ENERGÉTICA CELULAR: Respiración Celular y Fotosíntesis

Los vegetales, en el proceso de Fotosíntesis, usan la energía lumínica para convertir agua y dióxido de carbono en carbohidratos, como la glucosa, el almidón y otras moléculas alimenticias. En este proceso se libera oxígeno.

En las mitocondrias, estos carbohidratos son destruidos para capturar la energía contenida en ellos y almacenarla en moléculas más estables (como el ATP, un tipo de ácido nucleico de función energética). Este proceso se conoce como respiración celular, produciéndose, como moléculas residuales, dióxido de carbono y agua, las que pueden ser aprovechadas nuevamente por los vegetales, completándose así el ciclo de estas moléculas.

Sólo en los organismos autótrofos se dan ambos procesos. En cada transformación, parte de la energía se disipa al ambiente en forma de calor. De esta manera el flujo de la energía es unidireccional (que va en una sola dirección) y se mantiene siempre que haya aporte de la energía lumínica de sol.

Ampliemos el concepto de Fotosíntesis

Fotosíntesis significa construcción por medio de la luz (foto = luz; síntesis = construcción). Por medio de la fotosíntesis, la planta elabora, a partir del CO2 (Dióxido de Carbono) y del agua (ambos son compuestos inorgánicos), un primer producto, la Glucosa. 

La glucosa es un tipo de Hidrato de Carbono (compuesto orgánico), que por ser soluble en agua, es fácilmente transportada por el vegetal hacia los órganos que la necesiten; a veces, varias moléculas de glucosa se unen conformando un Hidrato de Carbono más complejo, llamado Almidón, el que no es soluble en agua y se almacena en órganos especiales (tallos, raíces, cotiledones de semillas, etc.). Además, en el proceso de fotosíntesis se obtiene oxígeno a partir del agua. El oxígeno es liberado al exterior, por los estomas y es aprovechado por los seres vivos (incluidas las propias plantas) para el proceso de respiración.

Imagen extraída y modificada de natubeata.blogspot.com.ar/2015/02/laboratorio-observacion-de-los-estomas.html

El siguiente esquema representa a los “componentes” de este proceso:

En muchos órganos de los vegetales, principalmente en las hojas, existe un pigmento llamado clorofila, que se acumula en orgánulos de las células llamados Cloroplastos.

Imagen extraída y modificada de/imgsoup.com/1/cloroplasto-y-sus-partes/

Un pigmento es cualquier sustancia que absorba luz. Algunos pigmentos absorben luz de todas las longitudes de onda y, por lo tanto se ven negros. Otros solamente absorben ciertas longitudes de onda, transfiriendo o reflejando las longitudes de onda que no absorben. La clorofila, el pigmento que hace que las hojas se vean verdes, absorbe luz en las longitudes de onda violeta y azul y también en el rojo. Dado que refleja la luz verde, parece verde.

Vídeos explicativos del proceso de Fotosíntesis

RESPIRACIÓN (Oxidación biológica, Respiración celular o

Combustión de los alimentos)

Los seres vivos necesitan de un consumo constante de energía, que las células emplean en forma de energía química. La Respiración Celular es un proceso utilizado por la mayoría de las células animales y vegetales, y consiste en la degradación de glucosa, lípidos y proteínas para que se produzca la liberación de energía necesaria para que los organismos puedan cumplir con sus funciones vitales. 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 o del agua a través de órganos especializados como pulmones o branquias. Los vegetales lo hacen mediante un aparato denominado estomas, ubicados en las hojas. 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. 

Todas las condiciones necesarias para la completa degradación de sustancias en presencia de oxígeno se encuentran en las mitocondrias. 

Las mitocondrias son organelas que están presentes en las células eucariontes animales y vegetales, de ellas se obtiene prácticamente toda la energía que necesita una célula para vivir.

Imagen extraída y modificada de es.slideshare.net/pedrocsl/mitocondria-13210427

El siguiente esquema representa el proceso de Respiración Celular:

¡¡No siempre interviene el oxígeno!!

La Respiración Celular suele realizarse empleando oxígeno libre (gaseoso) para la oxidación total de las moléculas de los alimentos, produciendo agua y dióxido de carbono. En tal caso, se designa a la respiración como una vía metabólica aeróbica.

Cuando los alimentos sólo son degradados en parte, y no interviene el oxígeno en dicha degradación, la vía es anaeróbica. La respiración anaeróbica se denomina, con frecuencia, fermentación. Un proceso anaeróbico que resulta conocido es el que efectúan las levaduras, que degradan parcialmente la glucosa para formar alcohol etílico y dióxido de carbono.

Referencias

Guías para enseñar y aprender Ciencias Naturales 9° E.G.B. Biología. Gobierno de la Provincia de la Pampa. Ministerio de Cultura y Educación. Dirección General de Educación Inicial y General Básica. República Argentina.   

http://hnncbiol.blogspot.com.ar/2008/01/respiracion-celular-clic-botn-derecho.html