Fases del Metabolismo
Catabolismo
Se refiere a todos aquellos procesos de degradación de moléculas que pueden provenir de los propios depósitos celulares o del exterior.
Anabolismo
Se refiere a todos aquellos procesos de construcción o biosíntesis gracias a los cuales, a partir de precursores sencillos, la célula sintetiza sus componentes (proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, etc.).
Fotosíntesis y Respiración Celular: Procesos Complementarios
La materia orgánica y el oxígeno son aprovechados por vegetales y animales en la respiración celular con el fin de obtener la energía que necesitan para vivir. Durante este proceso, además de energía, se libera dióxido de carbono y agua que, de esta manera, retornan al ambiente y son utilizados nuevamente.
La energía no se recicla en nuestro planeta como lo hace la materia; llega a la Tierra como energía solar, sufre una serie de transformaciones al realizar en cada cosa toda una serie de trabajos y, poco a poco, se va liberando en forma de calor.
Diferencias entre Fotosíntesis y Respiración
La Fotosíntesis
- Ocurre solo en vegetales.
- Depende de la luz.
- Requiere agua y dióxido de carbono.
- Produce materia orgánica (glucosa) y oxígeno.
- Convierte energía luminosa en energía química de la glucosa.
- Incrementa la masa vegetal.
- Es un proceso anabólico, es decir, biosintético.
- Se realiza en los cloroplastos que contienen clorofila.
La Respiración
- Ocurre en vegetales y animales.
- No depende de la luz.
- Requiere materia orgánica y oxígeno.
- Produce agua y dióxido de carbono.
- Convierte energía química de la glucosa en energía química.
- Disminuye la masa de los organismos.
- Es un proceso catabólico, es decir, biodegradativo.
- Una parte se realiza en el citoplasma, la mayor parte en las mitocondrias.
El Proceso Fotosintético
Se designa como el proceso por el cual los vegetales toman agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) del ambiente y los transforman en glucosa (C6H12O6) y oxígeno (O2). Para que este proceso se realice se requiere luz. La fotosíntesis se produce en los vegetales gracias a la presencia de un pigmento verde, al cual deben su color, capaz de captar la energía solar. Este pigmento es la clorofila.
Etapas de la Fotosíntesis
Etapa Luminica de la Fotosíntesis
Conocida también como etapa fotoquímica, la etapa lumínica constituye la primera fase del proceso. Durante esta etapa, la clorofila capta la energía lumínica, se excita y produce la fotólisis del agua (H2O).
Etapa Oscura de la Fotosíntesis
En la etapa oscura de la fotosíntesis, conocida también como etapa biosintética, el dióxido de carbono es utilizado por una serie de enzimas que se encuentran en el estroma de los cloroplastos y se convierte en glucosa.
El Ciclo de Calvin
La serie de reacciones que ocurren para que se sintetice glucosa en el estroma de los cloroplastos constituye, en conjunto, lo que se conoce como ciclo de Calvin, y sus fases más importantes son: fijación del dióxido de carbono a compuestos orgánicos, síntesis de azúcares a partir del dióxido de carbono ya fijado y regeneración de la ribulosa-1,5-bisfosfato para que continúe el ciclo de Calvin.
El Proceso de Respiración
Respiración de los Organismos
Los seres vivientes toman oxígeno del medio que los rodea, ya sea del que forma parte del aire atmosférico o del aire que está disuelto en el agua. Los vegetales toman oxígeno a través de los estomas situados en el envés de las hojas. En muchos animales, el oxígeno ingresa al organismo a través de un sistema respiratorio. En animales y vegetales inferiores, el oxígeno es tomado directamente del medio, sin pasar por un aparato respiratorio o estomas.
Respiración Celular
Al llegar a la célula, el oxígeno se incorpora a ella por simple difusión. Una vez en la célula, ésta lo utiliza para liberar la energía contenida en los nutrientes, lo cual se logra gracias a la acción de una serie de reacciones metabólicas específicas, dirigidas por enzimas, que en conjunto constituyen a lo que llamamos respiración celular.
Las Reacciones Anaeróbicas
La glucosa puede ser degradada en ausencia de oxígeno por ciertos organismos, como algunas bacterias de aguas estancadas, para producir ATP. En este caso se habla de respiración anaeróbica. Otra forma de degradar la glucosa para aprovechar su energía en ausencia de oxígeno es a través de la fermentación.
La Respiración Celular Aeróbica
Es un conjunto de reacciones metabólicas que tienen por objeto liberar la energía contenida en la glucosa para ser aprovechada por la célula. A diferencia de la fermentación (reacción anaeróbica), la respiración celular aeróbica ocurre en presencia de oxígeno y degrada los nutrientes hasta convertirlos en dióxido de carbono, agua y energía en forma de ATP.
Glucólisis
Se lleva a cabo en el citoplasma de las células. Consiste en una serie de reacciones muy parecidas a la fermentación, en las que la glucosa se va degradando gradual y secuencialmente, hasta llegar a la formación de un compuesto de 3 carbonos, el ácido pirúvico.
Formación de Acetil Coenzima A
El ácido pirúvico reducido por el proceso glucolítico entra a la matriz mitocondrial, donde sufre una descarboxilación y forma el compuesto acetil-CoA, además de dióxido de carbono y NADH.
Ciclo de Krebs
Siempre en la matriz mitocondrial, el acetil-CoA entra luego al ciclo de Krebs para degradarse en forma de 3 moléculas de NADH, una molécula de FADH2, una molécula de GTP y dos moléculas de dióxido de carbono.
Cadena Respiratoria
Los compuestos NADH y FADH2, producidos previamente, entran a la cadena de transporte electrónico, llamada cadena respiratoria, donde son oxidados por el oxígeno, el NAD+ y FAD se regeneran y se produce ATP y agua. Este proceso ocurre en la membrana mitocondrial interna.
Importancia de la Fotosíntesis
Cuando hace unos 3500 millones de años surgió la vida en nuestro planeta, la atmósfera primitiva carecía de oxígeno. En ese tiempo, las primeras células obtenían la energía de los nutrientes. Después de varias etapas evolutivas, surgió un tipo de célula capaz de sintetizar sus nutrientes y liberar oxígeno en el proceso. Este gas se acumuló en la atmósfera a lo largo de millones de años, lo que cambió las condiciones de vida. Esto determinó que algunos organismos pudieran usar el oxígeno para la combustión de los nutrientes orgánicos formados por los autótrofos, lo que permitió que surgiera una gran diversidad de seres vivos.