Clasificación de los Organismos según su Nutrición
Según la Fuente de Carbono (C)
Los organismos se clasifican en dos grupos principales según su forma de obtener el carbono:
- Autótrofos: Utilizan el dióxido de carbono (CO2) como fuente de carbono para sintetizar materia orgánica.
- Heterótrofos: Utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono.
Según la Fuente de Energía (E)
Los organismos también se clasifican según la fuente de energía que utilizan:
- Fotótrofos: Utilizan la luz como fuente de energía.
- Quimiótrofos: Utilizan la energía liberada en reacciones de oxidación de compuestos químicos.
Combinaciones de Nutrición
La combinación de las fuentes de carbono y energía da lugar a diferentes tipos de organismos:
- Fotoautótrofos: Obtienen carbono del CO2 y energía de la luz. Ej: Plantas y algas.
- Quimioautótrofos: Obtienen carbono del CO2 y energía de la oxidación de compuestos inorgánicos. Ej: Bacterias quimiolitótrofas.
- Fotoheterótrofos: Obtienen carbono de moléculas orgánicas y energía de la luz. Ej: Bacterias rojas no sulfúreas.
- Quimioheterótrofos: Obtienen carbono y energía de moléculas orgánicas. Ej: Animales y hongos.
Fotosíntesis
La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las células fotosintéticas capturan la energía lumínica del sol y la convierten en energía química almacenada en moléculas orgánicas. Este proceso es fundamental para la vida en la Tierra, ya que produce la materia orgánica que sustenta las cadenas alimentarias.
Fases de la Fotosíntesis
Fase Lumínica
La fase lumínica ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos e incluye tres procesos principales:
- Captación de Energía Lumínica: La energía solar es capturada por los fotosistemas, complejos de proteínas y pigmentos como la clorofila. Los fotosistemas contienen un complejo antena que absorbe la luz y un centro de reacción donde se produce la conversión de energía.
- Transporte de Electrones: Los electrones excitados por la luz son transportados a través de una cadena de transportadores de electrones en la membrana tilacoidal. Este flujo de electrones genera un gradiente de protones que se utiliza para la síntesis de ATP.
- Fotofosforilación: La energía del gradiente de protones se utiliza para fosforilar ADP a ATP, la molécula energética de la célula.
Fotosistemas
Existen dos tipos de fotosistemas en las células fotosintéticas oxigénicas:
- Fotosistema I (PSI): Absorbe luz con un máximo de 700 nm y sus electrones se utilizan para reducir NADP+ a NADPH.
- Fotosistema II (PSII): Absorbe luz con un máximo de 680 nm y sus electrones se transfieren al PSI. La fotolisis del agua repone los electrones del PSII y libera oxígeno.
Flujo Electrónico
El flujo de electrones puede ser lineal o cíclico:
- Flujo Lineal: Los electrones fluyen del PSII al PSI, generando ATP y NADPH.
- Flujo Cíclico: Los electrones solo pasan por el PSI, generando ATP pero no NADPH.
Fase Oscura (Ciclo de Calvin)
La fase oscura ocurre en el estroma del cloroplasto y utiliza el ATP y NADPH de la fase lumínica para fijar el CO2 en moléculas orgánicas a través del ciclo de Calvin. El ciclo de Calvin se divide en tres etapas principales:
- Fijación del CO2: El CO2 se incorpora a una molécula de 5 carbonos (ribulosa 1,5-bifosfato) mediante la enzima Rubisco.
- Reducción: El compuesto de 6 carbonos se reduce a dos moléculas de 3-fosfoglicerato, que luego se convierten en gliceraldehído 3-fosfato (G3P) utilizando ATP y NADPH.
- Regeneración: La mayoría del G3P se utiliza para regenerar la ribulosa 1,5-bifosfato, mientras que una pequeña parte se utiliza para la síntesis de glucosa y otras moléculas orgánicas.
Fotorrespiración
La fotorrespiración es un proceso que ocurre cuando la Rubisco fija oxígeno en lugar de CO2, lo que reduce la eficiencia de la fotosíntesis. Las plantas C4 y CAM han desarrollado mecanismos para minimizar la fotorrespiración.
Factores que Influyen en la Fotosíntesis
Varios factores ambientales influyen en la tasa de fotosíntesis, como la intensidad de la luz, la concentración de CO2, la temperatura, la disponibilidad de agua y el fotoperiodo.
Quimiosíntesis
La quimiosíntesis es un proceso similar a la fotosíntesis, pero en lugar de utilizar la luz como fuente de energía, las células quimiosintéticas obtienen energía de la oxidación de compuestos inorgánicos. Este proceso es realizado por bacterias quimiolitótrofas y es importante en ecosistemas donde la luz no está disponible.
Etapas de la Quimiosíntesis
- Obtención de Energía: Las reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos liberan energía que se utiliza para generar ATP y NADPH.
- Fijación del CO2: El ATP y NADPH se utilizan en el ciclo de Calvin para fijar el CO2 en moléculas orgánicas.
Organismos Quimiolitótrofos
Algunos ejemplos de bacterias quimiolitótrofas son las bacterias nitrificantes, las sulfobacterias, las ferrobacterias y las bacterias del hidrógeno.