LA BIODIVERSIDAD

La biodiversidad

La biodiversidad o diversidad biológica es la variedad de la vida. Este reciente concepto incluye varios niveles de la organización biológica. Abarca a la diversidad de especies de plantas y animales que viven en un sitio, a su variabilidad genética, a los ecosistemas de los cuales forman parte estas especies y a los paisajes o regionesen donde se ubican los ecosistemas. También incluye los procesos ecológicos y evolutivos que se dan a nivel de genes, especies, ecosistemas y paisajes.

El concepto fue acuñado en 1985, en el Foro Nacional sobre la Diversidad Biológica de Estados Unidos. Edward O. Wilson (1929 - ), entomólogo de la Universidad de Harvard y prolífico escritor sobre el tema de conservación, quien tituló la publicación de los resultados del foro en 1988 como “Biodiversidad”.

Los seres humanos hemos aprovechado la variabilidad genética y “domesticado” por medio de la selección artificial a varias especies; al hacerlo hemos creado una multitud de razas de maíces, frijoles, calabazas, chiles, caballos, vacas, borregos y de muchas otras especies. Las variedades de especies domésticas, los procesos empleados para crearlas y las tradiciones orales que las mantienen son parte de labiodiversidad cultural.

En cada uno de los niveles, desde genes hasta paisaje o región, podemos reconocer tres atributos: composición, estructura y función.

La composición es la identidad y variedad de los elementos (incluye qué especies están presentes y cuántas hay), laestructura es la organización física o el patrón del sistema (incluye abundancia relativa de las especies, abundancia relativa de los ecosistemas, grado de conectividad, etc.) y la función son los procesos ecológicos y evolutivos (incluye a la depredación, competencia, parasitismo, dispersión, polinización, simbiosis, ciclo de nutrientes, perturbaciones naturales, etc.)    

SELECCIÓN NATURAL

SELECCIÓN NATURAL

La selección natural es la base de todo el cambio evolutivo. Es el proceso a través del cuál, los organismos mejor adaptados desplazan a los menos adaptados mediante la acumulación lenta de cambios genéticos favorables en la población a lo largo de las generaciones. Cuando la selección natural funciona sobre un número extremadamente grande de generaciones, puede dar lugar a la formación de la nueva especie.

 El carácter sobre el que actúa la selección natural es la eficacia biológica que se mide como la contribución de un individuo a la siguiente generación de la población. La eficacia biológica es un carácter cuantitativo que engloba a muchos otros relacionados con: la supervivencia del más apto y la reproducción diferencial de los distintos genotipos o alelos. Los individuos más aptos tienen mayor probabilidad de sobrevivir hasta la edad reproductora y, por tanto, de dejar descendientes a las siguientes generaciones; la reproducción diferencial puede deberse a diferentes tasas de fertilidad o fecundidad o a la selección sexual.

Si las diferencias en eficacia biológica tienen una base genética variable (y habitualmente la tienen) la selección natural favorecerá a aquellos fenotipos que produzcan una mayor contribución de descendientes a la siguiente generación pues, si un fenotipo (A) contribuye más que otro (B) a la población, en la siguiente generación, los genotipos (alelos) que causan el fenotipo A incrementarán su frecuencia en detrimento de la de los genotipos (alelos) que producen el fenotipo B. Por tanto, la selección es un proceso direccional de cambio de las frecuencias génicas.

  La descripción de los cambios experimentados por las frecuencias génicas cuando actúa la selección natural es mucho más complicada que la relacionada con otros procesos de cambio de las frecuencias génicas, porque la selección actúa sobre fenotipos y la correspondencia entre estos y los genotipos o alelos no siempre es inmediata y cambia en cada caso dependiendo del tipo de acción génica.

  Por otra parte, como hemos comentado anteriormente, la selección natural no siempre actúa una sola vez a lo largo de la vida de los individuos, ni tampoco en la misma fase. Por tanto, la evaluación de su efecto se hace comparando las frecuencias génicas y genotípicas, en generaciones sucesivas; en individuos en fase cigótica.

