Mecanismos de Energía en Células: Fotosíntesis, Glucólisis y Respiración Celular
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Bioenergética Celular: Fotosíntesis y Respiración
La Fase Luminosa de la Fotosíntesis
El centro de reacción de la fotosíntesis reabastece sus electrones gracias a la fotólisis del agua, un proceso catalizado por el fotosistema II, que libera electrones y protones.
Los productos de la etapa fotosintética (fase luminosa) son ATP, NADPH y oxígeno. En la segunda etapa, la fase oscura o ciclo de Calvin, se utilizan el ATP y NADPH producidos. Dependiendo de las necesidades de la planta, la glucosa formada puede transformarse en almidón para almacenar energía, en celulosa para la pared celular, ser utilizada para la respiración celular o para formar sacarosa.
El Experimento de Engelmann y el Espectro de Acción
Comentario y Explicación de Resultados
El experimento de Engelmann consistió en colocar en un portaobjetos una gota de agua que contenía bacterias aerobias y el filamento de un alga fotosintetizadora, conocida como Spirogyra, caracterizada por la forma espiralada de su cloroplasto. Utilizó un prisma de cristal para descomponer un haz de luz y proyectarlo sobre el portaobjetos.
Las bacterias aerobias se concentraron en las regiones iluminadas por luz roja y luz azul. Esto se debe a que el alga Spirogyra realiza la fotosíntesis de manera más eficiente en estas longitudes de onda, liberando así una mayor cantidad de oxígeno, el cual es esencial para la respiración de las bacterias aerobias.
CAPÍTULO 8: GLUCÓLISIS Y RESPIRACIÓN CELULAR
Simetría entre Fotosíntesis y Metabolismo de la Glucosa
La expresión “Las ecuaciones químicas de la fotosíntesis y del metabolismo completo de la glucosa son casi perfectamente simétricas” se refiere a que las ecuaciones químicas de la formación de glucosa por fotosíntesis y del metabolismo completo de la glucosa (respiración aerobia) para constituir de nuevo CO2 y H2O (los reactivos originales de la fotosíntesis) son casi perfectamente simétricas:
- Fotosíntesis:
6 CO2 + 6 H2O + energía lumínica → C6H12O6 + 6 O2 - Metabolismo completo de la glucosa (Respiración Aerobia):
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energía química (ATP) + energía térmica
Los organismos fotosintéticos captan y almacenan la energía de la luz solar en glucosa. Si bien la fotosíntesis produce ATP (en la fase luminosa), las plantas almacenan gran parte de la energía resultante de la fotosíntesis en forma de azúcar (glucosa). Al igual que todas las células eucarióticas, las células vegetales poseen mitocondrias y dependen de la descomposición de la glucosa (mediante la respiración celular) para obtener la energía necesaria para su supervivencia. Durante la descomposición de la glucosa, se libera la energía que las plantas captaron originalmente a través de la fotosíntesis, la cual es utilizada para producir ATP.
Etapas Clave del Metabolismo Energético
ETAPA | SUSTRATOS | PRODUCTOS | PARTE DE LA CÉLULA U ORGANELA EN LA QUE OCURRE |
Glucólisis | Una molécula de glucosa (6C) | 2 moléculas de piruvato (3C) | Citosol |
Formación de Acetil-CoA | Piruvato | 2 moléculas de acetil-CoA (2C) + 2 CO2 | Mitocondrias (matriz) |
Ciclo de Krebs | Acetil-CoA y oxalacetato | Citrato, ATP, NADH, FADH2 | Matriz mitocondrial |
Cadena Transportadora de Electrones | NADH, FADH2, O2 | H2O y ATP (aprox. 32-34) | Membrana interna mitocondrial |