ciclos biogeoquimicos

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ciclo de Krebs

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Elciclo de Krebs(ciclo del cido ctricoociclo de los cidos tricarboxlicos)12es unaruta metablica, es decir, una sucesin dereacciones qumicas, que forma parte de larespiracin celularen todas lasclulasaerbicas. Enclulas eucariotasse realiza en la matrizmitocondrial. En lasprocariotas, el ciclo de Krebs se realiza en elcitoplasmaEn organismos aerbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vacatablicaque realiza la oxidacin deglcidos,cidos grasosyaminocidoshasta producirCO2, liberando energa en forma utilizable (poder reductoryGTP).El metabolismo oxidativo deglcidos,grasasyprotenasfrecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas macromolculas dan lugar a molculas deacetil-CoAde dos carbonos, e incluye las vas catablicas de aminocidos (p. ej.desaminacin oxidativa), labeta oxidacinde cidos grasos y lagluclisis. La tercera etapa es lafosforilacin oxidativa, en la cual el poder reductor (NADHyFADH2) generado se emplea para la sntesis deATPsegn lateora del acomplamiento quimiosmtico.El ciclo de Krebs tambin proporciona precursores para muchasbiomolculas, como ciertos aminocidos. Por ello se considera una vaanfiblica, es decir, catablica y anablica al mismo tiempo.El Ciclo de Krebs fue descubierto por el alemnHans Adolf Krebs, quien obtuvo elPremio Nobelde Fisiologa o Medicinaen 1953, junto conFritz Lipmann.REACCIONES DEL CICLO DE KREBS El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. Elcido ctrico(6 carbonos) o citrato se obtiene en cada ciclo por condensacin de unacetil-CoA(2 carbonos) con una molcula deoxaloacetato(4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molcula de oxaloacetato y dos CO2, por lo que el balance neto del ciclo es:Acetil-CoA + 3 NAD++ FAD + GDP + Pi+ 2 H2O CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2+ GTP + 2 CO2Los dos carbonos del Acetil-CoA sonoxidadosa CO2, y la energa que estaba acumulada es liberada en forma de energa qumica:GTPy poder reductor (electrones de alto potencial):NADHyFADH2. NADH y FADH2soncoenzimas(molculas que se unen a enzimas) capaces de acumular la energa en forma de poderreductorpara su conversin en energa qumica en lafosforilacin oxidativa.El FADH2de lasuccinato deshidrogenasa, al no poder desprenderse de la enzima, debe oxidarse nuevamentein situ. El FADH2cede sus dos hidrgenos a la ubiquinona (coenzima Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona la enzima.

CICLO DE KALVIN Elciclo de Calvin(tambin conocido comociclo de Calvin-Bensonociclo de la fijacin del Carbono de la fotosntesis) consiste en una serie de procesosbioqumicosque se realizan en elestromade loscloroplastosde los organismosfotosintticos.Fueron descubiertos porMelvin Calvin,Andy Bensony J. Bassham de la Universidad de California Berkeley mediante el empleo de isotopos radiactivos decarbono.Durante lafase luminosade la fotosntesis, laenerga lumnicaha sido almacenada enmolculas orgnicassencillas (ATP), que aportarnenergapara realizar el proceso ypoder reductor, es decir, la capacidad dedonar electrones(reducir) a otramolcula(dinucletido denicotinamidayadenina fosfatooNADPH+H+). En general, los compuestos bioqumicos ms reducidos (es decir, los que tienen mayor cantidad de electrones) almacenan msenergaque los oxidados (con menos electrones) y son, por tanto, capaces de generar ms trabajo (por ejemplo, aportar la energa necesaria para generar ATP en lafosforilacin oxidativa).En el ciclo de Calvin se integran y convierten molculas inorgnicas dedixido de carbonoen molculas orgnicas sencillas a partir de las cuales se formar el resto de los compuestos bioqumicos que constituyen los seres vivos. Este proceso tambin se puede, por tanto, denominar como de asimilacin delcarbono.La primeraenzimaque interviene en el ciclo y que