  Al efecto de la selección natural sobre la eficacia biológica media de un genotipo se le da el nombre de coeficiente de selección, s, y mide la reducción proporcional de la contribución gamética de ese genotipo en relación a la del fenotipo más favorecido (o menos desfavorecido) cuya eficacia biológica se toma como unidad (1) Así pues, la eficacia biológica de cualquier genotipo se puede expresar como1 – s, sabiendo que siempre existe al menos un genotipo cuyo valor del coeficiente de selección es cero (eficacia = 1)

MUTACIONES

MUTACIONES

La duplicación de ADN es uno de los con mayor fidelidad de reproducción, lo que permite que las células

hijas hereden perfectamente las instrucciones que reciben de sus antecesoras.

Cada célula tiene, además, unos mecanismos de reparación del ADN cuyo objeto es disminuir en lo posible

las alteraciones en los nucleótidos.

Aun con todas estas protecciones, debido al gran tamaño de las moléculas de ADN, en cada célula superior

suelen darse, al menos, dos o tres cambios de nucleótidos por término medio, por duplicación. Estos cambios

en el ADN se llama mutaciones.

Las mutaciones son la fuente de variabilidad de las poblaciones sobre la que actúan los mecanismos de

selección; son por lo tanto, imprescindibles para que se produzca la evolución.

AGENTES MUTAGÉNICOS

Las mutaciones pueden surgir espontáneamente. También puede haber mutaciones inducidas por medio de

diversas sustancias (agentes mutagénicos).Ej: rayos X, rayos ultravioleta, análogos de base, agentes

modificadores de bases, sustancias intercalantes en el ADN, alquitranes del tabaco, colorantes, amianto,

colchicina, benceno...

TIPOS DE MUTACIONES

· Puntuales: son las lesiones que afectan solo a un gen.

Cromosómicas: afectan a la estructura de los cromosomas, son causadas por rupturas o

modificaciones en los brazos cromosómicos. Las más frecuentes son: las delecciones (rotura con

pérdida de un segmento cromosómico, ej. síndrome del maullido del gato, anomalía en el cromosoma

5) y duplicaciones (duplicación de un segmento cromosómico, peden se beneficiosos).

15.4.3. ANEUPLOIDÍA: se produce cuando un individuo presenta accidentalmente algún cromosoma de más o de menos en relación con su condición de diploide, pero sin que se llegue a alcanzar la dotación de un juego completo de cromosomas. Se denominan monosomías cuando, en lugar de dos cromosomas homólogos, sólo hay uno y trisomías si existen tres cromosomas homólogos en vez de un par.
Estas alteraciones suelen estar ocasionadas por fallos en la separación de los cromosomas homólogos durante la meiosis. En la especie humana aparecen espontáneamente aneuploidías que pueden afectar a los autosomas o a los cromosomas sexuales. Los síndromes (conjunto de síntomas) más característicos provocados por estas mutaciones son los siguientes.Aneuploidías que afectan a los autosomas:
· Síndrome de Down o Mongolismo (trisomía del par 21). Características: retraso mental, ojos oblicuos, crecimiento retardado, piel rugosa, etc.
· Síndrome de Edwars (trisomía del par 18). Anomalías en la forma de la cabeza, boca pequeña, lesión cardíaca y membrana interdigital en los pies.
· Síndrome de Patau (trisomía del par 13 o del 15). Labio leporino, lesión cardíaca, dedos supernumerarios..
· Aneuploidías que afectan a los cromosomas sexuales:
· Síndrome de Klinefelter o intersexo masculino (44 autosomas + XXY). Escaso desarrollo de las gónadas, esterilidad, retraso mental, aspecto eunucoide, etc.
· Síndrome de Duploy o supermacho (44 autosomas + XYY). Elevada estatura, personalidad infantil, bajo coeficiente intelectual, tendencia a la agresividad y al comportamiento antisocial, etc.
· Síndrome de Turner o intersexo femenino (44 autosomas + X). Aspecto hombruno, atrofia de ovarios, enanismo, etc.
· Síndrome de Triple X o superhembra (44 autosomas + XXX). Infantilismo, escaso desarrollo de las mamas y de los genitales externos.

