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Esquema simplificado del ciclo de Calvin
Esquema
simplificado del ciclo
de Calvin
En la fase oscura, que tiene lugar en la matriz o estroma de los
cloroplastos, tanto la energía en forma de ATP como el NADPH que se obtuvo en
la fase fotoquímica se usa para sintetizar materia orgánica por medio de
sustanciasinorgánicas. La fuente de carbono empleada es el dióxido de carbono,
mientras que como fuente de nitrógeno se
utilizan los nitratos y nitritos, y como
fuente de azufre, los sulfatos. Esta fase se llama oscura, ya que suele ser
realizada en la oscuridad de la noche.
* Síntesis de compuestos de carbono: descubierta por el bioquímico
norteamericano Melvin Calvin, por lo que también se conoce con la denominación
de Ciclo de Calvin, se produce mediante un proceso de carácter cíclico en el
que se pueden distinguir varios pasos o fases.
En primer lugar se produce la fijación del
dióxido de carbono. En el estroma del cloroplasto, el dióxido de carbono
atmosférico se une a la pentosaribulosa-1,5-bisfosfato, gracias a
la enzima RuBisCO, y origina un compuesto inestable de seis carbonos,
que se descompone en dos moléculas de ácido-3-fosfoglicérico. Se trata de
moléculas constituidas por tres átomos de carbono, por lo que las plantas que
siguen esta vía metabólica se llaman C3. Si bien, muchas especies vegetales
tropicales que crecen en zonas desérticas, modifican el ciclo de tal manera que
el primer producto fotosintético no es una molécula de tres átomos de carbono,
sino de cuatro (un ácido dicarboxílico), constituyéndose un método alternativo
denominado vía de la C4, al igual que este tipo de plantas.
Con posterioridad se produce la reducción del dióxido de carbono fijado. Por medio del consumo de ATP y del NADPH obtenidos en la fase luminosa, el
ácido 3-fosfoglicérico se reduce a gliceraldehído 3-fosfato. Éste puede seguir
dos vías, consistiendo la primera de ellas en regenerar la ribulosa
1-5-difosfato (lamayor parte del producto se
invierte en esto) o bien, servir para realizar otro tipo de biosíntesis: el que
se queda en el estroma del
cloroplasto comienza la síntesis de aminoácidos, ácidos grasos y almidón. El
que pasa al citosol origina la glucosa y la fructosa, que al combinarse generan
la sacarosa (azúcar característico de la savia) mediante un proceso parecido a
la glucólisis en sentido inverso.
Fosfoproteínas: tienen como característica importante que son
ricas en fosforo y no se coagulan con el calor (vitelina de la yema de huevo y
la caseína de la leche)
Glucoproteínas (glucosa): estan en combinación
proteínas y carbohidratos. Tienen caracter
acido. (mucinas de la saliva y mucoides de los
cartílagos)
Lipoproteínas: proteínas combinadas con lípidos. (suero sanguíneo, tejido nervioso y en el cerebro)
Un aminoacido es una sustancia química
organica que por lo general es cristalina y de sabor dulce, asimismo
esta constituido por dos grupos funcionales característicos como son: el grupo amino
(-NH2) y el grupo carboxílico (-COOH). Los aminoacidos
estan unidos mediante enlaces peptídicos. El
enlace peptídicos es la unión entre dos moléculas
de aminoacidos. Dicha unión se efectúa
entre el grupo amino y grupo carboxilo.
De acuerdo con el número de aminoacidos unidos en la cadena, se
tienen:
Dipéptidos: si la cadena esta formada por dos aminoacidos
Tripéptidos: cuando la cadena contiene 3 aminoacidos
Oligopéptidos: si el numero de aminoacidos es menor a 10
Polipéptido: Cuando lacadena tiene mas de 10 aminoacidos
Estructuras de las proteínas
Estructura primaria
La estructura primaria es la secuencia de aminoacidos de la proteína.
Nos indica que aminoacidos componen la cadena polipeptídica y el
orden en que dichos aminoacidos se encuentran. La función de la
proteína depende de su secuencia y de la forma que esta adopte.
Estructura secundaria
Es la disposición de la secuencia de aminoacidos en el espacio.
Los aminoacidos, a medida en que van siendo enlazados durante
la síntesis de proteína y gracias a la capacidad de sus enlaces,
adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria.
Existen 2 tipos:
1. La a(alfa)- hélice
2. La integración beta
Esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre si misma la
estructura primaria.
Estructura terciaria
1. De tipo fibrosa en donde una de las dos dimensiones es mucho mayor
(colageno, queratina de cabello
2. De tipo globular en donde no existe una dimensión que predomina(mioglobina)
Estructura cuaternaria
Esta estructura informa de la unión, mediante enlaces débiles (no
covalentes) de varias cadenas polipeptídica con estructura terciaria.
Propiedades físicas:
Fibrosas: presentan cadenas polipeptídicas largas y una estructura
secundaria atípica
Son insolubles en agua
Propiedades químicas
Si se aumenta la temperatura y el PH se pierde la solubilidad
La mayoría se unen con enlaces covalentes
Peso molecular alto
Si en un futuro no nos cuidamos vamos a tener que consumir en mínimas
proporciones las proteínas de origen animal o cancelarlas o consumir
proteínas vegetales
Fuente: libro de química II
La regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato se lleva a cabo a partir del
gliceraldehído 3-fosfato, por medio de un proceso complejo donde se suceden
compuestos de cuatro, cinco y siete carbonos, semejante a ciclo de las pentosas
fosfato en sentido inverso (en el ciclo de Calvin, por cada molécula de dióxido
de carbono que se incorpora se requieren dos de NADPH y tres de ATP).
* Síntesis de compuestos orgánicos nitrogenados: gracias al ATP y al NADPH
obtenidos en la fase luminosa, se puede llevar a cabo la reducción de los iones
nitrato que están disueltos en el suelo en tres etapas.
En un primer momento, los iones nitrato se reducen a iones nitrito por la
enzima nitrato reductasa, requiriéndose el consumo de un NADPH. Más tarde, los
nitritos se reducen a amoníaco gracias, nuevamente, a la enzima nitrato
reductasa y volviéndose a gastar un NADPH. Finalmente,
el amoníaco que se ha obtenido y que es nocivo para la planta, es
captado con rapidez por el ácido α-cetoglutárico originándose
el ácido glutámico (reacción catalizada por la enzima glutamato
sintetasa), a partir
del
cual los átomos de nitrógeno pueden pasar en forma de grupo amino a otros
cetoácidos y producir nuevos aminoácidos.
Sinembargo, algunas bacterias pertenecientes a lo
géneros Azotobacter, Clostridium y Rhizobium y
determinadas cianobacterias (Anabaena y Nostoc) tienen la capacidad
de aprovechar el nitrógeno atmosférico, transformando las moléculas de este
elemento químico en amoníaco mediante el proceso llamada fijación
del nitrógeno. Es por
ello por lo que estos organismos reciben el nombre de fijadores de nitrógeno.
Esquema en el que se muestra el proceso seguido en la síntesis de compuestos
orgánicos nitrogenados.
* Síntesis de compuestos orgánicos con azufre: partiendo
del
NADPH y
del
ATP de la fase luminosa, el ión sulfato es reducido a ión sulfito, para
finalmente volver a reducirse a sulfuro de hidrógeno. Este compuesto
químico, cuando se combina con la acetilserina produce el aminoácido cisteína,
pasando a formar parte de la materia orgánica celular.