fija el CO2atmosfrico unindolo a una molcula orgnica (ribulosa-1,5-bisfosfato) se denominaRuBisCO(por las siglas de Ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa-oxigenasa).Para un total de 6 molculas de CO2fijado, laestequiometrafinal del ciclo de Calvin se puede resumir en la ecuacin:6RuBP + 6CO2+ 12NADPH + 18 ATP + 12H++ 6H2O 6RuBP + C6H12O6+ 12NADP++ 18ADP + 18 Pique representara la formacin de una molcula de azcar-fosfato de 6 tomos de carbono (hexosa) a partir de 6 molculas de CO2.El ciclo del azufreElazufreforma parte deaminasy de otras molculas clave como lacoenzima A, donde se halla en formareducida(principalmente como gruposulfhidrilo) y el NADPH. Lasplantasy otros productores primarios lo obtienen en su forma lquida, principalmente comoionsulfato(SO42-) que, tras ser reducido se incorpora a sus protenas en forma slida. Los organismos que ingieren estas plantas lo incorporan a su vez a sus protenas, y de esta forma pasa a los organismos delnivel trficosuperior. Al morir, el azufrereducidode las protenas entra en el ciclo del azufre y es oxidado porbacteriasa forma que las plantas puedan asimilar (sulfato) y los animales puedan digerir.Los intercambios de azufre, principalmente en su forma de dixido de azufre SO2, se realizan entre las comunidades acuticas, terrestres y marinos, de una manera y de otra en la atmsfera, en lasrocasy en los sedimentos ocenicos o pavimentos, en donde el azufre se encuentra almacenado. El SO2atmosfrico se disuelve en elaguade lluvia o se deposita en forma de vapor seco. El reciclaje local del azufre, principalmente en forma de ion sulfato y sulfuro, se lleva a cabo en ambos casos. Una parte del sulfuro de hidrgeno (H2SOC), producido durante el reciclaje local del sulfuro, se oxida y se forma SOL69.EL CICLO DEL NITRGENOElciclo del nitrgenoes cada uno de los procesosbiolgicosyabiticosen que se basa el suministro de este elemento de losseres vivos. Es uno de losciclos bioqumicosimportantes en que se basa el equilibrio dinmico de composicin de labiosferaterrestre.Efectos[editar]Losseres vivoscuentan con una gran proporcin denitrgenoen sucomposicin qumica. El nitrgeno oxidado que reciben comonitrato(NO3) es transformado a gruposaminocidos(asimilacin). Para volver a contar con nitrato hace falta que losdescomponedoreslo extraigan de labiomasadejndolo en la forma reducida deionamonio(NH4+), proceso que se llama amonificacin; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificacin.As parece que se cierra el ciclo biolgico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamentesolubles, que son arrastradas fcilmente por la escorrenta y la infiltracin, lo que tiende a llevarlas almar. Al final todo el nitrgenoatmosfricohabra terminado, tras su conversin, disuelto en el mar. Losocanosseran ricos en nitrgeno, pero loscontinentesestaran prcticamente desprovistos de l, convertidos en desiertos biolgicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simtricos, en los que est implicado el nitrgeno atmosfrico (N2). Se trata de lafijacin de nitrgeno, que origina compuestos solubles a partir delN2, y ladesnitrificacin, una forma derespiracin anaerobiaque devuelveN2a la atmsfera. De esta manera se mantiene un importante depsito de nitrgeno en el aire (donde representa un 78% envolumen).Fijacin y asimilacin de nitrgeno[editar]Artculo principal:Fijacin del nitrgenoEl primer paso en el ciclo es la fijacin del nitrgeno de la atmsfera (N2) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composicin del suelo o de los seres vivos, como elionamonio(NH4+)o los iones nitrito(NO2)o nitrato(NO3)(aunque el amonio puede usarse por la mayora de los seres vivos, lasbacteriasdel suelo derivan la energa de laoxidacinde dicho compuesto a nitrito y ltimamente a nitrato), y tambin su conversin a sustancias atmosfricas qumicamente activas, como el dixido de nitrgeno(NO2), que reaccionan fcilmente para