Respiración Celular y Fotosíntesis: Procesos Energéticos Clave

Respiración Celular

Hipótesis Quimiosmótica

La hipótesis quimiosmótica explica la fosforilación oxidativa en la cadena transportadora de electrones. El paso de electrones por los complejos I, III y IV libera energía, utilizada para bombear protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembranoso contra un gradiente electroquímico. Los protones regresan a la matriz a favor del gradiente a través del complejo ATP sintasa. Esta entrada activa la síntesis de ATP a partir de ADP + Pi. Los electrones cedidos por el NADH pasan por los tres complejos, generando 1 ATP en cada uno, para un total de 3 ATP. Los electrones del FADH2 solo pasan por los complejos III y IV, produciendo 2 ATP.

Plantas C4

En climas tropicales con luz intensa y altas temperaturas, algunas plantas han desarrollado una ruta fotosintética para conservar el CO2 liberado por la fotorrespiración y el absorbido de la atmósfera. Este proceso, llamado ruta C4 o de Hatch-Slack, incorpora el CO2 a un intermediario de 4 carbonos (oxalacetato) en las células del mesófilo, para luego transferirlo al ciclo de Calvin en las células de la vaina.

Balance Energético

La glucosa es la molécula principal para la producción de energía (ATP). En la fermentación, el ATP se produce por fosforilación a nivel de sustrato durante la glucólisis. La oxidación incompleta de una molécula de glucosa produce dos moléculas de ATP. En la respiración aerobia, la oxidación completa de una molécula de glucosa puede generar hasta 38 moléculas de ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato (glucólisis y ciclo de Krebs) y fosforilación oxidativa.

Metabolismo

• Catabolismo: glucólisis, glucogenólisis, fermentación, ciclo de Krebs, β-oxidación.
• Anabolismo: glucogenogénesis (glucogenosíntesis), gluconeogénesis.

Fotosíntesis

Factores que Modulan la Fotosíntesis

• Concentración de CO2: Con intensidad lumínica constante, la fotosíntesis aumenta con la concentración de CO2 hasta un punto de estabilización.
• Concentración de O2: El aumento de O2 reduce la eficiencia fotosintética debido a la fotorrespiración.
• Humedad: En condiciones secas, los estomas se cierran para evitar la pérdida de agua, dificultando la entrada de CO2 y reduciendo la fotosíntesis.
• Intensidad lumínica: La actividad fotosintética aumenta con la intensidad de la luz hasta un límite específico para cada especie.
• Temperatura: El aumento de temperatura incrementa la actividad enzimática y la fotosíntesis hasta un valor óptimo. Temperaturas superiores disminuyen la actividad enzimática y la fotosíntesis.
• Fotoperíodo: La fotosíntesis varía según la duración del día y la noche a lo largo del año.
• Color de la luz: Con luz roja (>680nm), el fotosistema II no se activa, resultando en fotofosforilación cíclica en el fotosistema I y menor rendimiento.