LA HERENCIA DEL SEXO

LA HERENCIA DEL SEXO

En la especie humana, el número de cromosomas de un individuo es de 46, o 23 parejas, de las cuales 22 son

iguales en el hombre y la mujer. En las mujeres existen además, otra pareja de cromosomas X bastante

grandes, mientras que en el varón se encuentra un cromosoma X y otro más pequeño: el cromosoma Y.

En la formación de los gametos femeninos por ,meiosis, todos ellos llevarán 22 autosomas y un cromosoma

X. El hombre produce espermatozoides, también por meiosis, a partir de sus espermatogonias: en este caso se

pueden formar dos tipos de gametos, todos con 22 cromosomas, pero unos, el 50%, con un cromosoma X, y

los otros, el otro 50%, con un cromosoma Y.

Esto quiere decir que es el espermatozoide el que determina el sexo en la descendenia. Como hemos visto,

existe la misma probabilidad para ambos sexos; sin embargo, las estadísticas indican que , por regla general,

nacen 106 varones por cada 100 niñas.

LA HERENCIA LIGADA AL SEXO

Hay genes que no se expresan en la misma proporción en los sexos. Esto se debe a que se encuentran

localizados en uno de los dos cromosomas sexuales.

LA HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA Y

Los cromosomas presentes en el cromosoma Y sólo se transmiten de varón a varón. Como el cromosoma Y es

muy pequeño, este tipo de genes no es muy numeroso. Ej: el gen que determina pelos en las orejas

(hipertricosis).

LA HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA X

La hemofilia en el hombre se debe a un gen defectuoso recesivo localizado en el cromosoma X. En los

individuos hemofílicos, la coagulación de la sangre está alterada por la ausencia del factor de coagulación

VIII, una proteína, producto del gen alterado. El suministro de la proteína en dosis adecuadas a los individuos

afectados les permite llevar una existencia próxima a la normalidad.

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El daltonismo es un defecto visual que impide reconocer el color rojo. Depende de un gen recesivo situado en

el cromosoma X. Esta condición lo mismo que la hemofilia, suele aparecer en los varones, y las mujeres, de

visión generalmente normal, la transmiten a los varones de su descendencia, aunque se conocen mujeres

homocigotas para el carácter y que, por tanto, también son daltónicas.

En la mujer para que se manifieste la hemofilia o el daltonismo tiene que aparecerle gen defectuoso en los dos

cromosomas X. En el hombre basta con que se manifieste en el cromosoma X para que padezca la

enfermedad.

CARACTERES INFLUIDOS POR EL SEXO

Ciertos caracteres tienen una expresión que depende del sexo del individuo. Generalmente, se comportan así

unos caracteres influidos por el ambiente hormonal del sujeto. Por ejemplo, en el hombre, la calvicie es un

carácter que se comporta como dominante en el hombre, pero como recesivo en la mujer. Por ello C (calvicie)

y C+ (normal), los varones CC y CC+ serán calvos, mientras que solo las mujeres CC lo serán.

MODIFICACIONES DE LAS PROPORCIONES DE LAS LEYES DE MENDEL

Los genes con frecuencias interaccionan entre sí, o varios cooperan para producir el mismo efecto, de modo

que se modifican las proporciones que se esperarían si se comportasen ateniéndose estrictamente a las leyes de

Mendel.

Las modificaciones más frecuentes encontradas son la epistasia, la presencia de alelos múltiples, la interacción

de los genes y el ambiente, y la herencia poligénica.

