Procesos de Fotosíntesis y Respiración Celular
En el ámbito de lo que es la biología, desde que se conoce, han existido muchas preguntas y temas de interés que con ayuda de la investigación, la mayoría ya tienen una respuesta o solución. Otras aún están por descubrirse. Dos temas los cuáles se podría decir que ya tienen una solución y que ya es ley por que está escrito en la ciencia, son los procesos de la famosa fotosíntesis y el proceso de la respiración celular. La fotosíntesis en resumidas cuentas es el proceso que pasan las plantas verdes para “comer”. La respiración celular es una ruta metabólica que rompe la glucosa y produce ATP. Estos dos temas los estaremos estudiando más a fondo a continuación.
Significado de fotosíntesis
La palabra fotosíntesis o más bien su palabra en inglés “photosynthesis”, viene de la suma de tres partes de origen griego. Photo es sinónimo de “luz”; syn es quiere decir “con” y thesis se puede definir como “conclusión o posición”. ¿Qué es la fotosíntesis? Bueno, la fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas verdes “comen”. Es decir, es el proceso metabólico por el que las plantas verdes convierten sustancias inorgánicas en sustancias orgánicas separando el oxígeno debido a la transformación de energía del sol en energía química echa por la clorofila.
La fotosíntesis es el cambio de materia inorgánica en materia orgánica debido a la energía sale de la luz.
La energía lumínica se transforma en energía química estable, el ATP (adenonín trifosfato) es la primera molécula en la que queda depositada la energía química. Después de esto, el ATP se usa para sintetizar las moléculas orgánicas de mayor firmeza.
Los cloroplastos tson en forma polimorfas (que puede tener varias formas), de color verde por a la presencia del pigmento de la clorofila y característico de las células vegetales, y ésta está al mando de la realización de la fotosíntesis. Adentro de esta estructura hay una zona interna que se llama estroma que está encargada de la transformación del dióxido de carbono en materia orgánica y unos sacos llamados tilacoides que tienen los pigmentos fotosintéticos y las proteínas que se necesitan para poder conseguir la energía de la luz.
La clorofila es el pigmento más importante de color verde (presente en los vegetales, algunas algas y bacterias), que absorbe los rayos de luz solar dándole a la planta la energía necesaria para procesar productos orgánicos necesarios para el desarrollo de sus actividades vitales.
Gracias a la fotosíntesis se pudo extender la vida sobre la tierra hace millones de años en la evolución y continuar a través de los siglos hasta hoy en día, gracias a que este proceso les da el alimento necesario a los organismos heterotrofos, proporciona biomasa, proporciona combustibles fósiles y produce el oxígeno necesario para la actividad respiratoria de todos los organismos multicelulares y algunos organismos unicelulares.
Estructura
Los fotosistemas son dos compuestos proteicos que está relacionado con los pigmentos, esto quiere decir, son un grupo de varias proteínas que se unen a moléculas que atraen y absorben la energía de la luz. Hay dos tipos de fotosistemas: el fotosistema l y el fotosistema ll. En cada sistema se diferencian dos partes:
- La antena: tiene pigmentos fotosintéticos que sólo pueden recoger energía lumínica y para llevarla al centro de reacción.
- El centro de reacción: ahí es donde están los pigmentos diana que son capaces de llevar los electrones y empezar la cadena de reacciones químicas de la fotosíntesis.
En el cloroplasto está el mecanismo necesario para el proceso de la fotosíntesis en las plantas.
En los eucariotas, las reacciones de la fotosíntesis son en un plástido en específico que está especializado que es el cloroplasto. Los plástidos son organelos únicos de las plantas, echos por dos membranas, la membrana interna y la membrana externa.
Las membranas del tilacoide de las plantas y algas tienen dos tipos de clorofila. La clorofila alfa que está en todos los centros de reacción y en las antenas, y la clorofila beta que está en las antenas. Cada centro de reacción puede tener hasta 250 moléculas de clorofila.
Proceso
El proceso de fotosíntesis está dividido en dos fases:
- Fase luminosa o fotoquímica: pasa en la membrana tilacoidal de los cloroplastos, aquí la energía de la luz estimula la productividad del poder energético en forma de ATP y el poder reductor en forma de NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato) que dará los electrones necesarios para lograr ATP. Esta fase es dependiente por que sólo pasa cuando hay luz.
- Fase oscura, fase de fijación de carbono o Ciclo de Calvin: pasa en el estroma de los cloroplastos, la energía ATP y NADPH obtenidos en la fase luminosa provocan la formación de materia orgánica por medio de sustancias inorgánicas, la fase oscura es independiente ya que no necesita de la luz, aunque puede hacerse con luz también.
Igualmente, la glucosa es el resultado de la fotosíntesis.
Los factores fuera dé, que intervienen en la fotosíntesis son: la intensidad de la luz, la temperatura, el tiempo de iluminación, la falta de agua, la concentración de dióxido de carbono y aire.
