Respiración Celular y Fotosíntesis: Procesos Metabólicos en Seres Vivos

Respiración Celular: Intercambio de Gases y Tipos

La respiración es, básicamente, un intercambio de gases entre las células de cualquier ser vivo y su ambiente.

Tipos de Sistemas de Respiración

• Difusión: El intercambio gaseoso se realiza a través de una membrana o de la piel.
• Tráqueas: Un conjunto de tubos microscópicos que se extienden a todos los órganos internos, permitiendo el intercambio de gases entre todas las células.

Procesos Mecánicos de la Respiración

Consiste en los movimientos respiratorios que hacen pasar el aire al interior de los pulmones y lo expulsan de nuevo al exterior.

Respiración Celular: Proceso Metabólico

La respiración, como proceso metabólico, es una vía catabólica que se basa en la degradación de la glucosa. Existen dos vías, dependiendo de si el organismo utiliza oxígeno o no:

• Respiración anaeróbica
• Respiración aeróbica

Ambos tipos parten de una misma vía llamada glucólisis o vía de Embden-Meyerhof. Esta vía parte de una molécula de glucosa, la cual es fosforilada al reaccionar con el ADP, favoreciendo su actividad para proporcionar energía.

Respiración Anaeróbica

Esta se lleva a cabo sin la utilización de oxígeno como aceptor de hidrógeno (protones). Es una vía común en organismos poco desarrollados, como las bacterias. Los complejos enzimáticos se encuentran en el citoplasma.

A su vez, existen dos vías anaeróbicas:

• Glucólisis homoláctica: Mediante esta vía, el ácido pirúvico es transformado en ácido láctico. Todo esto comienza cuando, en la glucólisis, se activan reacciones vitales. Cada molécula de glucosa reacciona con 2 moléculas de ATP para formar un compuesto con los átomos de carbono y dos grupos fosfato. Al abandonar los grupos fosfato, la glucosa queda convertida en ácido pirúvico y luego reacciona hasta proporcionar dos moléculas de ácido láctico y ATP, además de productos secundarios.

Ecuación:

C₆H₁₂O₆ + 2P_i + 2ADP → 2C₃H₄O₃ + H₂O + 2ATP

• Fermentación alcohólica: A partir del ácido pirúvico, la carboxilasa produce una molécula de CO₂ y acetaldehído, el cual es transformado en alcohol etílico, además de energía. Esto completa el proceso de fermentación alcohólica, no sin antes destacar la importancia de esta secuencia de cambios, en forma de ATP, que representa parte de la energía química contenida en la glucosa.

Respiración Aeróbica

La respiración celular aeróbica utiliza oxígeno como aceptor de protones.

Ecuación general de la respiración aeróbica:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

Fotosíntesis: Proceso de Captación y Transformación de Energía

La fotosíntesis es el proceso por el cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, captan energía en forma de luz y la transforman en energía química. Toda la vida proviene de la fotosíntesis.

Ecuación general:

CO₂ + 2H₂A → (CH₂) + H₂O + H₂A

Cloroplasto

Organelo que se encuentra en células vegetales y en algas, donde ocurre la fotosíntesis.

Concepto General de la Fotosíntesis

Es un proceso llevado a cabo por un organelo celular llamado cloroplasto, que contiene en su interior un pigmento llamado clorofila. La clorofila se encarga de captar la energía luminosa para transformarla en energía química, convirtiendo el CO₂ en azúcar y oxígeno.

Ecuación simplificada:

CO₂ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + O₂

Clorofila

Pigmento que da color verde a los vegetales y se encarga de absorber la luz necesaria para realizar la fotosíntesis.

La fotosíntesis es una vía catabólica donde, partiendo de sustancias inorgánicas y utilizando la luz solar como energía, se producen compuestos orgánicos que actúan como fuente de energía.

Fases de la Fotosíntesis

• Fase luminosa: Activación de la clorofila, ruptura de las moléculas de agua, exceso de energía almacenada en el ATP, NADPH.
• Fase oscura: Fijación del CO₂, transformación del PGA en PGAL, destino del PGAL.

Factores que Inciden en la Fotosíntesis

• Luz solar
• Temperatura
• Concentración de CO₂

Conceptos Clave

• PGA (Ácido 3-fosfoglicérico): Molécula de 3 carbonos formada cuando el CO₂ se fija a una molécula de ribulosa bifosfato durante la fase oscura de la fotosíntesis.
• PGAL (Gliceraldehído 3-fosfato): Sustancia formada a partir del PGA durante la fase oscura de la fotosíntesis. Algunas moléculas de PGAL salen de esta reacción y pueden ser transformadas en glucosa, mientras que otras permanecen y se utilizan para regenerar la RuBP (ribulosa bifosfato) y continuar el ciclo.
• NADPH₂: Metabolito enzimático que interviene en numerosas reacciones metabólicas, hidrogenando compuestos químicos.