Fotosintesiaren Prozesuak eta Anabolismoa: Oinarrizko Kontzeptuak
Enviado por Chuletator online y clasificado en Biología
Escrito el en 
vasco con un tamaño de 12,13 KB
(1) Anabolismo Autotrofoa eta Heterotrofoa: Erreakzio katabolikoetan zelulak batez ere energia (ATP) eta ahalmen erreduzitzailea (NADH + H) lortzen du. Bide anabolikoen bitartez, katabolismoan lortutako energia eta ahalmen erreduzitzaile hori erabiliz, zelulak bere materia sortzen du. Landareak, mikroorganismo fotosintetikoak eta kimiosintetikoak, elikagai ez-organikoak hartuta materia organikoa sortzeko gai dira, horretarako eguzkitiko energia edo konposatu ez-organikoak oxidatzetik lortutako energia erabil dezaketelako. Prozesu horri anabolismo autotrofo esaten zaio. Animali zelulak, aldiz, janariak hartutako elikagai organikoak behar ditu bere molekulak eraikitzeko.
2. Fotosintesia: Eguzkitiko energia, lotura kimikoaren energia bihurtzean datza fotosintesia, energi mota batetik izaki bizidunei erabilgarri zaien beste energia bat ateratzean. Energia + CO2 + H2O -> Gluzidoak + H2O + O2. Gluzidoen degradazio oxidatzailearen alderantzizko erreakzioa da. Organismo fotosintetikoen medio zelularrak oso ondo antolatuta egon behar du. Landareek eta bakterioek fotosintesia egiten dute. Fotosintesiak erreakzio metaboliko ugari biltzen ditu, eta molekula askok hartzen dute parte. Erreakzioak landare zelularen kloroplastoan edo bakterio fotosintetikoaren mintz plasmatikoko tolesduretan gertatzen dira.
Fotosintesian Parte Hartzen duten Egitura:
- Kloroplastoak: Landareetako organulu zelular bereziak dira. Fotosintesia bertan gertatzen da. Fotosintesiaren erreakzio desberdinak mintz tilakoidalean, tilakoide barruan eta estroman gertatzen dira.
- Pigmentu Fotosintetikoak: Pigmentua argia xurgatzen duen edozein substantzia da. Klorofila pigmentu fotosintetiko nagusia da eta, argi berdea isladatzen duenez, hostoei eta landarearen beste organo batzuei ere kolore berdea ematen die. Uhin luzera more, urdin eta gorriko argia xurgatzen du. Landareen kloroplastoetan CH3 eta CHO klorofilak daude, egitura molekularrean desberdintzen dira. Zelula fotosintetiko gehienek karotenoideak dituzte.
(2) Fotosistemak: Klorofila molekulak eta karotenoideoak ere antena izeneko konplexuetan bilduta daude. Molekula horiek guztiak biltzen dituzten proteinek hainbat eraldaketa eragiten dizkiote klorofilari. Horiek horrela, fotosistemak eguzkitik hartzen duen energia konplexuan dagoen molekula berezi bati, erreakzio-guneko klorofila deritzan bati pasatuko dio. Fotosistemak "antena" konplexua, eta erreakzio-guneari lotuta dauden elektroi-emailea eta hartzailea biltzen ditu. Fotosistemaren zeregin nagusia argi-energia hartu eta ondoren, klorofilaren elektroi bat aktibatzeko erabiltzea da, goragoko energi maila batera igoaraziz. Handik elektroia beste molekula batera pasatuko da, elektroi-harzailera.
I. Fotosistemaren Erreakzio Guneak: Gehienez ere 700 nm-ko uhin luzerako argi-energia xurga dezake. Elektroi-hartzailea, kasu honetan, egitura ezezaguneko molekula bat da, X hartzaile izenekoa eta emailea, plastozianina. II. fotosistemako erreakzio-guneak P-680 da eta xurgatzen duen argi energia gehienek ere 680 nm-ko uhin luzeraduna da. Klorofila molekulatik alde egiten duten elektroiak feofitina izeneko molekulak hartzen ditu eta elektroi-emaile bezala ur-molekulak jokatzen du.
Fotosintesiaren Faseak: Gertatzen diren erreakzioak bi etapatan bil daitezke: 1. Energia hartzen duten erreakzioak. Erreakzio horien ondorioz, ATPa sintetizatzen da eta NADP* koentzima zelularrak erreduzitu egiten dira (NADPH* + H* emateko). Erreakzio horiek kloroplastoko tilakoideen mintzean gertatzen dira eta fotosistemek ere parte hartzen dute. Fotosistema-mota biek edo bakarrak har dezakete parte eta horren arabera, fotofosforilazio ziklikoa eta fosforilizazio ez-ziklikoa ditugu. 2. Karbonoa finkatzen duten erreakzioak. Substantzia ez-organiko oxidatuak (CO2, NO3-, SO4-2) molekula organiko konplexuagoen sintesian parte hartzeko.
