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BASE QUÍMICA DE LA HERENCIA.
PARA COMPRENDER LA HERENCIA COMO UN FENÓMENO DE LA VIDA, NECESITAMOS SABER CÓMO ACTÚAN LOS GENES DETERMINANDO LAS CARACTERÍSTICAS QUE ELLOS REGULAN Y COMO FORMAN REPLICAS DE SÍ MISMOS PARA PERMITIR LA TRANSMISIÓN DURANTE UN NÚMERO INDEFINIDO DE GENERACIONES CELULARES O DE GENERACIONES DE ORGANISMOS, ESTE CONOCIMIENTO DEBE BASARSE EN PRIMER LUGAR, EN EL CONOCIMIENTO DE SUS BASES QUÍMICAS Y FÍSICAS.
EL OBJETIVO ES COMPRENDER COMO ESTÁN FORMADAS LAS MOLÉCULAS DE ADN Y ARN Y CONOZCAN SU MODELO. TAMBIÉN SU IMPORTANCIA
ÁCIDOS NUCLEICOS
EL DNA FUE AISLADO POR PRIMERA VEZ EN 1869 POR FRIEDRICH MIESCHER. LUEGO SE AISLARON LOS DISTINTOS TIPOS DE BASES NITROGENADAS QUE CONFORMAN EL DNA Y SE DEMOSTRÓ QUE EL CROMOSOMA EUCARIONTE CONTENÍA DNA Y PROTEÍNAS EN CANTIDADES APROXIMADAMENTE IGUALES. LA COMPLEJIDAD DE LAS PROTEÍNAS LLEVÓ A PENSAR QUE ELLAS ERAN LOS GENES.
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS SON MACROMOLÉCULAS, POLÍMEROS FORMADOS POR LA REPETICIÓN DE MONÓMEROS LLAMADOS NUCLEÓTIDOS, UNIDOS MEDIANTE ENLACES FOSFODIÉSTER. SON LARGAS CADENAS O POLINUCLEÓTIDOS, QUE LLEGAN A TENER MILLONES DE NUCLEÓTIDOS.
EL ENLACE FOSFODIÉSTER ES UN ENLACE COVALENTE QUE SE PRODUCE ENTRE UN GRUPO FOSFATO (H3PO4) Y UN GRUPO HIDROXILO (–OH).
FUNCIONES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS ESPECIFICAS DE LAS CÉLULAS ALMACENAMIENTO, REPLICACIÓN Y TRANSMISIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA. SON LAS MOLÉCULAS QUE DETERMINAN LO QUE ES Y HACE CADA UNA DE LAS CÉLULAS VIVAS. LA FUNCIÓN PRINCIPAL DEL ARN ES SERVIR COMO INTERMEDIARIO DE LA INFORMACIÓN QUE LLEVA EL ADN EN FORMA DE GENES Y LA PROTEÍNA FINAL CODIFICADA POR ESOS GENES.
TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS
HAY DOS TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS: EL ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN) Y EL ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN)
EL ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN): ES UNA MACROMOLÉCULA QUE SE TRANSMITE DE UNA GENERACIÓN A OTRA. LOS GENES, FRAGMENTOS DE ADN, TIENEN INSTRUCCIONES QUE DETERMINAN LAS CARACTERÍSTICAS DE UN ORGANISMO, YA QUE POSEE TODA LA INFORMACIÓN GENÉTICA Y LA TRANSMITE A LA DESCENDENCIA. UNA MOLÉCULA DE ADN SE COMPONE DE UNIDADES LLAMADAS NUCLEÓTIDOS. CADA NUCLEÓTIDO DE CONTIENE UN GRUPO FOSFATO, UNA AZÚCAR DE CINCO CARBONO (DESOXIRRIBOSA) Y UNA BASE NITROGENADA.
EL ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN): ES UNA MOLÉCULA GRANDE, CONSTITUIDA DE POCAS SUSTANCIAS QUÍMICAS DIFERENTES, AL IGUAL QUE EL ADN. UNA MOLÉCULA DE ARN SE COMPONE DE UNIDADES LLAMADAS NUCLEÓTIDOS. CADA NUCLEÓTIDO DE CONTIENE UN GRUPO FOSFATO, UNA AZÚCAR DE CINCO CARBONO (RIBOSA) Y UNA BASE NITROGENADA.
EN EL ADN HAY CUATRO BASES NITROGENADAS: ADENINA (A), CITOSINA (C), GUANINA (G) Y TIMINA (T). UNA MOLÉCULA DE ADN SE COMPONE DE 2 CADENAS DE NUCLEÓTIDOS UNIDOS PAR ENLACES DE HIDROGENO ENTRE LAS BASES NITROGENADAS. LAS CADENAS DE NUCLEÓTIDOS FORMAN UNA ESPIRAL EN UNA DOBLE HÉLICE
EL ARN ES UNA MACROMOLÉCULA PARECIDA AL ADN QUE ACTÚA COMO INTERMEDIARIA AL TRADUCIR (CONVERTIR) LAS INSTRUCCIONES PRESENTES EN LOS GENES PARA LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS. EN EL ADN HAY CUATRO BASES NITROGENADAS: ADENINA (A), CITOSINA (C), GUANINA (G) Y URACILO (U). UNA MOLÉCULA DE ADN SE COMPONE DE 1 CADENAS.
