Processi Metabolici: Anabolismo, Fotosintesi e Chemiosintesi
Classificato in Biologia
Scritto il in 
italiano con una dimensione di 4,13 KB
Anabolismo: Sintesi di Molecole Organiche
L'anabolismo è la parte del metabolismo dedicata alla costruzione di molecole organiche complesse a partire da precursori più semplici e ossidati.
La Fase Luminosa della Fotosintesi
La fase luminosa comprende un insieme di reazioni luce-dipendenti il cui obiettivo è l'assorbimento di energia luminosa e la sua trasformazione in energia chimica attraverso la sintesi di ATP e nucleotidi piridinici ridotti (NADPH).
Ipotesi Chemiosmotica della Fotofosforilazione
La sintesi di ATP nel cloroplasto si spiega con l'ipotesi chemiosmotica di Mitchell, analogamente a quanto avviene nei mitocondri:
- La catena di trasporto degli elettroni nella membrana dei tilacoidi produce il pompaggio di protoni dallo stroma verso lo spazio tilacoidale.
- Il complesso del citocromo b6-f genera un gradiente elettrochimico.
- Il flusso di protoni dallo spazio tilacoidale verso lo stroma, attraverso il canale dell'ATP sintasi, attiva la sintesi di ATP da ADP e fosfato.
- Gli elettroni vengono utilizzati per ridurre il NADP+ a NADPH.
Fase Oscura: Il Ciclo di Calvin
La fase oscura si svolge nello stroma dei cloroplasti ed è indipendente dalla luce. Il suo obiettivo è la fissazione della CO2 e la sua riduzione per formare sostanze organiche, in particolare il glucosio.
Il processo di riduzione del carbonio è ciclico ed è noto come Ciclo di Calvin, che avviene in tre fasi:
- Fase Carbossilativa: La CO2 si lega a una molecola a 5 atomi di carbonio (ribulosio-1,5-difosfato), formando un composto instabile a 6C che si scinde in due molecole di acido 3-fosfoglicerico (3-PGA).
- Fase di Riduzione: L'acido 3-fosfoglicerico viene ridotto a gliceraldeide-3-fosfato (PGAL) utilizzando ATP e NADPH.
- Fase Rigenerativa/Sintetica: Le molecole di gliceraldeide-3-fosfato seguono percorsi diversi: cinque su sei vengono utilizzate per rigenerare il ribulosio-1,5-difosfato, mentre la restante parte serve per sintetizzare glucosio, acidi grassi e aminoacidi.
Il Ruolo della Rubisco e la Fotorespirazione
L'enzima chiave è la Rubisco. Se la concentrazione di CO2 è bassa, l'enzima agisce come ossidasi anziché come carbossilasi, innescando la fotorespirazione. Questo processo riduce l'efficienza della fotosintesi poiché ossida i carboidrati a CO2 e H2O senza produrre ATP o NADPH.
Glicogenesi
La glicogenesi è il processo di sintesi del glicogeno a partire dal glucosio. I substrati iniziali includono piruvato, lattato, aminoacidi, intermedi del ciclo di Krebs e glicerolo. Il processo avviene principalmente nel citosol, ad eccezione della fase iniziale del piruvato che avviene nella membrana mitocondriale.
Classificazione degli Organismi
- Organismi fotosintetici: Costruiscono la propria struttura a partire da materiali inorganici utilizzando l'energia luminosa.
- Organismi chemiosintetici: Ottengono energia da reazioni chimiche di ossidazione di molecole inorganiche.
- Anaerobi: Utilizzano accettori di elettroni diversi dall'ossigeno nelle loro reazioni metaboliche.
- Aerobi: Utilizzano l'ossigeno molecolare come accettore finale di elettroni.
Chemiosintesi
La chemiosintesi è la sintesi di ATP tramite l'energia liberata dall'ossidazione di sostanze inorganiche. Gli organismi che compiono questo processo sono detti chemoautotrofi o chemio-litoautotrofi (principalmente batteri).
Tipologie di Batteri Chemiosintetici
- Batteri dello zolfo: Ossidano i composti dello zolfo.
- Batteri dell'azoto: Ossidano composti azotati (nitrosificanti e nitrificanti).
- Batteri del ferro: Ossidano i composti ferrosi.
- Batteri dell'idrogeno: Utilizzano l'idrogeno molecolare come fonte energetica.