Procesos Vitales en Biología: Fotosíntesis y Ciclo Celular Explicados
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La Fotosíntesis: El Proceso Vital de Conversión Energética
La fotosíntesis, realizada por algas y plantas verdes, es un proceso fundamental en el que, utilizando energía luminosa, se sintetiza materia orgánica a partir de compuestos inorgánicos como agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), nitratos (N), sulfatos (S) y fosfatos (P). Las células fotosintéticas toman del medio materia inorgánica oxidada como nutrientes y, gracias a la energía luminosa, reducen el dióxido de carbono a azúcares, los nitratos a amoniaco y el azufre a sulfuros, incorporándolos a la célula. El oxígeno molecular resultante de la ruptura de las moléculas de agua se desprende como producto de desecho. Su importancia radica en que la materia orgánica fabricada por las plantas y el oxígeno liberado al medio son elementos esenciales que los demás seres vivos utilizan como fuente de materia y energía.
Fases de la Fotosíntesis
Fase de Reacciones Luminosas
Esta fase depende directamente de la luz. Sus productos finales son energía química en forma de ATP y un potente reductor, NADPH. Esta etapa se inicia con la activación, por medio de la luz solar, de uno de los electrones (e-) de la clorofila. Este electrón se desplaza a lo largo de una cadena de transporte, y la energía liberada se utiliza para bombear protones a través de la membrana del tilacoide, generando un gradiente electroquímico que se aprovecha para sintetizar ATP, siguiendo un proceso similar al de la mitocondria. La clorofila recupera los electrones perdidos al romperse la molécula de agua, que se oxida liberando oxígeno. El último aceptor de electrones es el NADP+, que se reduce a NADPH.
Fase de Reacciones Oscuras
Estas reacciones no dependen directamente de la luz y pueden realizarse en la oscuridad. El ATP y el NADPH obtenidos en la fase luminosa se utilizan como fuente de energía y poder reductor, respectivamente, transformando los compuestos inorgánicos (como el CO2) en compuestos orgánicos (como los azúcares). Esto ocurre mediante el Ciclo de Calvin-Benson. Cada vez que se completa el ciclo, utilizando el ATP y el NADPH de la fase luminosa, se reduce una molécula de CO2. Por lo tanto, se necesitan 6 vueltas al Ciclo de Calvin para la producción de una molécula de glucosa (C6H12O6).
El Ciclo Celular: Crecimiento y División de las Células
El ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que conducen al crecimiento de la célula y a su división en dos células hijas. Es análogo al de un ser vivo: "nace" mediante la división de una célula progenitora, crece y se reproduce. Todas las células se originan únicamente de otras existentes previamente. Consta de las siguientes fases:
Fase G1 (Fase de Crecimiento)
Se inicia con una célula hija proveniente de la división de la célula madre. Durante esta fase, la célula aumenta de tamaño y sintetiza nuevo material citoplasmático, principalmente proteínas y ARN.
Fase S (Fase de Síntesis)
En esta fase tiene lugar la duplicación del ADN. Al finalizar este período, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio.
Fase G2 (Segunda Fase de Crecimiento)
Se continúa sintetizando ARN y proteínas. El final de este período está marcado por la aparición de cambios en la estructura celular, visibles al microscopio, que indican el principio de la Mitosis o división celular. El período de tiempo que transcurre entre dos mitosis y que comprende los períodos G1, S y G2 se denomina Interfase.
Fase M (Mitosis o Meiosis y Citocinesis)
Esta es la fase en la que comienza la Mitosis o la Meiosis (reparto de material genético nuclear) y la citocinesis (división del citoplasma). Al finalizar esta división, concluye la última fase del ciclo celular. Las células que se encuentran activamente en el ciclo celular se denominan células proliferantes, mientras que las que se encuentran en fase G0 se llaman células quiescentes.