EN LAS CÉLULAS EUCARIOTAS DE ANIMALES Y PLANTAS SUPERIORES, EL ARN SE ENCUENTRA MAYORMENTE EN EL CITOPLASMA Y PARTE EN EL NÚCLEO. LA MACROMOLÉCULA DE ARN FORMA UNA CADENA SIMPLE. EN CAMBIO, EL ADN ESTÁ ÚNICAMENTE DENTRO DEL NÚCLEO DE LA CÉLULA Y POSEE DOS CADENAS, PARALELAS Y ENROLLADAS EN ESPIRAL.
EN SÍNTESIS, PODEMOS DECIR QUE EL ADN ES UNA LARGA MACROMOLÉCULA QUE SE FORMA A PARTIR DE UNIDADES LLAMADAS NUCLEÓTIDOS. ES DECIR, TODO EL ADN ESTÁ FORMADO POR ÁTOMOS DE CARBONO, HIDRÓGENO, OXÍGENO, NITRÓGENO Y FÓSFORO (CHONP). AL UNIRSE, LOS NUCLEÓTIDOS FORMAN MOLÉCULAS DE ADN. EL ARN TAMBIÉN ESTÁ FORMADO POR LOS CINCO ÁTOMOS MENCIONADOS.
EL MODELO DE WATSON Y CRICK
EN 1953, USANDO LA INFORMACIÓN DISPONIBLE DE ENTONCES, JAMES WATSON Y FRANCIS CRICK CONSTRUYERON EL MODELO DE ESTRUCTURA DEL ADN QUE SE CONSIDERA EL MÁS EXPLICATIVO EN LA ACTUALIDAD.
EL MODELO DE WATSON Y CRICK, CONSISTE EN QUE LA MOLÉCULA DE DNA: ES UNA DOBLE HÉLICE FORMADA POR DOS CADENAS DE NUCLEÓTIDOS APAREADAS. EN CADA CADENA, LOS NUCLEÓTIDOS SE PUEDEN ACOPLAR EN CUALQUIER ORDEN O SECUENCIA.
ADEMÁS, LAS ADENINAS DE UNA CADENA SÓLO SE PUEDEN APAREAR CON TIMINAS DE LA OTRA, LAS GUANINAS SÓLO CON CITOSINAS, Y VICEVERSA EN AMBOS CASOS.
EL APAREAMIENTO SE MANTIENE ESTABLE MEDIANTE PUENTES DE HIDRÓGENO ENTRE LOS NUCLEÓTIDOS ENFRENTADOS. LAS CADENAS TIENEN DIRECCIÓN, PUES LOS GRUPOS FOSFATO FORMAN UN PUENTE ENTRE EL QUINTO CARBONO DEL AZÚCAR DE UN NUCLEÓTIDO Y EL TERCER CARBONO DEL AZÚCAR DEL SIGUIENTE, QUE DETERMINA UN EXTREMO 3’ Y OTRO 5’. LAS DOS CADENAS APAREADAS CORREN EN DIRECCIONES OPUESTAS (SON ANTIPARALELAS).
NUCLEÓTIDO
NUCLEÓTIDOS , SON LAS UNIDADES QUE FORMAN LOS ÁCIDOS NUCLEÍDOS. CADA NUCLEÓTIDO ES UNA MOLÉCULA COMPUESTA POR LA UNIÓN DE TRES UNIDADES: UN MONOSACÁRIDOS DE CINCO CARBONOS (UNA PENTOSA, RIBOSA EN EL ARN Y DESOXIRRIBOSA EN EL ADN), UNA BASE NITROGENADA PURÍNA (ADENINA, GUANINA) O PIRIMIDÍNA (CITOSINA, TIMINA O URACILO) Y UNO O VARIOS GRUPOS FOSFATO (ÁCIDO FOSFÓRICO). TANTO LA BASE NITROGENADA COMO LOS GRUPOS FOSFATO ESTÁN UNIDOS A LA PENTOSA.
FUNCIONES DE LOS NUCLEÓTIDOS
SON FUNDAMENTALES PARA LA VIDA DE LAS CÉLULAS, PUES AL UNIRSE CON OTRAS MOLÉCULAS CUMPLEN TRES FUNCIONES CRUCIALES:
TRANSPORTA ENERGÍA
TRANSPORTA ÁTOMO
TRANSMITEN LOS CARACTERES HEREDITARIOS
LAS BASES NITROGENADAS CONOCIDAS SON:
ADENINA, PRESENTE EN ADN Y ARN GUANINA, PRESENTE EN ADN Y ARN CITOSINA, PRESENTE EN ADN Y ARN TIMINA, EXCLUSIVA DEL ADN URACILO, EXCLUSIVA DEL ARN.