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Epistasia

Con frecuencia se pueden producir interacciones entre genes diferentes que afectan a la expresión del mismo

carácter: a este fenómeno se le denomina epistasia

En el guisante de olor la presencia de pétalos coloreados se debe a la interacción de dos alelos dominantes: P y

C

Presencia de alelos múltiples

En algunos casos se observa más de una variante para cada gen, lo que origina las llamadas, series alélicas. Un

ejemplo muy conocido es la herencia del sistema ABO de grupos sanguíneos.

En el hombre hay tres alel9s diferentes para este carácter: IA, IB (ambos codominantes) y el I0, recesivo

frente a los dos.

LOS EXPERIMENTOS DE MENDEL

LOS EXPERIMENTOS DE MENDEL

En su experimento clásico, Mendel cruzó una variedad pura de guisantes con semillas amarillas con otra

variedad pura de guisantes con sumillas verdes. Recogidas todas las semillas del cruzamiento, observó que

todas ellas eran de color amarillo.

De este experimentos se deduce que el carácter A domina sobre el carácter verde a (A>a)

La variedad amarilla tendrá genotipo AA.

1

La variedad verde tendrá genotipo aa

ð De este experimento se deriva la primera ley de Mendel, que dice que en el cruce entre dos razas

puras (P) la generación resultante, F1, es homogénea y heterocigota.

·

El siguiente experimento consistió en plantar los guisantes híbridos (F1) procedentes del cruzamiento anterior

y analiza el resultado de su autofecundación realiza el cruzamiento Aa x Aa

Se observó que, en este caso, aparecían guisantes amarillos y verdes.

En resumen, ¾ de guisantes amarillos y ¼ de guisantes verdes.

De este experimento se deduce la segunda ley de Mendel: los alelos presentes en un heterocigoto se reparten

independiente cuando se forman los gametos.

En otro grupo de experimentos, Mendel estudió los cruces entre plantas que diferían en dos caracteres

independientes. Seleccionó una variedad pura de guisantes que tenían color amarillo y la superfecie lisa, y los

cruzó con otra variedad de guisantes de color verde y superficie rugosa. El resultado del cruzamiento de la F1

homogénea de guisantes, todos ellos amarillos y lisos.

Mendel plantó estos guisantes y cuando salieron las flores, dejó que se autopolinizaran.

De los cruzamientos se deduce la tercera ley de Mendel: los pares de alelos diferentes se combinan entre sí

de manera independiente.

La tercera ley se cumple sólo cuando los genes que se consideran se localizan en cromosomas independientes.

Cuando los genes están en el mismo cromosoma se dice que están cigados.

GENÉTICA MENDELIANA

GENÉTICA MENDELIANA

CONCEPTOS BÁSICOS PARA EL ESTUDIO DE LA GENÉTICA

En los seres superiores, la información biológica está contenida en las moléculas de ADN, el cual se

encuentra en el núcleo de la célula.

· La unidad de información es un gen.

· Un gen es un segmento de ADN que codifica una proteína.

La replicación de ADN se pueden introducir errores. Estos errores, que se heredan en la descendencia,

se llaman mutaciones.

·

· Todos los seres vivos están compuestos por células.

· Los individuos pluricelulares proceden de una célula única, el cigoto, mediante mitosis.

En la mayoría de los seres superiores hay reproducción sexual. En este tipo de reproducción dos

células haploides llamadas gametos se unen paran formar el cigoto diploide.

·

Los seres diploides originan gametos haploides mediante la meiosis. Los cromosomas homólogos se

reparten aleatoriamente en los gametos, produciéndose una gran variabilidad en ellos. En la meiosis se

producen, además, el sobrecruzamiento, en el que se intercambia material hereditario entre

cromosomas homólogos.

