Ciclo de Calvin y Ciclo de Krebs: Procesos y Etapas
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EL CICLO DE CALVIN
El ciclo de Calvin es un proceso de fijación y reducción del CO2 atmosférico que se realiza en el estroma del cloroplasto.
Este proceso se inicia con la fijación del CO2 a la ribulosa-1-5-bifosfato. Esta reacción es catalizada por la enzima ribulosa-1-5-bifosfato carboxilasa oxigenasa (RUBISCO). Como C3, este es el único mecanismo de fijación del CO2; pero otras plantas, a las que se conocen como plantas C4, tienen un sistema distinto de fijación del CO2 para evitar la pérdida de eficacia provocada por la fotorrespiración.
La síntesis de una molécula de glucosa de fructosa partir de seis moléculas de CO2 requiere el consumo de 18 moléculas de ATP y de 12 de NADPH.
Ecuación general para la producción de una molécula de glucosa:
6 CO2 + 12 NADPH + 12 H + 18 ATP C6H1206 + 12 NADP + 18 ADP + 18 Pi + 6 H2O
Ecuación química de la fotosíntesis de una molécula de glucosa:
(48 fotones y clorofila)
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6
Ecuación química resumida de la fotosíntesis de una molécula de glucosa:
(48 fotones y clorofila)
6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 CO2
Etapas ciclo de Calvin
Fijación del CO2. Cada una de las 6 moléculas de CO2 se une a una de ribulosa 1,5-bifosfato para formar 2 de ácido 3-fosfoglicérico. La reacción está catalizada por la enzima RUBISCO.
Fosforilación. Las moléculas de ácido 3-fosfoglicérico son fosforiladas por el ATP para formar ácido 1,3-bisfosfoglicérico. Más tarde ocurre la reducción, donde cada una de las moléculas de ácido 1,3-bifosfoglicérico es reducida por una NADPH para formar gliceraldehido-3-fosfato y una molécula de fosfato inorgánico.
Regeneración de la RuDP. Proceso complejo con numerosos metabolitos intermediarios. 10 de las 12 moléculas de gliceraldehido-3-fosfato se transforman en dihidroxiacetona fosfato por acción de la triosa fosfato formando ribulosa-5-fosfato. Después se produce la fosforilación, donde cada molécula de ribosa-5-fosfato es fosforilada para formar ribulosa-1,5-bifosfato. Requiere gasto de ATP.
Síntesis de una hexosa. 2 de las 12 moléculas de gliceraldehido-3-fosfato equivalen a los 6 CO2 fijados, y pueden ser utilizadas para sintetizar hexosa, la fructosa 1,6-bifosfato, o bien glucosa y ser almacenada en forma de almidón.
EL CICLO DE KREBS
El ciclo de Krebs conocido también como ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos consta de una serie de reacciones donde los dos átomos del carbono del ácido acético se oxidan totalmente para formar dos moléculas de CO2.
Cada molécula de ácido acético que es oxidada en el ciclo de Krebs permite formar tres moléculas de NADH, una de FADH2 y una de GTP, un nucleótido que es equivalente en energía al ATP.
Las etapas del ciclo de Krebs
El acetil-coA transfiere el grupo acetilo a una molécula de ácido oxalacético para formar ácido cítrico. Esta reacción es catalizada por la enzima citrato-sintasa.
El ácido cítrico se transforma en ácido isocítrico, en una reacción que supone la salida y la posterior entrada de una molécula de agua y la formación de un compuesto intermedio, el ácido cis-aconítico. Esta reacción es catalizada por por la enzima aconitasa (aconitato-hidratasa).
El ácido isocítrico pierde una molécula de CO2 y se oxida para formar α-cetoglutárico. Está reacción está catalizada por la enzima y citrato deshidrogenasa, cuya coenzima es el NAD+, y se reduce a NADH + H+.
El ácido α-cetoglutarato se oxida por acción de la enzima α-cetoglutarato deshidrogenasa y libera una molécula de CO2 para formar succinil-CoA. Se forma un enlace con una molécula de coenzima A. Los electrones son recogidos por el NAD+, que se transforma en NADH + H+.
El succinil-CoA se rompe para formar ácido succínico y coenzima A. Esta reacción libera energía suficiente para sintetizar GTP a partir de GDP y ácido fosfórico. Esta reacción está catalizada por succinato tioquinasa.
El ácido succínico se oxida y da lugar al ácido fumárico, por acción de la enzima succinato deshidrogenasa. Los electrones son recogidos por la coenzima FAD, que se reduce a FADH2.
El ácido fumárico adiciona una molécula de agua y se transforma en ácido málico. Es una reacción de hidratación catalizada por la enzima fumarasa.
El ácido málico sufre una deshidrogenación que da lugar a la formación de ácido oxalacético, con lo que se cierra el ciclo.
Reacción global del sistema piruvato deshidrogenasa y del ciclo de Krebs:
Ac. pirúvico + 2H2O + 4NAD + FAD + GDP + Pi 3CO2 + 4NADH + 4H + FADH2 + GTP