DIFERENCIAN ENTRE LOS TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEÍDOS:
ADN(ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO) ARN (ÁCIDO RIBONUCLEICO) GLÚCIDO (PENTOSA) QUE CONTIENEN ES LA DESOXIRRIBOSA GLÚCIDO (PENTOSA) QUE CONTIENEN ES RIBOSA BASES NITROGENADA QUE CONTIENEN ADENINA, GUANINA, CITOSINA Y TIMINA BASES NITROGENADA QUE CONTIENEN ADENINA, GUANINA, CITOSINA Y URACILO ESTRUCTURA DEL ADN ES DE DOBLE CADENA LA ESTRUCTURA DEL ARN ES MONOCATENARIA (UNA HÉLICE) LA MASA MOLECULAR DEL ADN ES GENERALMENTE MAYOR QUE LA DEL ARN. LA MASA MOLECULA DEL ARN ES GENERALMENTE MENOROR QUE LA DEL ADN.
LA REPLICACIÓN DEL ADN
ES EL PROCESO MEDIANTE EL CUAL LA MOLÉCULA DE ADN HACE COPIAS DE SÍ MISMA (Y, POR TANTO DE LOS CROMOSOMAS). EN EL NÚCLEO HAY MUCHOS NUCLEÓTIDOS LIBRES QUE SON LOS BLOQUES UTILIZADOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL NUEVO ADN.
PASOS DE LA REPLICACIÓN DEL ADN
LA DOBLE HÉLICE SE DESDOBLA (ESTIRA) DE MODO QUE LAS DOS CADENAS DE NUCLEÓTIDOS QUEDAN PARALELAS Y SE ROMPEN LOS ENLACES ENTRE LAS BASES. LAS DOS CADENAS DE NUCLEÓTIDOS SE SEPARAN, EMPEZANDO EN UN EXTREMO Y ABRIÉNDOSE HASTA EL OTRO. CADA MITAD DE LA MOLÉCULA SIRVE COMO UN MOLDE PARA LA FORMACIÓN DE UNA NUEVA MITAD DEL ADN. LAS BASES DE LOS NUCLEÓTIDOS LIBRES SE UNEN CON LAS BASES CORRESPONDIENTES EN LAS DOS CADENAS DE NUCLEÓTIDOS EXPUESTAS. LA UNIÓN ESPECÍFICA DE A CON T Y DE C CON G, ASEGURA QUE LAS COPIAS NUEVAS DE ADN SEAN COPIAS EXACTAS DEL ORIGINAL SE FORMAN ENLACES ENTRE LOS FOSFATOS Y LOS AZÚCARES DE LOS NUCLEÓTIDOS QUE SE HAN APAREADO CON LAS CADENAS DE ADN. EL RESULTADO ES QUE SE FORMAN DOS COPIAS IDÉNTICAS DE LA MOLÉCULA ORIGINAL DE ADN. LAS DOS NUEVAS MOLÉCULAS DE ADN SE ENROSCAN Y DE NUEVO TOMAN LA FORMA DE UNA DOBLE HÉLICE
TIPOS DE ARN
EL ARN MENSAJERO SE SINTETIZA EN EL NÚCLEO DE LA CÉLULA, Y SU SECUENCIA DE BASES ES COMPLEMENTARIA DE UN FRAGMENTO DE UNA DE LAS CADENAS DE ADN. ACTÚA COMO INTERMEDIARIO EN EL TRASLADO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA DESDE EL NÚCLEO HASTA EL CITOPLASMA.
EL ARN DE TRANSFERENCIA EXISTE EN FORMA DE MOLÉCULAS RELATIVAMENTE PEQUEÑAS. SU FUNCIÓN ES LA DE CAPTAR AMINOÁCIDOS EN EL CITOPLASMA UNIÉNDOSE A ELLOS Y TRANSPORTÁNDOLOS HASTA LOS RIBOSOMAS, COLOCÁNDOLOS EN EL LUGAR ADECUADO QUE INDICA LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS DEL ARN MENSAJERO PARA LLEGAR A LA SÍNTESIS DE UNA CADENA POLIPEPTÍDICA DETERMINADA Y POR LO TANTO, A LA SÍNTESIS DE UNA PROTEÍNA.
EL ARN RIBOSÓMICO ES EL MÁS ABUNDANTE (80 POR CIENTO DEL TOTAL DEL ARN), SE ENCUENTRA EN LOS RIBOSOMAS Y FORMA PARTE DE ELLOS, AUNQUE TAMBIÉN EXISTEN PROTEÍNAS RIBOSÓMICAS. SU FUNCIÓN EN POCO CONOCIDA.
LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
UNA DE LAS ACTIVIDADES MÁS IMPORTANTES DE LA CÉLULA ES LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, MOLÉCULAS QUE INTERVIENEN EN LA MAYORÍA DE LAS FUNCIONES CELULARES. EL MATERIAL HEREDITARIO CONOCIDO COMO ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN), QUE SE ENCUENTRA EN EL NÚCLEO DE LA CÉLULA, CONTIENE LA INFORMACIÓN NECESARIA PARA DIRIGIR LA FABRICACIÓN DE PROTEÍNAS.
NOMBRES DE LOS AMINOÁCIDOS
BIOENERGÉTICA: FOTOSÍNTESIS Y RESPIRACIÓN CELULAR
CONCEPTO DE ENERGÍA
ENERGÍA ES LA CAPACIDAD DE REALIZAR TRABAJOS, FUERZAS, MOVIMIENTOS. LA ENERGÍA ES UNA PROPIEDAD ASOCIADA A LOS OBJETOS Y SUSTANCIAS Y SE MANIFIESTA EN LAS TRANSFORMACIONES QUE OCURREN EN LA NATURALEZA.
TAMBIÉN, LLAMAMOS ENERGÍA A LA CAPACIDAD QUE TIENE UN CUERPO PARA PRODUCIR UN TRABAJO O PROVOCAR UN CAMBIO. SIN ENERGÍA NO HABRÍA SOL, NI PLANTAS, NI ANIMALES, NI SERÍA POSIBLE LA VIDA.
TODAS LAS ACTIVIDADES QUE REALIZAN LOS ORGANISMOS, ES DEBIDO A LA ENERGÍA QUE APORTAN LOS ALIMENTOS Y EL OXÍGENO DEL AIRE, ESTOS LOS CONSUMIMOS EN TODAS LAS ACTIVIDADES QUE REALIZAMOS, POR ESO NECESITAMOS RESPIRAR Y COMER, PARA REPONERLA. SI DEJAMOS DE ALIMENTARNOS, MORIRÍAMOS:
TODOS LOS SERES VIVOS NECESITAMOS UN APORTE CONTINUO DE MATERIA Y ENERGÍA. LA MATERIA LA TOMAMOS DEL PLANETA DONDE NOS ENCONTRAMOS Y LA ENERGÍA DEL SOL.
- LOS ORGANISMOS NECESITAN MATERIA: PARA REPONER, SUSTITUIR Y AÑADIR ELEMENTO AL CUERPO, COMO EL CARBONO, C; EL NITRÓGENO, N; EL OXÍGENO, O; EL AZUFRE, S; EL FÓSFORO, P; EL CALCIO, CA; EL HIERRO, FE; ETC. ESTOS PARTICIPAN EN LA FORMACIÓN DE COMPUESTOS ORGANICES ESENCIALES ( PARA EL AUMENTO EN VOLUMEN, MÚSCULOS, ETC.).
- LOS ORGANISMOS NECESITAN ENERGÍA: LAS CÉLULAS NECESITAN DE ENERGÍA PARA PODER REALIZAR SUS ACTIVIDADES DE DESARROLLO, CRECIMIENTO, RENOVACIÓN DE SUS ESTRUCTURAS, SÍNTESIS DE MOLÉCULAS. PARA MOVERNOS, TRABAJAR, CAPTAR LA INFORMACIÓN DEL MUNDO QUE NOS RODEA Y PROCESARLA, DIGERIR LOS ALIMENTOS, MANTENER LA TEMPERATURA CORPORAL, RESPIRAR, FOTOSINTETIZAR, TRANSPIRAR, ETC
PODEMOS DECIR, QUE EN EL UNIVERSO, LA MATERIA Y ENERGÍA ESTÁN EN UN PERMANENTE CAMBIO Y EVOLUCIÓN. CADA CAMBIO QUE SE PRODUCE EN LA MATERIA VA ACOMPAÑADO DE UNA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA.
EL ATP (ADENOSIN TRIFOSFATO), ES EL COMPUESTO DE ALTA ENERGÍA DE MAYOR IMPORTANCIA EN LA CÉLULA, EL CUAL SE PRODUCE DURANTE LA RESPIRACIÓN DE LOS ORGANISMOS.
ENERGÍA FÓSIL
SE OBTIENE DE LA COMBUSTIÓN DE CIERTAS SUBSTANCIAS QUE SE PRODUJERON EN EL SUBSUELO A PARTIR DE LA ACUMULACIÓN DE GRANDES CANTIDADES DE RESIDUOS. PETRÓLEO Y EL GAS NATURAL (COMPUESTO PRINCIPALMENTE POR METANO Y CARBÓN MINERAL, SE ENCUENTRA EN GRANDES YACIMIENTOS EN EL SUBSUELO).
