Biología . 2º Bachillerato

Fisiología celular

Metabolismo celular
4.4.10 - Historia evolutiva del metabolismo


La obtención de energía celular se muestra muy complicada, especialmente en fotosíntesis y respiración, donde intervienen membranas, transporte de electrones, ATP asas transmembranales....

Por otra parte rutas tan diferenters en principio como la fotosíntesis y la respiración emplean mecanismos y moléculas muy semejantes que no pueden haber evolucionado independientemente.

A continuación se esboza una posible explicación de la evolución del metabolismo energético que explica estas características

 
Organismos primitivos
  • Hipótesis de origen superficial: Quimioorganotrofos fermentadores.
    Transformaban un tipo de materia orgánica en otra, dependían de la generación externa de moléculas energéticas
  • Hipótesis del origen hidrotermal: Quimiolitotrofos

ATPasa transportadora de protones

Alguno de estos organismos primitivos desarrolló una ATP asa para deshacerse del exceso de protones en el citoplasma

Bacterias quimiosintéticas

Algunas bacterias son capaces de tomar moléculas energéticas, bombear protones al exterior celular y hacer funcionar la ATPasa al revés obteniendo energía

Bacterias fotosintéticas

Algunas bacterias son capaces de captar la luz, bombear protones al exterior celular y hacer funcionar la ATPasa al revés obteniendo energía.
Necesitan un dador de H para obtener NADPH que es diferente del agua por razones energéticas.

No está claro si son anteriores las bacterias quimisintéticas o las fotosintéticas. En ambos casos es preferible aislar las membranas en las que se realiza el transporte de protones para evitar cambios importantes de pH en el citoplasma: Lamelas de preocariotas

Cianobacterias

Hacen fotosíntesis con dos fotosistemas con lo que pueden tener como fuente de H el agua, muy abundante en el ambiente biológico.
Como producto de desecho vierten al medio oxígeno molecular
El cambio a una atmósfera oxidante afecta progresivamente a todo el planeta y modifica sustancialmente las características de la atmósfera y la hidrosfera
El oxígeno es tóxico para las células. Muchas desaparecen, otras son apartadas a lugares anaerobios, otras se hacen resistentes

Bacterias respiradoras

Algunas bacterias fotosintéticas hacen funcionar el mecanismo de obtención de energía al revés. Toman NADH y realizan el transporte de electrones bombeando protones al exterior de la membrana o las lamelas. Como aceptor final de los electrones toman oxígeno . Han creado la cadena respiratoria.

Mitocondrias

Las células eucariotas toman bacterias respiradoras como simbiontes. Con el tiempo la asociación se hace permanente. Las bacterias dan lugar a las Mitocondrias. Los genes bacterianos van incorporándose progresicamente al genoma celular pero todavía mantienen su ADN ARNm Ribosomas y varias proteínas se forman únicamente en la mitocondria

Cloroplastos

Algunas células eucariotas, ya con mitocondrias, toman cianobacterias simbiontes para realizar la ftosíntesis. El proceso es similar al de la mitocondria aunque menos avanzado
Es probable que varios grupos de algas hayan realizado el proceso independientemente con varios tipos de cianobacterias e incluso algas eucariotas.

 

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