Fotofosforilazio Ez-Ziklikoa: Prozesuan elektroiak H2O-n hasi eta hainbat molekula espezializaturen bitartez, NADP*-raino iritsiko dira, bien bitartean energia askatuko da, gero ADPa fosforilatzeko erabiliko den prozesu hori gertatzeko eguzkitik energia behar da.
(3) Argia Fotosistemetako Erreakzio-Gunea Aktibatu Behar Du: - Argia fotosistemetako erreakzio-guneko elektroi-bikote bat energetikoki aktibatuko du. Elektroi-bikotea goragoko energi maila batera pasatuko da eta horrela elektroi-afinitatea duen molekula batek hartuko du. - Klorofilak askatutako elektroi-bikotea molekulaaz molekula pasatuko da ondoren, molekula emailetik hartzailera, kate garraiatzaile deritzanean zehar. - Katea garraiatzaileak ekarritako elektroi-bikotea eta medioan dagoen protoi-bikotea hartzerakoan, NADP* koentzima erreduzituko da. - Fotolisia edo ur-molekularen haustura. Ur molekula haustean, elektroi-bikotea, protoi-bikotea eta oxigeno-atomoa askatuko dira. - Katea elektroi garraiatzaileak askatutako energia erabiliz, ATPa sintetizatuko da ADParen fotofosforilazio gisa ezagutzen dugun prozesuan. Mitokondrian gertatzen den fosforilazio oxidatzailearen oso antzekoa da. Deskribatutako bost prozesuak batera gertatzen dira, argiak I eta II fotosistemetako klorofila ukitzen duenean. Fotosistema bakoitzeko elektroi-bikote bat energia maila handiago bateraino aktibatua izango da eta, bertan, elektroi-hartzaile batek hartuko ditu. II. fotosistemak askatutako elektroi bikotea I. fotosistemara iritsiko da katea garraiatzailean zehar. I. fotosisteman berriro aktibatuko da eta lehen bezala, katea garraiatzailetik pasatuko da, azken hartzailera iritsi arte. Prozesu horren ondorioz II. fotosistemako bi elektroi NADP*raino iritsi dira. II. fotosistemak galdu dituen elektroi horien lekuan beste batzuk sartu behar dira, kasu honetan uraren fotolisian sortutakoak. Uraren fotolisian, tilakoide barrura sartuko diren protoiak askatuko dira eta ADParen fosforilazioan hartuko du parte.
Fotofosforilazio Ziklikoa: Fotosintesian fluxu ziklikoa gertatzen da, I. fotosistemak bakarrik hartzen du parte. Klorofilaren elektroiak aktibatu egingo dira eta ondoren klorofilara itzuliko dira berriro, askatutako energia ATPa sintetizatzeko erabiliz. Argiak I. fotosistema ukitzean, elektroi-bikote bat energetikoki aktibatuko da, eta fotosistema bien artean dagoen elektroi-garraiatzaaileraino iritsiko da.
(4) Hortik Elektroien Garraio: Hurrengo osagaietatik pasatuko da. Askatutako energia ATPa sintetizatzeko erabiliko da, eta elektroiak I. fotosistemara itzuliko dira. Zirkuitu horretan ATPa soilik sintetizatuko da, elektroiak ez baitira NADP*raino iristen. Zirkuitu bat ala bestea erabili, zelularen premiek erabakiko dute. Elektroien fluxu ziklikoa da bakterio fotosintetikoek erabiltzen duten prozesu bakarra, ez baitute II. fotosistemarik. Bakterio anaerobio horiek, beste modu batez lortu beharko dute ahalmen erreduzitzailea.
Karbonoa Finkatzeko Erreakzioak (Calvin): Erreakzio horiek kloroplastoaren estroman gertatzen dira eta Calvin ziklo izenaz ezagutzen dugun prozesu zikliko bat osatzen dute. Molekula desberdinek hartzen dute parte. Zikloaren hasieran erribulosa-1-5-difosfatoak CO2-rekin erreakzionatuko du, 6 karbonodun konposatu ez-egonkorra emateko, berehala bi 3-fosoglizeratotan bereiziko dena. Erreakzio hori erribulosa-1-5-difosfato karboxilasa-oxigenasa entzimak katalizatuko du. Aurrera jarraituz, 3-fosfoglizeratoa aktibatu egingo da energetikoki eta, ondoren, glizeraldehido-3-fosfatoa emanez erreduzituko da. Azukreak, gantzak, eta proteinak sintetizatzeko bide metaboliko desberdinei hasiera emango zaie. Glizeraldehido-fosfatoetako batzuk erribulosa-1-5-difosfatoa birsortzen erabiliko dira, prozesuaren jarraipena ziurtatzeko. Karbonoa CO2 moduan sartzen da zikloan eta glizeraldehido-3-fosfato moduan ateratzen da. Zikloaren bira bakoitzeko 3 ATP eta 2 NADPH* + H* gastatzen dira. Glizeraldehido-3-fosfato molekula bat eratzeko 3 ziklo behar dira. Erreakzio-ziklo hori landare gehienetan gertatzen da, klima tropikaleko hainbat landarek beste erreakzio-mota batzuk egiten dituzte. Prozesu ziklikoa da kasu honetan ere, baina aterako den lehen molekulak 4 karbono izango ditu.