ENERGÍA BIOMASA
ES LA PRODUCIDAS POR LOS ORGANISMOS E UTILIZADA PARA SU NORMAL FUNCIONAMIENTO Y DESARROLLO. LA FORMA MÁS ANTIGUA DE APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR, ES LA MEDIANTE LA FOTOSÍNTESIS. MEDIANTE ESTE MECANISMO LAS PLANTAS ELABORAN SU PROPIO ALIMENTO (SU FUENTE DE ENERGÍA) Y EL DE OTROS SERES VIVIENTES EN LAS CADENAS ALIMENTICIAS. TAMBIÉN SE OBTIENEN OTROS PRODUCTOS, COMO LA MADERA CON VALOR ENERGÉTICO.
BIOENERGÉTICA
LA BIOENERGÉTICA ES EL ESTUDIO DE LAS TRANSFORMACIONES Y UTILIZACIÓN DE ENERGÍA QUE TIENEN LUGAR EN LA CÉLULA. TAMBIÉN ESTUDIA LA NATURALEZA Y FUNCIÓN DE LOS PROCESOS QUÍMICOS EN LOS QUE SE BASAN ESAS TRANSFORMACIONES.
ORGANISMOS AUTÓTROFOS: SON CAPACES DE PRODUCIR SU PROPIO ALIMENTO UTILIZANDO LA ENERGÍA SOLAR (FOTOSÍNTESIS) O REACCIONES QUÍMICAS MINERALES (QUIMIOSÍNTESIS) PARA OBTENER LA ENERGÍA NECESARIA PARA FABRICAR MATERIA ORGÁNICA A PARTIR DE NUTRIENTES INORGÁNICOS. SON AQUELLOS QUE PUEDEN UTILIZAR EL CO2 COMO FUENTE DE CARBONO (BACTERIAS, VEGETALES)
ORGANISMOS HETERÓTROFOS: NO PRODUCEN SU PROPIO ALIMENTO. LO OBTIENEN DE LOS ORGANISMOS AUTÓTROFOS, PRINCIPALMENTE DE PLANTAS O ALGAS. ESTOS OBTIENEN CARBONO DE MOLÉCULAS ORGÁNICAS COMPLEJAS, COMO LA GLUCOSA.
METABOLISMO: ES LA SUMA DE TODAS LAS REACCIONES QUÍMICAS QUE OCURREN EN LA CÉLULA. ESTAS REACCIONES TRANSFORMACIÓN LA MATERIA EXTERNA, Y OCURREN DESDE SU ABSORCIÓN O ADICIÓN AL CITOPLASMA, HASTA SU ELIMINACIÓN DEL MISMO. TIENE LUGAR EN UNA SERIE DE REACCIONES CATALIZADAS, LLAMADAS “RUTAS , PARA EL NORMAL FUNCIONAMIENTO DE LAS CÉLULAS.
EL METABOLISMO COMPRENDE DOS FASES:
ANABOLISMO: SON REACCIONES EN LA CUALES MOLÉCULAS PEQUEÑAS Y SIMPLES CON CONVERTIDA EN OTRAS MOLÉCULAS MAS GRANDES Y COMPLEJAS. SÍNTESIS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS.
CATABOLISMO: ES UNA FASE DEGRADADORA, EN LA CUAL LAS MOLÉCULAS NUTRIENTES COMPLEJAS SE CONVIERTEN EN OTRAS MÁS PEQUEÑAS Y SIMPLES.
PROCESOS BIOENERGÉTIDOS, FOTOSÍNTESIS Y RESPIRACIÓN
FOTOSÍNTESIS
ES UNA TRANSFORMACIÓN QUÍMICA POR EL CUAL LOS VEGETALES VERDES (PLANTAS), CIERTAS ALGAS Y ALGUNAS BACTERIAS CAPTAN LA ENERGÍA LUMINOSA QUE PROCEDE DEL SOL Y LA CONVIERTEN EN ENERGÍA QUÍMICA. LAS PLANTAS POSEEN UN PIGMENTO DE COLOR VERDE LLAMADO CLOROFILA, QUE SE ENCUENTRA EN LOS CLOROPLASTOS DE LAS CÉLULAS. ESTE PIGMENTO TIENE LA CAPACIDAD DE ABSORBER LA ENERGÍA DE LA LUZ SOLAR Y UTILIZARLA PARA LA ELABORACIÓN (SÍNTESIS) DE HIDRATOS DE CARBONO COMO LA GLUCOSA (C6H12O6), A PARTIR DE DOS COMPUESTOS DISPONIBLES EN EL MEDIO AMBIENTE: AGUA (H2O) Y DIÓXIDO (CO2) DE CARBONO. TAMBIÉN, LA FOTOSÍNTESIS PRODUCE OXÍGENO (O) QUE ES LIBERADO A LA ATMÓSFERA, EL CUAL ES DE FUNDAMENTAL IMPORTANCIA PARA LA VIDA EN GENERAL, YA QUE PERMITE CUMPLIR EL PROCESO RESPIRATORIO. SE PUEDE ASEGURAR QUE ESTE PROCESO FOTOQUÍMICO ES LA BASE DE LA VIDA ACTUAL, YA QUE DE LA FOTOSÍNTESIS DEPENDE LA ALIMENTACIÓN DE TODOS LOS SERES VIVOS DEL PLANETA, INCLUIDO EL HOMBRE, LOS HERBÍVOROS (EN FORMA DIRECTA) Y LOS CARNÍVOROS Y CARROÑEROS (EN FORMA INDIRECTA).
