de Obtención de Energía y Poder Reductor: En esta fase se obtiene energía en forma de ATP y coenzimas reducidos a partir de la oxidación de compuestos inorgánicos sencillos.
• Fase de Síntesis de Materia Orgánica: Es semejante a la fase oscura de la fotosíntesis. Se utilizan el ATP y el NADH obtenidos en la fase anterior para reducir CO₂ y obtener moléculas orgánicas.