Calvin Zikloko Erreakzioen Balantzea: Calvin zikloko erreakzioen ondorioz, CO2-a erreduzitu egiten da eta horrela gluzidoen bide anabolikoetan sartu ahal da. Calvin zikloan lortzen den glizeraldehido-3-fosfatoa, glukosaren sintesirako bide metabolikoaren lehen metabolitoa izango da.
(5) Fotosintesia Kontrolatzen Duten Faktoreak: Fotosintesiak organismo fotosintetiko bakoitzean duen abiadura inguruneko hainbat faktorek kontrolatzen dute. CO2-ak, H2O-k eta argiak eragina izan dezakete fotosintesian. Tenperaturak ere eragina du prozesuan.
3. Kimiosintesia: Bakterioen artean, materia organikoa elikagai ez-organikoez lor dezaketen organismoak daude. Erabiltzen duten bide metabolikoari kimiosintesia esaten zaio eta bide hori erabiltzen duten organismoei kimiolitotrofo. Kimiolitotrofoek ere CO2 finkatzeko Calvin zikloa erabiltzen dute baina haiek eguzkitik hartzen dute energia. Aerobikoak direnez, O2 erabiliko dute substraktu ez-organiko horiek oxidatzeko, eta prozesu horetan lortutako energia ATPa eta NADH + H* eratzeko erabiliko dute. Bakterio-mota desberdinak ditugu hemen eta bakoitzak oxidatzen duen substraktuaren izena hartzen du. Bi bakterio mota daude: 1. Nitrosifikatzaileak: amoniakoa eraldatu eta nitritoak ematen dituztenak. 2. Nitrifikatzaileak: nitritoak eraldatu eta nitratoak ematen dituztenak.
4. Bide Anabolikoak Zelula Heterotrofoan: Zelula heterotrofoak ezin ditu behar dituen elikagai organikoak materia ez-organikoaren bidez sintetizatu, horregatik makromolekulak eratzeko molekula konplexuen degradazioz lortutako molekula bakunak erabili behar ditu. Zelula heterotrofoak berak sintetizatuko ditu behar dituen gluzidoak, lipidoak... Sintesian zein degradazioan erreakzio bera erabiltzea aurrezpen handia da zelularentzat, bide metaboliko bietan ia entzima bertsuak erabiliko dituelako.
Gluzidoen Sintesia: Glukosa-kontzentrazioaren erregulazioa metabolismo zelularraren alderdi garrantzitsuenetako bat da. Erregulazio hori gibelen gertatzen da gehienbat. Elikaduran gluzidoak irentsi ondoren, glukosa gehiegi baldin badago gibelean metatuko da, glukogeno-moduan, glukogenogenesi deritzan erreakzio-multzoaren bidez. Gorputzak glukosa behar badu, glukogenoa hidrolisatzen hasiko da eta glukosa unitateak askatuko ditu. Erreakzioari glukogenesi deritze.
(6) Baraualdietan Glukosa Nahikoa Egon Ez Denez: Gorputzak metabolito ez-gluzidikoen bitartez sintetizatu beharko du glukosa hori. Bide metaboliko berr horri glukoneogenesi esaten zaio.
Lipidoen Sintesia: Gorputzeko gantzak janariarekin batera hartu ohi ditugu, karbohidratoetan eta proteinetan aberatsa den dieta baten elikatzen bagara. Gantz edo triglizeridoen osagaiak bakoitza bere aldetik sintetizatuko dira. Glizerola glukoliosiaren metabolito baten erredukzioz lortzen da. Gantz azidoak, azetil CoA-ren bidez eratzen dira.
Aminoazidoen Sintesia: Aminoazidoak janariaren bitartez eta sintesi bidez lortzen ditugu. Gizakiaren gorputzak, beharrezkoak ditugun 20 aminoazidoetatik 11 besterik ezin ditugu sintetizatu: aminoazido ez-nahitaezkoak dira. Aminoazido-sintesia gibelean gertatzen da. Aminoazidoak sintetizatzeko bi osagai behar ditugu: eskeleto karbonatatua eta nitrogeno-iturria. Mikroorganismo batzuk gauza dira nitrogeno atmosferikoa NH4* ioi bihurtzeko. Landareek NH4* ioiaz gain, nitritoak eta nitratoak erabil ditzakete nitrogeno-iturri bezala. Nitrogenoa alfa-zetoglutaratoarekin elkartuta sartzen da sintesi-prozesuan, glutamato aminoazidoa emateko. Transaminazio-erreakzioen bitartez aminoazido ez-nahitaezkoak sintetizatzen dira. Aminoazidoen polimerazioz proteinen sintesia iritsiko gara.