originar alguna de las anteriores. Fijacin abitica: La fijacin natural puede ocurrir porprocesos qumicosespontneos, como la oxidacin que se produce por la accin de losrayos, que forma xidos de nitrgeno a partir del nitrgeno atmosfrico. Fijacin biolgica de nitrgeno: Es un fenmeno fundamental que depende de la habilidad metablica de unos pocos organismos, llamadosdiaztrofosen relacin a esta habilidad, para tomar N2yreducirloa nitrgeno orgnico:N2+ 8H++ 8e+ 16 ATP 2NH3+ H2+ 16ADP + 16PiLa fijacin biolgica la realizan tres grupos demicroorganismosdiaztrofos: Bacteriasgramnegativas de vida libre en el suelo, degneroscomoAzotobacter,Klebsiellao elfotosintetizadorRhodospirillum, una bacteria purprea. Bacteriassimbiticasde algunasplantas, en las que viven de manera generalmenteendosimbiticaen ndulos, principalmente localizados en las races. Hay multitud de especies encuadradas en el gneroRhizobium, que guardan una relacin muy especfica con el hospedador, de manera que cada especie alberga la suya, aunque hay excepciones. Cianobacteriasde vida libre o simbitica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en elplanctonmarino y son los principales fijadores en el mar. Adems hay casos de simbiosis, como el de la cianobacteriaAnabaenaen cavidades subestomticas dehelechosacuticos del gneroAzolla, o el de algunas especies deNostocque crecen dentro deantocerosy otras plantas.La fijacin biolgica depende del complejo enzimtico de lanitrogenasa.

EL CICLO DEL FOSFORO Elciclo del fsforoes unciclo biogeoqumicoque describe el movimiento de esteelemento qumicoen unecosistema.Los seres vivos toman elfsforo(P) en forma defosfatosa partir de lasrocasfosfatadas, que mediantemeteorizacinse descomponen y liberan los fosfatos. stos pasan a losvegetalespor elsueloy, seguidamente, pasan a losanimales. Cuando stos excretan, los descomponedores actan volviendo a producir fosfatos.Una parte de estos fosfatos son arrastrados por las aguas almar, en el cual lo toman lasalgas,pecesyavesmarinas, las cuales producenguano, el cual se usa comoabonoen la agricultura ya que libera grandes cantidades de fosfatos. Los restos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que afloran por movimientosorognicos.De las rocas se libera fsforo y en el suelo, donde es utilizado por las plantas para realizar sus funciones vitales. Los animales obtienen fsforo al alimentarse de las plantas o de otros animales que hayan ingerido. En la descomposicin bacteriana de los cadveres, el fsforo se libera en forma de ortofosfatos (H3PO4) que pueden ser utilizados directamente por los vegetales verdes, formando fosfato orgnico (biomasa vegetal), la lluvia puede transportar este fosfato a los mantos acuferos o a los ocanos. El ciclo del fsforo difiere con respecto al del carbono, nitrgeno y azufre en un aspecto principal. El fsforo no forma compuestos voltiles que le permitan pasar de los ocanos a la atmsfera y desde all retornar a tierra firme. Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fsforo desde el ocano hacia los ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el fsforo que pasa a travs de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Adems de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento geolgico de los sedimentos del ocano hacia tierra firme, un proceso medido en miles de aos.El hombre tambin moviliza el fsforo cuando explota rocas que contienen fosfato.La proporcin de fsforo en la materia viva es relativamente pequea, pero el papel que desempea es vital. Es componente de los cidos nucleicos como el ADN. Muchas sustancias intermedias en la fotosntesis y en la respiracin celular estn combinadas con el fsforo, y los tomos de fsforo proporcionan la base para la formacin de los enlaces de alto contenido de energa del ATP, se encuentra tambin en los huesos y los dientes de animales. Este elemento en la tabla peridica se denomina como "P".