Los organismos que tienen la capacidad de la fotosíntesis son los autotrofos, en este grupo también están las bacterias que hacen la quimiosíntesis ya que aseguran el CO2 atmosférico.
La fotosíntesis es un proceso de óxido-reducción biológico, es decir, una transferencia de electrones de un donante a un receptor.
Las moléculas que adquieren la luz se llaman pigmentos. Cuando un pigmento absorbe un fotón, pasa de su estado de menor energía a un estado excitado. El estado excitado no es más que el salto de un electrón desde una posición cercana al núcleo a un nivel energético más alto en el caso de los átomos. En las moléculas, existen dos tipos de estados: singlets y triplete.
Respiración celular
La palabra respiración viene del latín “respirare” que se divide en dos partes, “re” viene de una repetición y “spirare” que quiere decir soplar. La respiración es una función biológica de seres vivos que es la entrada de un gas y la salida del mismo en otra forma. Por otro lado, la célula es la unidad básica de los organismos vivos que tienen la capacidad de la reproducción independiente. A raíz de estás definiciones podemos definir entonces lo que es la respiración celular. La respiración celular es un grupo de reacciones bioquímicas que succede en la mayoría de las células. En otras palabras, la respiración celular es el grupo de reacciones químicas por la cual se obtiene energía por la degradación de sustancias orgánicas, como los azúcares y los ácidos principalmente.
La respiración de nosotros los humanos y en el resto de los seres vivos es una función de gran importancia que es en pocas palabras, la entrada de oxígeno y salida de dióxido de carbono (CO2) en un proceso que ocurre en los alvéolos de los pulmones. Este tipo de respiración también es llamada externa.
La importancia de la respiración celular es la siguiente: sirve para el crecimiento, transportación activa de sustancias energéticas, movimiento, ciclosis, renovación o recuperación de células, síntesis de proteínas y división de células.
Proceso
La respiración celular es el proceso de sacar la energía en la forma de ATP de la glucosa. ¿Cómo ocurre la respiración celular dentro de la célula? El proceso de esto se lleva a cabo en tres pasos los cuáles son los siguientes:
- En el paso uno, la glucosa se separa en el citoplasma de la célula en un proceso llamado glucólisis. La glucólisis convierte la glucosa 6-carbono en dos moléculas de piruvato 3-carbono. Este proceso pasa en el citoplasma de la célula, y pasa en presencia o ausencia del oxígeno (O). La glucólisis se lleva a cabo a través de nueve reacciones que catalizan nueve enzimas diferentes. Al finalizar el proceso, de cada molécula de glucosa se consiguen dos de ATP y dos de NADH.
- En el paso dos, las moléculas de piruvato (el anión carboxilato del ácido pirúvico), son llevadas a la mitocondria. Las mitocondrias son los organelos mayormente conocidos como las “plantas eléctricas” de las células. En otras palabras, estas están encargadas de la síntesis de energía celular. En la mitocondria, el piruvato que fue transformando en una molécula de carbono-2, entra al ciclo de Krebs.
- En el tercer y último paso, la energía en los transportadores de energía entran en la cadena de transporte de electrones. Durante este paso, esa energía es usada para producir ATP.
¿Qué hace la célula? Los productos de la respiración celular son dióxido de carbono y agua. El dióxido de carbono es llevado desde la mitocondria fuera de la célula, hacia los glóbulos rojos y de vuelta a tus pulmones para ser exhalado. El ATP es echo en este proceso. Cuando una molécula de glucosa es separada, puede ser convertida en un total de 36 o 38 moléculas de ATP. Esto sólo ocurre en la presencia de oxígeno.
Ciclo de Krebs
Bajo la presencia del oxígeno, en condiciones aeróbicas (parte de la respiración celular, se produce en las mitocondrias de las células a través del oxígeno), entra piruvato a la mitocondria para pasar al ciclo de Krebs. La segunda etapa de la respiración celular es la transmisión de energía en piruvato, que es la energía que primeramente glucosa. Una pequeña parte de ATP también es hecha en este proceso. Este proceso pasa en un ciclo continuo, y se le llama así por la persona que lo descubrió que es Hans Krebs. Este ciclo usa una molécula de 2-carbono que proviene del piruvato y produce dióxido de carbono.
Referencias
- Videos vistos para referencia. (Fotosíntesis) https://youtu.be/i7BFQw6-KSo, https://youtu.be/_qLD8tPJOYw
- Videos vistos para referencia. (Respiración celular) https://youtu.be/EN9ODGD7Bys, https://youtu.be/wus_YVzWWw0
- https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/overview-of-cellular-respiration-steps/a/steps-of-cellular-respiration
- Autores: Julián Pérez Porto y Ana Gardey. Publicado: 2010. Actualizado: 2013.
- Definicion.de: Definición de respiración celular (https://definicion.de/respiracion-celular/)
- https://www.ck12.org/book/CK-12-Conceptos-de-Ciencias-de-la-Vida-Grados-6-8-en-Espa%C3%B1ol/section/2.14/
- http://www.bioenciclopedia.com/fotosintesis/