LA REACCIÓN QUÍMICA DE LA FOTOSÍNTESIS ES LA SIGUIENTE:
INTERPRETANDO LA REACCIÓN QUÍMICA DE ,A FOTOSÍNTESIS, PODEMOS INDICVAR:SEIS MOLÉCULAS DE DIÓXIDO DE CARBONO MÁS SEIS MOLÉCULAS DE AGUA, EN PRESENCIA DE LUZ SOLAR Y DE CLOROFILA, PRODUCEN UNA MOLÉCULA DE GLUCOSA (C6H12O6) Y SEIS MOLÉCULAS DE OXÍGENO, ESTE ÚLTIMO (O) ES DESPLAZADO HACIA LA ATMÓSFERA. A PARTIR DE LA GLUCOSA OBTENIDA POR FOTOSÍNTESIS SE FORMA ALMIDÓN, CELULOSA Y OTROS CARBOHIDRATOS ESENCIALES EN LA CONSTITUCIÓN DE LAS PLANTAS.
POR MEDIO DE LA FOTOSÍNTESIS TAMBIÉN SE ELABORAN OTRAS SUSTANCIAS ORGÁNICAS COMO LAS PROTEÍNAS Y LOS LÍPIDOS QUE LAS CÉLULAS VEGETALES NECESITAN PARA PODER VIVIR, CRECER Y REPRODUCIRSE
LA FOTOSÍNTESIS SE LLEVA A CABO EN LOS TILACOIDES, QUE SON SACOS O VESÍCULAS APLANADAS QUE ESTÁN INMERSOS EN UNA SOLUCIÓN LLAMADA ESTROMA EN EL INTERIOR DE LOS CLOROPLASTOS. EN LA MEMBRANA DE LOS TILACOIDES ESTÁN LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS (LA CLOROFILA). EN SU INTERIOR SE REALIZAN LAS REACCIONES DE CAPTACIÓN DE LA LUZ DE LA FOTOSÍNTESIS
DURANTE EL PROCESO DE LA FOTOSÍNTESIS, OCURREN DOS FASES, DENOMINADAS:
- FASE FOTOQUÍMICA (LUMÍNICA
- FASE BIOQUÍMICA (DE FIJACIÓN DEL DIÓXIDO DE CARBONO)
LA FASE FOTOQUÍMICA (LUMÍNICA)
SE PRODUCE EN LOS TILACOIDES DEL CLOROPLASTO, DONDE LA ENERGÍA DE LA LUZ SOLAR CAPTADA POR LA CLOROFILA SE ALMACENA EN DOS MOLÉCULAS: ATP (ADENOSÍN TRIFOSFATO) Y NADPH (NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEÓTIDO FOSFATO).
NADPH (NICOTINAMIDA-ADENINA-DINUCLEÓTIDO-FOSFATO), BIOMOLÉCULA IMPLICADA EN EL ANABOLISMO CELULAR, INTERVIENE EN LA SÍNTESIS DE ÁCIDOS NUCLEICOS Y DE LÍPIDOS.EL NADPH SE OBTIENE EN LA FASE LUMINOSA DE LA FOTOSÍNTESIS EN VEGETALES Y EN LA FASE OXIDATIVA EN ANIMALES
ESTAS DOS MOLÉCULAS SON LAS ENCARGADAS DE TRANSFORMAR EL AGUA (H2O) Y EL DIÓXIDO DE CARBONO (CO2) EN COMPUESTOS ORGÁNICOS REDUCIDOS (SIMPLE), COMO LA GLUCOSA (C6H12O6), CON LIBERACIÓN DE OXÍGENO (O). ES EN LA FASE LUMÍNICA DONDE SE PRODUCE LA DESCOMPOSICIÓN DEL AGUA, LIBERÁNDOSE ELECTRONES.
