Anabolisme: Processos, Tipus i Importància Biològica

Característiques de l'Anabolisme

• L'anabolisme és un procés metabòlic que implica la síntesi de molècules complexes a partir de molècules més senzilles.
• És un procés endergònic, que consumeix energia (en forma d'ATP).
• Implica la formació de components cel·lulars estructurals i funcionals com proteïnes, lípids, carbohidrats i àcids nucleics.
• Juga un paper crucial en el creixement, manteniment i reparació de cèl·lules i teixits.

Anabolisme Autòtrof

Característiques

• Els organismes utilitzen fonts inorgàniques de carboni (CO₂) per formar molècules orgàniques.

Tipus

1. Fotosíntesi (utilitza la llum solar com a font d'energia)
2. Quimiosíntesi (utilitza reaccions químiques per obtenir energia).

Organismes

Plantes, algues, cianobacteris (fotosíntesi), bacteris quimioautòtrofs (quimiosíntesi).

Anabolisme Heteròtrof

Característiques

Els organismes necessiten compostos orgànics prèviament formats com a font de carboni i energia.

Tipus

Implica processos com la glicogenogènesi, lipogènesi, síntesi de proteïnes, etc.

Organismes

Animals, fongs, la majoria de bacteris i protozous.

Tipus de Fotosíntesi

Fotosíntesi Oxigènica

Característiques

Allibera oxigen com a subproducte de la fotòlisi de l'aigua.

Organismes

Plantes, algues i cianobacteris.

Fotosíntesi Anoxigènica

Característiques

No produeix oxigen; es realitza per bacteris fotosintètics que utilitzen altres donants d'electrons (H₂S, per exemple) en lloc d'aigua.

Organismes

Bacteris porpres i verds del sofre.

Diferències

La fotosíntesi oxigènica utilitza aigua com a font de protons i electrons, alliberant oxigen. En canvi, la fotosíntesi anoxigènica utilitza altres compostos reductors.

Pigments Fotosintètics

• Localització: Es troben a les membranes dels tilacoides dins dels cloroplasts (en plantes i algues) o a membranes especialitzades en bacteris fotosintètics.
• Funció: Absorbeixen energia lluminosa per convertir-la en energia química.
• Tipus: Clorofil·la a, clorofil·la b, carotenoides, ficobiliproteïnes.
• Diferències: Les clorofil·les absorbeixen llum blava i vermella, mentre que els carotenoides absorbeixen la llum blava-verda i proporcionen protecció contra el dany oxidatiu.

Fotosistemes

• Components: Conjunt de pigments (clorofil·les i carotenoides) associats amb proteïnes.
• Tipus: Fotosistema I (PSI) i Fotosistema II (PSII).
• Funcions: Absorbir llum i generar un gradient de protons per produir ATP i NADPH.
• Localització: Membrana dels tilacoides dels cloroplasts.

Diferències: PSII es troba implicat en la fotòlisi de l'aigua, mentre que PSI redueix el NADP⁺.

Visió General de la Fotosíntesi

• Equació general: 6 CO₂ + 6 H₂O + llum → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂.
• Fases:
  • Fase fotoquímica (fase lluminosa): Conversió d'energia solar a energia química (ATP i NADPH); localització als tilacoides.
  • Fase biosintètica (fase fosca o Cicle de Calvin): Fixació del CO₂ per formar glucosa; localització a l'estroma del cloroplast.

Fase Fotoquímica

Fase Fotoquímica Acíclica

• Fotòlisi de l'aigua: Descomposició de l'aigua en protons, electrons i oxigen.
• Fotofosforilació de l'ADP: Formació d'ATP.
• Fotoreducció del NADP⁺: Generació de NADPH.

Fase Fotoquímica Cíclica

• Només involucra el Fotosistema I.
• Producte obtingut: ATP (sense NADPH ni oxigen).
• Diferències: No hi ha fotòlisi de l'aigua ni producció de NADPH.

Fase Biosintètica

• Cicle de Calvin:
  • Fixació del CO₂: CO₂ es combina amb RuBP.
  • Reducció: Formació de gliceraldehid-3-fosfat (G3P).
  • Regeneració: Es regenera la RuBP.
• Balanç: Per cada 6 CO₂ fixats, es produeix una molècula de glucosa.

Fixació de Nitrats i Sulfats

• Implicació en el metabolisme dels compostos nitrogenats i de sofre, fonamental per a la síntesi d'aminoàcids i proteïnes.

La Fotorespiració

• Quan ocorre?: Quan els estomes estan tancats per evitar la pèrdua d'aigua (climes calorosos).
• Consisteix en: Fixació de l'O₂ per la Rubisco en lloc de CO₂.

Plantes C4 i la Ruta de Hatch-Slack

• Climes: Regions calentes i seques.
• Eviten la fotorespiració: Fixació inicial de CO₂ en cèl·lules mesòfiles, seguit del Cicle de Calvin en cèl·lules del teixit vascular.

Plantes CAM

• Climes: Àrids i semiàrids.
• Diferències amb C4: Fixació de CO₂ a la nit per reduir la pèrdua d'aigua.

Factors que Influeixen en la Fotosíntesi

• Interpretació de gràfics: Relació entre intensitat lluminosa, concentració de CO₂, temperatura i rendiment fotosintètic.

La Quimiosíntesi

• Diferències amb fotosíntesi: No depèn de la llum solar, utilitza l'energia química alliberada per l'oxidació de compostos inorgànics.
• Processos: Oxidació de compostos com H₂S, Fe²⁺, NH₃.
• Organismes: Bacteris quimioautòtrofs.

Importància Biològica de l'Anabolisme Autòtrof

• Fotosíntesi: Genera matèria orgànica i oxigen, clau per a la vida a la Terra.
• Quimiosíntesi: Manté ecosistemes profunds i extrems.

L'Anabolisme Heteròtrof

• Dues fases: Absorció de precursors i síntesi de molècules complexes.
• Processos:
  • Gliconeogènesi: Síntesi de glucosa.
  • Glicogenogènesi i amilogènesi: Emmagatzematge d'energia.
  • Lipogènesi: Formació de lípids.
  • Síntesi de proteïnes i àcids nucleics: Traducció i replicació.
• Localització: Diversos teixits i orgànuls segons el procés.