·

Si el individuo tiene las dos copias del mismo gen iguales, es homocigoto o de raza pura para el

carácter, pero si el individuo expresa dos variantes distintas para un carácter, se dice que es

heterocigoto para el mismo; es este caso, el individuo puede expresar o mostrar uno de los dos

caracteres parentales, o una mezcla de ambos. Se llama carácter o alelo dominante al que expresa el

individuo heterocigoto, y carácter o alelo recesivo al alelo que no se expresa en el individuo

heterocigoto. Se denominan alelos codominantes a aquellos en los que el individuo heterocigoto

muestra un nuevo fenotipo que es mezcla de los dos parentales.

·

Se llama genotipo de un individuo al contenido que posee, es decir, a la combinación de genes que ha

heredado de sus progenitores. Se denomina fenotipo al carácter que muestra externamente, un hombre

de ojos marrones (M) tiene un hijo con una mujer de ojos azules (m). Este hijo tiene los ojos marrones

como su padre, su fenotipo será ojos marrones, en cambio, su genotipo será Mm, ya que habrá

heredado el carácter M de su padre y el m de su madre.

·

En alguno casos puede aparecer un heterocigoto con un fenotipo diferente de ambos parentales; por

ejemplo, en el cruce de una planta de flores rojas y otra de flores blancas, puede surgir una

descendencia de flores rosas. Tendremos, entonces, tres genotipos distintos que se corresponderán con

los tres fenotipos: RR=rojo, Rr=rosa, rr=blanco.

ANABOLISMO

ANABOLISMO

El anabolismo (del griego ana, «hacia arriba», y ballein, «lanzar») son los procesos del metabolismoque tienen como resultado la síntesis de componentes celulares a partir de precursores de baja masa molecular, por lo que recibe también el nombre de biosíntesis. Es una de las dos partes en que suele dividirse el metabolismo, encargada de la síntesis de moléculas orgánicas (biomoléculas) más complejas a partir de otras más sencillas, orgánicas o inorgánicas, con requerimiento de energía(reacciones endergónicas) y de poder reductor, al contrario que el catabolismo. Aunque anabolismo y catabolismo son dos procesos contrarios, los dos funcionan coordinada y armónicamente, y constituyen una unidad difícil de separar.

El anabolismo es el responsable de:

• La fabricación de los componentes celulares y tejidos corporales y por tanto del crecimiento.
• El almacenamiento de energía mediante enlaces químicos en moléculas orgánicas (almidón,glucógeno, triglicéridos).

Las células obtienen la energía del medio ambiente mediante tres tipos distintos de fuente de energía que son:

• La fotosíntesis en las plantas, gracias a la luz solar.
• Otros compuestos orgánicos como ocurre en los organismos heterótrofos.
• Compuestos inorgánicos como las bacterias quimiolitotróficas que pueden ser autótrofas o heterótrofas.

EL CATABOLISMO

El catabolismo (gr. kata, "hacia abajo") es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento adecuado de la energía química desprendida en forma de enlaces de fosfato y de moléculas de adenosín trifosfato, mediante la degradación de las moléculas que contienen gran cantidad de energía en los enlaces covalentes que la forman, a través dereacciones de reducción-oxidación.

El catabolismo es el proceso inverso delanabolismo, aunque no es simplemente la inversa de las reacciones catabólicas.

EL METABOLISMO

El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo.¹ Éstos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer,reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc.

La metabolización es el proceso por el cual el organismo consigue que las drogas dejen de ser sustancias activas para convertirse en no activas.

Este proceso lo realizan en los seres humanos enzimas localizadas en el hígado. En el caso de las drogas psicoactivas a menudo lo que se trata simplemente es de eliminar su capacidad de pasar a través de las membranas de lípidos, de forma que ya no puedan pasar la barrera hematoencefálica, con lo que no alcanzan el sistema nervioso central.

Por tanto, la importancia del hígado y el porqué este órgano se ve afectado a menudo en los casos de consumo masivo o continuado de drogas.

El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: catabolismo y anabolismo. Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos. Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los ácidos nucleicos. El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados que hacen al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno depende del otro.