LA FASE BIOQUÍMICA(DE FIJACIÓN DEL DIÓXIDO DE CARBONO)
OCURRE EN EL ESTROMA DEL CLOROPLASTO, DONDE LAS FUENTES ENERGÉTICAS (ATP Y EL NADPH) SON UTILIZADOS EN LA ASIMILACIÓN DEL CO2 ATMOSFÉRICO PARA LA PRODUCCIÓN DE SUSTANCIAS, PRINCIPALMENTE GLUCOSA (C6H12O6). EL ATP ES UNA MOLÉCULA QUE ALMACENA BASTANTE ENERGÍA. PERTENECE AL GRUPO DE LOS NUCLEÓTIDOS, FORMADO POR UNA BASE NITROGENADA (ADENINA), UN MONOSACÁRIDO DE CINCO CARBONOS (RIBOSA) Y UN GRUPO FOSFATO CON ENLACES DE ALTA ENERGÍA. A TRAVÉS DE UN PROCESO CATABÓLICO, ES DECIR, MEDIANTE LA TRANSFORMACIÓN DE MOLÉCULAS COMPLEJAS EN OTRAS MÁS SENCILLAS, SE LIBERA LA ENERGÍA ALMACENADA EN LOS ENLACES DE FOSFATO.
- LAS HOJAS CAPTAN LA ENERGÍA LUMÍNICA DEL SOL GRACIAS A LA CLOROFILA, PIGMENTO VERDE QUE ESTÁ EN LOS TILACOIDES DE LOS CLOROPLASTOS DE LAS CÉLULAS.
- EL DIÓXIDO DE CARBONO DE LA ATMÓSFERA PENETRA POR LOS ESTOMAS DE LAS HOJAS.
- LAS RAÍCES ABSORBEN AGUA Y SALES MINERALES (SAVIA BRUTA) QUE LLEGAN A LAS HOJAS A TRAVÉS DEL TALLO.
- EL HIDRÓGENO Y EL OXÍGENO DEL AGUA SE COMBINAN CON EL DIÓXIDO DE CARBONO Y ORIGINAN GLUCOSA Y OXÍGENO. ESTE ÚLTIMO SE DESPRENDE HACIA LA ATMÓSFERA.
- LAS PLANTAS APROVECHAN LA GLUCOSA COMO ALIMENTO Y GUARDAN UNA PARTE COMO RESERVA
RESPIRACIÓN CELULAR LOS SERES VIVOS NECESITAN DE UN CONSUMO CONSTANTE DE ENERGÍA, QUE LAS CÉLULAS EMPLEAN EN FORMA DE ENERGÍA QUÍMICA. LA RESPIRACIÓN CELULAR, ES EL PROCESO UTILIZADO POR LA MAYORÍA DE LAS CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES, ES LA DEGRADACIÓN DE BIOMOLÉCULAS (GLUCOSA, LÍPIDOS, PROTEÍNAS) PARA QUE SE PRODUZCA LA LIBERACIÓN DE ENERGÍA NECESARIA, Y ASÍ EL ORGANISMO PUEDA CUMPLIR CON SUS FUNCIONES VITALES. MEDIANTE LA DEGRADACIÓN DE LA GLUCOSA (GLUCÓLISIS) SE FORMA ÁCIDO PIRÚVICO. ESTE ÁCIDO SE DESDOBLA (CONVIERTE) EN DIÓXIDO DE CARBONO (CO2) Y AGUA (HO2), GENERÁNDOSE 38 MOLÉCULAS DE ATP.
EL CICLO DE KREBS, TIENE LUGAR EN LAS MITOCONDRIAS, Y EL ÁCIDO PIRÚVICO FORMADO DURANTE LA GLUCÓLISIS SE CONVIERTE DIÓXIDO DE CARBONO, AL COMPLETA LA RUPTURA DE LA GLUCOSA. TAMBIÉN, LA CÉLULA PRODUCE UNA PEQUEÑA CANTIDAD DE ATP AL IGUAL QUE LA GLUCÓLISIS.
LA RESPIRACIÓN CELULAR ES UNA PARTE DEL METABOLISMO, ESPECÍFICAMENTE DEL CATABOLISMO, EN LA CUAL LA ENERGÍA PRESENTE EN DISTINTAS BIOMOLÉCULAS ES LIBERADA DE MANERA CONTROLADA. DURANTE LA RESPIRACIÓN, PARTE DE ESA ENERGÍA ES UTILIZADA PARA SINTETIZAR (FABRICAR) ATP, QUE A SU VEZ ES EMPLEADO EN EL MANTENIMIENTO Y DESARROLLO DEL ORGANISMO (ANABOLISMO).
