La fotosíntesis
La fotosíntesis es un proceso celular por el cual la mayoría de organismos autótrofos producen sustancias orgánicas. La fotosíntesis realizada por plantas, algas y ciertas bacterias (cianobacterias y proclorofitas) utiliza como reactantes el dióxido de carbono y el agua, para producir glucosa (CgH20g) y oxígeno. La energía solar cataliza el proceso.
La ecuación química de la fotosíntesis se representa así:
6C02 + 12H20 + 18ATP -------------> C6H1206 + 602 + 6H20 + 18ADP + 18 P.
Cloroplastos
La fotosíntesis ocurre en el interior de los organelos llamados cloroplastos. Constan de dos membranas que rodean un espacio interno llamado estroma. La membrana externa rodea al organelo, aislándolo del citoplasma. La membrana interna se pliega varias veces hacia el espacio interno, generando un sistema de membranas en forma de sacos aplanados y circulares, semejantes a monedas, llamados tilacoides. Cada conjunto de tilacoides apilados se conoce como grana.
La clorofila es el pigmento encargado de transformar la energía luminosa en energía química, la cual se fija y almacena en las moléculas orgánicas producidas (glucosa). Se asocia a la membrana interna del cloro-plasto, justo en la membrana de los tilacoides, formando un fotosistema.
Excitación de la clorofila
La fotosíntesis comienza cuando la clorofila recibe la energía luminosa de un fotón, el cual excita los electrones de la molécula. Luego, el electrón se une a una molécula aceptora de electrones en el interior o lumen del tilacoide, para producir muchas moléculas de ATP y dar inicio a la fotosíntesis.
La fotosíntesis se divide en dos fases: la fase luminosa y la fase oscura.
Tiene lugar en los tilacoides y requiere de energía luminosa.
Intervienen los fotosistemas, la clorofila, el agua y la coenzima NADP.
Esta fase comprende:
- absorción de luz en forma de fotones.
- transporte de electrones que lleva a la reducción de NADP a NADPH2
- producción de oxigeno, por la fotólisis del agua.
- producción de ATP.
- Al finalizar esta fase se obtienen: 18 ATP. 12 NADPH2 Y 6 O2.
La fase oscura es independiente de la luz y se lleva a cabo en el estroma del cloroplasto.
- En esta etapa se fijan seis moléculas de CO2 el de producción llamado ciclo de Calvin, usando el ATP y el NADPH, formados en la fase luminosa.
- El producto final del ciclo de Calvin son 2 PGA de tres carbonos cada uno.
- La unión de los PGA produce una molécula de glucosa.
- Los PGA también pueden producir otros compuestos como celulosa, aminoácidos y ácidos grasos.
Factores que alteran la fotosíntesis
El rendimiento de la fotosíntesis puede ser afectado por la concentración de CO2 en la atmósfera: si esta es elevada y constante, la fotosíntesis aumenta en relación directa hasta llegar a un punto en el cual se estabiliza.
La escasez de agua en el suelo disminuye el rendimiento de este proceso, pues la planta cierra sus estomas para reducir la transpiración de las hojas, lo que determina un menor ingreso de CO2. Cuando se supera el límite máximo que puede soportar una planta con respecto a la temperatura, esta pierde agua en forma excesiva y muere.
La respiración aeróbica
La respiración aeróbica es el nombre que se le da al conjunto de reacciones m las que las células liberan la energía contenida en la glucosa y otras sustancias para obtener ATP, en presencia de oxígeno. La respiración aeróbica es un claro ejemplo de catabolismo.
Su ecuación es: C6H1206 + 602 -------------> 6CO2 + 6H20 + energía
Etapas de la respiración celular
Las reacciones químicas que tienen lugar durante la respiración aeróbica son muy complejas y numerosas. En ellas intervienen las enzimas NAD y FAD y forman 36 ATP. Podemos resumir la respiración en tres etapas: 1. glucólisis, 2. ciclo de del ácido cítrico y 3. cadena transportadora de electrones.
1. La glucólisis
Ocurre en el citoplasma. La glucosa se transforma en dos moléculas de ácido pirúvico o piruvato (de tres átomos de carbono), que se desprenden de un carbono, generando una molécula CO2 y una de acetilo (de dos carbonos) para entrar a la mitocondria. El acetilo se une a la coenzima A y forma el acetil-coA. Estas reacciones traen aparejada la reducción de cuatro NAD que se convierten en NADH. Además, se forman 2 ATP.
2. El ciclo de Krebs
En el ciclo de Krebs, las dos moléculas de acetil-coA ingresan a la matriz mitocondrial y el acetilo se separa de la coenzima A. Los acetilos se unen a un oxalacetato y forman una molécula de citrato o ácido cítrico. Así participan en una serie de reacciones cíclicas, donde finalmente quedan oxidados a cuatro moléculas de CO2.
Paralelamente a la oxidación, se produce la reducción de 6 NAD en 6 NADH y 2 FAD en 2 FADH2.
Se forman 2 ATP.
En la membrana interna de la mitocondria se localizan los citocromos, proteínas encarga das de dejar fluir la cadena transportadora de electrones (e-), liberados por los NADH de la fase anterior. Esta cadena genera una alta concentración de H+ en el espacio intermembranal de la mitocondria, que es lo que la enzima ATPasa necesita para la fosforilación oxi-dativa o síntesis del ATP. Al finalizar la cadena transportadora de electrones, un electrón es recibido por el oxígeno y, en presencia de los H+, forma una molécula de agua. Cuando finalizan los tres pasos, se han producido 36 moléculas de ATP.
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