La economía que la actividad celular impone sobre sus recursos obliga a organizar estrictamente las reacciones químicas del metabolismo en vías o rutas metabólicas, donde un compuesto químico (sustrato) es transformado en otro (producto), y este a su vez funciona como sustrato para generar otro producto, siguiendo una secuencia de reacciones bajo la intervención de diferentes enzimas(generalmente una para cada sustrato-reacción). Las enzimas son cruciales en el metabolismo porque agilizan las reacciones físico-químicas, pues hacen que posibles reacciones termodinámicasdeseadas pero "desfavorables", mediante un acoplamiento, resulten en reacciones favorables. Las enzimas también se comportan como factores reguladores de las vías metabólicas, modificando su funcionalidad –y por ende, la actividad completa de la vía metabólica– en respuesta al ambiente y necesidades de la célula, o según señales de otras células.

El metabolismo de un organismo determina qué sustancias encontrará nutritivas y cuáles encontrarátóxicas. Por ejemplo, algunas procariotas utilizan sulfuro de hidrógeno como nutriente, pero este gas es venenoso para los animales. La velocidad del metabolismo, el rango metabólico, también influye en cuánto alimento va a requerir un organismo.

Una característica del metabolismo es la similitud de las rutas metabólicas básicas incluso entre especies muy diferentes. Por ejemplo: la secuencia de pasos químicos en una vía metabólica como elciclo de Krebs es universal entre células vivientes tan diversas como la bacteria unicelular Escherichia coli y organismos pluricelulares como el elefante. Esta estructura metabólica compartida es probablemente el resultado de la alta eficiencia de estas rutas, y de su temprana aparición en la historia evolutiva.

LA FOTOSINTESIS

La fotosíntesis (del griego antiguoφώτο [foto], "luz", y σύνθεσις[síntesis], "unión") es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz. En este proceso laenergía luminosa se transforma enenergía química estable, siendo eladenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la que queda almacenada esa energía química. Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Además, se debe de tener en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica (imprescindible para la constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y la materia inorgánica. De hecho, cada año los organismos fotosintetizadores fijan en forma de materia orgánica en torno a 100.000 millones de toneladas de carbono.^1 2

Los orgánulos citoplasmáticos encargados de la realización de la fotosíntesis son los cloroplastos, unas estructuras polimorfas y de color verde (esta coloración es debida a la presencia del pigmentoclorofila) propias de las células vegetales. En el interior de estos orgánulos se halla una cámara que contiene un medio interno llamado estroma, que alberga diversos componentes, entre los que cabe destacar enzimas encargadas de la transformación del dióxido de carbono en materia orgánica y unos sáculos aplastados denominados tilacoides o lamelas, cuya membrana contiene pigmentos fotosintéticos. En términos medios, una célula foliar tiene entre cincuenta y sesenta cloroplastos en su interior.¹

Los organismos que tienen la capacidad de llevar a cabo la fotosíntesis son llamados fotoautótrofos(otra nomenclatura posible es la de autótrofos, pero se debe tener en cuenta que bajo esta denominación también se engloban aquellas bacterias que realizan la quimiosíntesis) y fijan el CO₂atmosférico. En la actualidad se diferencian dos tipos de procesos fotosintéticos, que son la fotosíntesis oxigénica y la fotosíntesis anoxigénica. La primera de las modalidades es la propia de las plantas superiores, las algas y las cianobacterias, donde el dador de electrones es el agua y, como consecuencia, se desprende oxígeno. Mientras que la segunda, también conocida con el nombre de fotosíntesis bacteriana, la realizan las bacterias purpúreas y verdes del azufre, en las que en dador de electrones es el sulfuro de hidrógeno, y consecuentemente, el elemento químico liberado no será oxígeno sino azufre, que puede ser acumulado en el interior de la bacteria, o en su defecto, expulsado al agua.³

