Bioquímica Celular Esencial: Metabolismo Energético y Fundamentos del Código Genético

Balance Energético del Ciclo de Calvin

La fijación de 3 moléculas de CO2 con producción de una molécula de gliceraldehído-3-fosfato (GAP) requiere el gasto de 9 moléculas de ATP y 6 de NADPH. Por lo tanto, son necesarias dos vueltas del ciclo para producir un mol de glucosa. De forma global, se puede concluir que la conversión de 6 moléculas de CO2 en una molécula de azúcar de 6 carbonos, y la regeneración de la ribulosa-1,5-bisfosfato, requiere 12 moléculas de NADPH y 18 moléculas de ATP.

Reacción global de la síntesis de una hexosa:

6 CO2 + 12 NADPH + 12 H(+) + 18 ATP → 1 Hexosa + 12 NADP(+) + 18 ADP + 18 Pi

Factores que Afectan la Fotosíntesis

Los principales factores que influyen en la tasa fotosintética son:

• Concentración de CO2 ambiental
• Concentración de O2 ambiental
• Humedad
• Temperatura
• Intensidad luminosa
• Tipo de luz

Quimiosíntesis

La quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa que no depende de la luz, sino de la energía química que se desprende de una oxidación realizada por el propio organismo. Este proceso utiliza como sustrato sustancias inorgánicas sencillas como amoniaco, nitritos, sulfuros, ion ferroso, H2, entre otras.

Importancia de la Quimiosíntesis

Los organismos que poseen este tipo de nutrición pueden, además de asimilar CO2 del medio como fuente de carbono para sintetizar sus propias moléculas, desempeñar un papel crucial en los ciclos biogeoquímicos. Es un tipo de nutrición que se encuentra exclusivamente en bacterias y arqueas.

Código Genético y Síntesis de ARN

El Código Genético

El código genético comprende toda la información almacenada en el ADN. Los 64 codones identifican a los 20 aminoácidos proteicos y a varias señales de iniciación y terminación de la síntesis proteica.

Características del Código Genético

• Universal: Es compartido por todos los organismos conocidos, incluyendo los virus. Esta universalidad tiene excepciones, concretamente en las mitocondrias, algunas bacterias y algunos protozoos.
• Degenerado: Indica que la mayor parte de los aminoácidos, a excepción de la metionina y el triptófano, están codificados por más de un codón. Los distintos codones que codifican para un mismo aminoácido se denominan codones sinónimos.
• No presenta imperfección: Ningún codón codifica más de un aminoácido; lo contrario significaría problemas considerables, pues a partir de un gen se sintetizarían proteínas diferentes.
• Carece de solapamiento: Los tripletes de bases se hallan dispuestos de manera lineal y continua, sin que entre ellos existan comas ni espacios, y sin que compartan ninguna base nitrogenada. Su lectura se hace en sentido 5’→3’, desde el codón que indica el comienzo hasta el que indica el final.

Síntesis del ARN: Transcripción

La transcripción es el proceso de síntesis de ARN a partir de una cadena molde de ADN.

Iniciación de la Transcripción

Comienza cuando la ARN polimerasa reconoce en el ADN que se va a transcribir una señal que indica el inicio del proceso. Estas señales, llamadas centros promotores, son unas determinadas secuencias cortas de bases nitrogenadas a las que se une la ARN polimerasa. El promotor indica cuál de las dos cadenas de ADN se usa como molde. La ARN polimerasa hace que la doble hélice de ADN se abra para permitir que quede expuesta la secuencia de bases del ADN, y se puedan incorporar los ribonucleótidos que se van a unir.

Elongación de la Transcripción

Es la adición de sucesivos ribonucleótidos para formar el ARN. La ARN polimerasa avanza a lo largo de la cadena molde de ADN leyéndola en sentido 3’→5’, mientras que el sentido de la síntesis del ARN es 5’→3’. La enzima selecciona el ribonucleótido trifosfato cuya base es complementaria con la de la cadena de ADN que actúa como molde, y lo une mediante un enlace éster al siguiente nucleótido, desprendiéndose un grupo pirofosfato. En las eucariotas, tras la unión de los 30 primeros ribonucleótidos, se añade en el extremo 5’ una caperuza formada por 7-metilguanosina, que durante la traducción será una señal de reconocimiento del inicio de la lectura.