Respiración Celular
La respiración celular es una vía catabólica que se basa en la degradación de la glucosa. Dependiendo de la utilización del oxígeno, puede ser aeróbica o anaeróbica.
Glucólisis
La glucólisis parte de una molécula de glucosa que es fosforilada una primera vez.
Respiración Anaeróbica
La respiración anaeróbica se lleva a cabo sin la utilización de oxígeno como aceptor de hidrógenos. Es una vía común en organismos poco evolucionados, como las bacterias.
Glucólisis Homoláctica
Mediante esta vía, el ácido pirúvico es transformado en ácido láctico por la enzima lactato deshidrogenasa, utilizando 4 hidrógenos.
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Ecuación general: Glucosa + 2 Pi + 2 ADP → 2 ácido láctico + 2 ATP + 2 H2O
Fermentación Alcohólica
A partir del ácido pirúvico, la enzima piruvato carboxilasa produce una molécula de CO2 y acetaldehído. Este último es transformado en alcohol etílico por la enzima alcohol deshidrogenasa, utilizando 4 hidrógenos.
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Ecuación general: Glucosa + 2 Pi + 2 ADP → alcohol etílico + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O
Respiración Aeróbica
La respiración aeróbica utiliza oxígeno como aceptor de hidrógeno. Se lleva a cabo en las mitocondrias de individuos con gran requerimiento de energía, como los organismos pluricelulares.
Ciclo de Krebs
El acetil-CoA se une a un oxalacetato para formar citrato (un compuesto de 6 carbonos). El citrato se transforma en ácido α-cetoglutárico por la isocitrato deshidrogenasa (produciendo un CO2 y 2 hidrógenos). El α-cetoglutárico se convierte en succinil-CoA por el complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa (otro punto de control por ser las enzimas moduladas; en este paso también se produce un ATP). El succinato resultante es deshidrogenado por la succinato deshidrogenasa y pasa a malato, el cual es convertido en oxalacetato por la malato deshidrogenasa, produciendo dos hidrógenos más.
Fotosíntesis
La fotosíntesis es una vía anabólica en la cual, partiendo de sustancias inorgánicas y utilizando la luz solar como fuente de energía, se sintetizan compuestos orgánicos que actúan como reservorio energético.
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Ecuación general: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Fase Luminosa
La fase luminosa es la primera etapa de la fotosíntesis, que convierte la energía solar en energía química. La luz es absorbida por complejos formados por clorofilas y proteínas. Estos complejos clorofila-proteína se agrupan en unidades llamadas fotosistemas, ubicados en los tilacoides de los cloroplastos.
Fotofosforilación Cíclica
Es la reacción fotodependiente más sencilla, ya que solo participa el fotosistema I y su mecanismo es cíclico (los electrones excitados de la molécula de clorofila del centro de reacción vuelven a su origen).
Fotofosforilación Acíclica
Se inicia con la llegada de fotones al fotosistema II. Excitan su pigmento diana P680, que pierde tantos electrones como fotones absorbe. Para reponer los electrones perdidos por el pigmento P680 se produce la hidrólisis del agua, desprendiendo oxígeno. Este proceso se realiza en la cara interna de la membrana de los tilacoides.
Fotólisis del Agua
Al incidir la luz sobre el agua en los cloroplastos, esta se separa en sus componentes: hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno se guarda para la siguiente subfase, pero el oxígeno es desechado.
Fase Oscura
La fase oscura (o ciclo de Calvin) son un conjunto de reacciones independientes de la luz solar que convierten el dióxido de carbono, el oxígeno y el hidrógeno en glucosa. A diferencia de la fase lumínica, no requieren luz para producirse y toman los productos de la fase luminosa para realizar más procesos químicos.
Ciclo de Calvin
En el ciclo de Calvin, el dióxido de carbono se incorpora a la ribulosa-1,5-bisfosfato, rindiendo una molécula neta de glucosa que la planta usa como energía y fuente de carbono, de la cual depende gran parte de la vida en la Tierra.
Relación entre Fotosíntesis y Respiración
Fotosíntesis:
- Requiere la presencia de clorofila.
- Es un proceso endergónico.
- Sus reactantes son agua y dióxido de carbono.
- Utiliza la luz solar como fuente de energía.
- Sus productos son glucosa y oxígeno.
- Tiene 2 fases: lumínica y oscura.
- Sucede en los cloroplastos.
- Es llevado a cabo por todos los organismos verdes.
Respiración:
- No requiere pigmentos.
- Es un proceso exergónico.
- Sus reactantes son glucosa y oxígeno.
- No utiliza luz solar.
- Sus productos son dióxido de carbono y agua.
- Tiene 3 etapas: glucólisis, ciclo de Krebs y transporte de electrones.
- Sucede en las mitocondrias.
- Es llevado a cabo por todos los seres vivos.
Importancia Biológica
Importancia de la Fotosíntesis
Gracias a las plantas verdes, que a partir de la energía luminosa transforman el agua y el dióxido de carbono en oxígeno y sustancias orgánicas ricas en energía. Sin este proceso, no sería posible la presencia de oxígeno en la atmósfera.
Importancia de la Respiración
Gracias a la respiración, todos los seres vivos obtienen energía, permitiendo su correcto funcionamiento. Además, muchos de sus productos de desecho son importantes para las plantas y los organismos fotoautótrofos, ya que así realizan la fotosíntesis.