A comienzos del año 2009, se publicó un artículo en la revista Nature Geoscience en el quecientíficos norteamericanos daban a conocer el hallazgo de pequeños cristales de hematita (en Cratón de Pilbara, en el noroeste de Australia), un mineral de hierro que data de la época del eón Arcaico, demostrando la existencia de agua rica en oxígeno y consecuentemente, de organismos fotosintetizadores capaces de producirlo. Gracias al estudio realizado, se ha llegado a la conclusión de la existencia de fotosíntesis oxigénica y de la oxigenación de la atmósfera y de los océanos hace más de 3.460 millones de años, así como también se deduce la existencia de un número considerable de organismos capaces de llevar a cabo la fotosíntesis para oxigenar la masa de agua mencionada, aunque sólo fuese de manera ocasional

LA FOTOSINTESIS OSCURA

La fase oscura de la fotosíntesis son un conjunto de reacciones independientes de la luz, mas se llaman así por la marginación fotogénica ya que se desarrolla dentro de las células de las hojas y no en la superficie celular de las mismas) que convierten el dióxido de carbono y otros compuestos englucosa. Estas reacciones, a diferencia de las reacciones lumínicas (fase luminosa o fase clara), no requieren la luz para producirse (de ahí el nombre de reacciones oscuras). Estas reacciones toman los productos de la fase luminosa (principalmente el ATP y NADPH) y realizan más procesos químicos sobre ellos. Las reacciones oscuras son dos: la fijación del carbono y el ciclo de Calvin.

CICLO DE CALVIN

El ciclo de Calvin(también conocido como ciclo de Calvin-Benson ofase de fijación del CO₂ de lafotosíntesis) consiste en una serie de procesosbioquímicos que se realizan en elestroma de loscloroplastos de los organismosfotosintéticos. Fueron descubiertos porMelvin Calvin yAndy Benson de la Universidad de California Berkeley mediante el empleo de isotopos radiactivos de carbono.

Durante la fase luminosa de la fotosíntesis, la energía lumínica ha sido almacenada en moléculas orgánicas sencillas e inestables (ATP), que aportarán energía para realizar el proceso y poder reductor, es decir, la capacidad de donar electrones (reducir) a otra molécula (dinucleótido de nicotinamida y adenina fosfato o NADPH+H⁺). En general, los compuestos bioquímicos más reducidos (es decir, los que tienen mayor cantidad electrones) almacenan más energía que los oxidados (con menos electrones) y son, por tanto, capaces de generar más trabajo (por ejemplo, aportar la energía necesaria para generar ATP en la fosforilacion oxidativa). En el ciclo de Calvin se integran y convierten moléculas inorgánicas de dióxido de carbono en moléculas orgánicas sencillas a partir de las cuales se formará el resto de los compuestos bioquímicos que constituyen los seres vivos. Este proceso también se puede, por tanto, denominar como de asimilación del carbono.

La primera enzima que interviene en el ciclo y que fija el CO₂ atmosférico uniéndolo a una molécula orgánica (ribulosa-1,5-bifosfato) se denomina RuBisCO (por las siglas de Ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa-oxigenasa).

Para un total de 6 moléculas de CO₂ fijado, la estequiometría final del ciclo de Calvin se puede resumir en la ecuación:

6RuBP + 6CO₂ + 12NADPH + 18 ATP + 12H⁺ + 6H₂O → 6RuBP + C₆H₁₂O₆ + 12NADP⁺ + 18ADP + 18 Pi

que representaría la formación de una molécula de azúcar-fosfato de 6 átomos de carbono (hexosa) a partir de 6 moléculas de CO

CICLO DE KREBS

El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una ruta metabólica, es decir, una sucesión dereacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las célulasaeróbicas. En células eucariotas se realiza en lamitocondria. En lasprocariotas, el ciclo de Krebs se realiza en elcitoplasma, específicamente en elcitosol.

En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO₂, liberando energía en forma utilizable (poder reductor y GTP).

El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH₂) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del acomplamiento quimiosmótico.

El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.

El Ciclo de Krebs fue descubierto por un alemán llamado Hans Adolf Krebs.