Metabolismo celular en eucariotas: fotosíntesis, glucólisis y gluconeogénesis

Fundamentos del Metabolismo Celular en Eucariotas

1. Procesos Metabólicos Fundamentales

Se presentan las siguientes cuestiones referentes al metabolismo celular en eucariotas:

a) Fotosíntesis

• Reacción general de la fotosíntesis: $\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{Luz} \rightarrow \text{Glucosa} + \text{O}_2$.
• Tipo de seres vivos: La realizan los organismos fotoautótrofos (plantas y algas).
• Localización celular: Dicho proceso se localiza en los cloroplastos.

b) Oxidación completa de la glucosa

• Reacción general: $\text{Glucosa} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{Energía}$.
• Etapas del proceso metabólico:
  1. Glucólisis
  2. Formación de acetil-CoA
  3. Ciclo de Krebs (o Ciclo del ácido cítrico)
  4. Fosforilación oxidativa

2. Preguntas Adicionales sobre Rutas Metabólicas

A continuación, se abordan preguntas específicas sobre la gluconeogénesis y la fotosíntesis:

2.1. Gluconeogénesis

• Sustrato inicial: Piruvato, lactato, glicerol y todos los aminoácidos.
• Producto final: Glucosa.
• Tipo de ruta metabólica: Es una ruta anabólica (de síntesis).
• Compartimento celular donde se realiza: Citosol y la matriz mitocondrial.
• Balance energético (partiendo del piruvato): Se consumen 6 grupos fosfato de energía elevada (4 ATP netos, aunque el proceso requiere un gasto mayor de equivalentes energéticos para ser completo, incluyendo GTP).

2.2. Reacción general de la fotosíntesis (Revisión)

• Reacción general: $6 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2$.
• Tipo de seres vivos eucariotas: Se da en las plantas y en las algas.
• Localización celular: Este proceso ocurre dentro de unos orgánulos especializados llamados: cloroplastos.

3. Relación entre Metabolismo y Procesos Biotecnológicos

Se explican aspectos relacionados con la fermentación y el Ciclo de Calvin:

3.1. Fermentación y Elaboración del Vino

• Relación: La elaboración del vino requiere de un proceso de fermentación alcohólica de los azúcares de la uva.
• Microorganismos intervinientes: Intervienen unas levaduras denominadas (*Saccharomyces cerevisiae*, implícitamente).
• Sustrato y productos finales: El sustrato inicial son los azúcares (glucosa/fructosa) y el producto final principal es el etanol (alcohol etílico), además de $\text{CO}_2$. El piruvato resultante de la oxidación parcial de los azúcares se transforma en etanol.

3.2. Gasto Energético en el Ciclo de Calvin

Para sintetizar una molécula de glucosa ($\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$):

• Se necesitan 6 vueltas del Ciclo de Calvin, puesto que en cada vuelta se reduce una molécula de $\text{CO}_2$.
• Gasto por cada $\text{CO}_2$ fijado: Se gastan 3 ATP y 2 NADPH.
• Gasto total para una glucosa (6 $\text{CO}_2$): El gasto total es de 18 ATP y 12 NADPH.

3.3. Síntesis de ATP en la Glucólisis

La síntesis de ATP en la glucólisis ocurre mediante fosforilación a nivel de sustrato:

1. Desdoblamiento: La molécula de glucosa (6 carbonos) se desdobla, convirtiéndose en dos moléculas de piruvato (3 carbonos cada una).
2. Producción de energía: Esta serie de reacciones da lugar a la producción de energía.
3. Balance neto: El producto neto de este proceso son 2 moléculas de ATP (ganancia neta) y 2 moléculas de NADH. (Aunque se producen 4 ATP en total, 2 son consumidos en la fase inicial, resultando en una ganancia neta de 2 ATP).