LA RESPIRACIÓN CELULAR ES UN PROCESO MEDIANTE EL CUAL LAS CÉLULAS DE LOS ORGANISMOS OXIDAN NUTRIENTES DE LOS ALIMENTOS PARA QUE LIBEREN ENERGÍA. COMO RESULTADO, EL CARBONO PRESENTE EN DICHOS NUTRIENTES QUEDA OXIDADO, ES DECIR, SE TRANSFORMA EN DIÓXIDO DE CARBONO QUE ES ELIMINADO POR MEDIO DE LA RESPIRACIÓN A LA ATMÓSFERA. PARA QUE SE REALICE LA RESPIRACIÓN CELULAR ES FUNDAMENTAL LA PRESENCIA DE OXÍGENO (RESPIRACIÓN AERÓBICA). LOS ANIMALES LO TOMAN DE LA ATMÓSFERA A TRAVÉS DE ÓRGANOS ESPECIALIZADOS (PULMONES, BRANQUIAS). LOS VEGETALES LO HACEN MEDIANTE UN APARATO DENOMINADO ESTOMAS, UBICADOS EN LAS HOJAS Y QUE SERÁ EXPLICADO MÁS ADELANTE. LA RESPIRACIÓN SE EFECTÚA DURANTE LAS 24 HORAS. LA CANTIDAD DE OXÍGENO QUE LOS VEGETALES ABSORBEN DE LA ATMÓSFERA A RAÍZ DEL PROCESO RESPIRATORIO ES MENOR QUE LA QUE DESPRENDEN AL EFECTUAR LA FOTOSÍNTESIS, Y EL DIÓXIDO DE CARBONO QUE DESPRENDEN TAMBIÉN ES MENOR A LA CANTIDAD QUE ABSORBEN
DURANTE LA NOCHE, MOMENTO EN QUE LOS VEGETALES NO REALIZAN LA FOTOSÍNTESIS, OCURRE LO CONTRARIO. MIENTRAS QUE LA FOTOSÍNTESIS PROVEE LOS HIDRATOS DE CARBONO NECESARIOS PARA LAS PLANTAS, LA RESPIRACIÓN CELULAR ES EL PROCESO DONDE LA ENERGÍA CONTENIDA EN ESOS HIDRATOS DE CARBONO ES LIBERADA DE MANERA CONTROLADA. EN LA RESPIRACIÓN AERÓBICA, LA DEGRADACIÓN DE GLUCOSA COMPRENDE UNA SERIE DE REACCIONES. SIN EMBARGO, LA ECUACIÓN QUÍMICA GENERAL SE PUEDE REPRESENTAR CON LA SIGUIENTE FÓRMULA, INVERSA A LA DE LA FOTOSÍNTESIS:
LA RESPIRACIÓN CELULAR SE LLEVA A CABO DENTRO DE LAS MITOCONDRIAS, PEQUEÑOS ORGANELOS UBICADOS EN EL CITOPLASMA DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS. ESTAS ESTRUCTURAS, DE FORMA OBLONGA Y APLASTADA, PROCESAN EL OXÍGENO Y CONVIERTEN A LOS CARBOHIDRATOS, ÁCIDOS GRASOS Y PROTEÍNAS DE LOS ALIMENTOS EN ENERGÍA
TIPOS DE RESPIRACIÓN CELULAR SEGÚN LA PRESENCIA DE OXÍGENO
- RESPIRACIÓN AEROBIA O AERÓBICA
- RESPIRACIÓN ANAEROBIA O ANAERÓBICA:
RESPIRACIÓN AEROBIA O AERÓBICA:
UTILIZA EL O2 COMO ACEPTOR DE LOS ELECTRONES DESPRENDIDOS DE LAS SUSTANCIAS ORGÁNICAS. ESTE TIPO DE RESPIRACIÓN ES PROPIO LA MAYORÍA DE LAS BACTERIAS Y DE LOS ORGANISMOS EUCARIOTAS. ES POR ELLO QUE A LOS SERES QUE REQUIEREN DE OXÍGENO SE LOS LLAMA AEROBIOS.
LA REACCIÓN QUÍMICA DE LA RESPIRACIÓN AEROBIA O AERÓBICA |
SI O2 C6HI206 + 6 O2 + 6 H2O PRODUCTOS FINALES
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6 CO2 + 12 H2O + ATP
RESPIRACIÓN ANAEROBIA O ANAERÓBICA:
NO INTERVIENE EL OXÍGENO, SINO QUE SE EMPLEAN OTROS ACEPTORES FINALES DE ELECTRONES, GENERALMENTE MINERALES. SE LLEVA A CABO EN EL CITOPLASMA. LA RESPIRACIÓN ANAERÓBICA ESTÁ PRESENTE EN ALGUNOS ORGANISMOS PROCARIOTAS, EN GENERAL HABITANTES DE SUELOS Y SEDIMENTOS, Y DE VITAL IMPORTANCIA EN LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS DE LOS ELEMENTOS. AL NO REQUERIR DE OXÍGENO SE LOS DENOMINA ANAEROBIOS. ALGUNAS ESPECIES DE BACTERIAS, DENOMINADAS FACULTATIVAS, SE ADAPTAN Y SOBREVIVEN ANTE LA PRESENCIA O AUSENCIA DE OXÍGENO EN EL MEDIO QUE LAS RODEA.
LA REACCIÓN QUÍMICA DE LA RESPIRACIÓN ANAEROBIA O ANAERÓBICA |
NO O2 C6H1206 DIÓXIDO DE ALCOHOL CARBONO ETÍLICO
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2 CO2 + 2 C2H5OH + 4 ATP