Todos
los seres vivos necesitan energía para vivir y desarrollar todas sus funciones
vitales. Esta energía procede de las biomoléculas energéticas que sirven de
combustible a la célula, el aporte de energía debe ser continuo para mantener
el orden biológico.
Para
llevar a cabo todas las actividades vitales, es necesario recordar algunos
conceptos:
METABOLISMO.-
Es el conjunto de transformaciones químicas y procesos energéticos de un ser
vivo. Para que sucedan cada una de esas transformaciones se necesitan enzimas
que originen sustancias que sean a su vez productos de otras reacciones. El
conjunto de reacciones químicas y enzimáticas se denomina ruta o vía
metabólica. Se divide en:
Anabolismo.-
Es el proceso de construcción o síntesis de sustancias complejas con necesidad
de energía, por lo tanto es una reacción endotérmica.
Catabolismo.-
Es el proceso encargado de la degradación de moléculas y se realiza con
liberación de energía, así que es una reacción exotérmica.
Repasa
este mapa conceptual:
Te
recomiendo estas actividades para reforzar los conocimientos:
La
vida en el planeta depende de la función de los seres vivos que son capaces de
fabricar su propio alimento, los autótrofos. Pueden ser fotosintéticos, como
son: plantas verdes, algas y cianobacterias, estos organismos utilizan la luz
del sol y transforman su energía luminosa en energía para formar glúcidos y
otras moléculas orgánicas. Estas moléculas orgánicas forman sus tejidos que
sirven de alimento a los seres vivos heterótrofos.
La
fotosíntesis permite que las células capten la energía luminosa del sol y la
transformen en energía química, la única energía útil para cualquier ruta
metabólica. La energía es aprovechada para la síntesis de moléculas y la que no
se utiliza se almacena en moléculas energéticas. El proceso de transformación
de energía del sol en energía química se realiza en los cloroplastos.
Para
que la energía de la luz sirva se utilice en el ser vivo, debe ser capturada
por moléculas que sean capaces de absorberla. Estas sustancias que capturan la
luz se llaman pigmentos y
se encuentran en los tilacoides de los cloroplastos. Contienen un cromatóforo o
grupo químico capaz de absorber la luz de distintas longitudes de onda del
espectro visible. Estos pigmentos pueden ser: clorofilas (a y b), xantofilas, carotenoides, etc. ¿Recuerdas la
práctica de laboratorio, donde elaboraron la cromatografía en hojas de espinacas?
Pues esos son los pigmentos fotosintéticos.
La fotosíntesis consta de dos
fases:
La fase luminosa
que depende de la luz y se realiza en los tilacoides de los cloroplastos. Los
electrones liberados tras la incidencia de la luz en los fotosistemas se usan
para formar NADPH. En la cadena transportadora de electrones la energía de esos
electrones se usa para sintetizar ATP.
La fase oscura,
independiente de la luz. Se realiza en el estroma y en ella se usa la energía sintetizada
en la fase luminosa para fijar dióxido de carbono y obtener moléculas
orgánicas.
En
la fase oscura se usa la energía (ATP y NADPH), obtenidos en la fase luminosa
para sintetizar materia orgánica a partir de inorgánica. La fuente de carbono
es el CO2, la fuente de nitrógeno son los nitratos y
nitritos y la de azufre los sulfatos.
El proceso de síntesis de compuestos de carbono
fue descubierto por Melvin Calvin y por ello se llama el ciclo de Calvin.
La quimiosíntesis consiste en la síntesis de ATP a partir de la
energía que se desprende de determinadas sustancias inorgánicas en las
reacciones de oxidación. Los organismos que realizan estos procesos se
denominan quimioautótrofos. Todos son bacterias. Son microorganismos que
cierran los ciclos biogeoquímicos, posibilitando la vida en el planeta y devolviendo
al sustrato las sustancias procedentes de la oxidación de materia de
descomposición de los organismos muertos. De este modo, los restos de los seres
vivos se transforman en sales minerales de nitrógeno o azufre que pueden ser de
nuevo absorbidas por los vegetales.
El catabolismo comprende el metabolismo de degradación de las
moléculas orgánicas, cuya finalidad es la obtención de energía necesaria para
que la célula pueda desarrollar sus funciones vitales. Debe existir una última
molécula que capte los electrones o los hidrógenos desprendidos en las
reacciones de oxidación. Si el aceptor de electrones es el oxígeno molecular la
ruta o el catabolismo es aeróbico y si es otra molécula es catabolismo
anaeróbico.
La respiración celular se
realiza en las Mitocondrias y tiene como
objetivo la obtención de moléculas de ATP. Estas moléculas de ATP más tarde
serán imprescindibles para dar energía en las rutas anabólicas. La energía que
no se usa se disipará en forma de calor.
Este
proceso se lleva a cabo en tres fases:
La glucolisis o ruta de Embden-Meyerhof, ocurre en el citoplasma
de la célula. No necesita oxígeno para su realización y se trata simplemente de
una secuencia de nueve etapas. A lo largo de estas una molécula de glucosa se
transforma en dos moléculas de ácido pirúvico.
Se
produce en todas las células vivas, desde procariotas hasta eucariotas animales
y vegetales. Se necesita la energía de 2 moléculas de ATP para iniciar el
proceso, pero una vez iniciado se producen 2 moléculas de NADH y 4 de ATP por
lo que el balance final es de: 2 NADH y 2 ATP por molécula de glucosa:
Glucosa + 2 ADP + 2Pi + 2 NAD+
==>2 Acido pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 Agua
En condiciones aerobias, las moléculas de NADH ceden sus electrones a la
cadena de transporte electrónica, que los llevará hasta el oxígeno,
produciéndose agua y regenerándose NAD+ que se reutilizará en la glucolisis.
Así, en estas condiciones el ácido pirúvico entra en la mitocondria y se
transformará en Acetil-CoenzimaA que ingresará en la respiración celular.
Mediante
la respiración celular, el ácido pirúvico formado en la glucólisis se oxida
completamente a CO2 y agua en presencia de oxígeno. Se desarrolla en
dos etapas sucesivas: el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria, asociada a la
fosforilación oxidativa.
En
las células eucariotas el ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz de la
mitocondria en presencia de oxígeno. La membrana mitocondrial externa es
permeable a la mayoría de las moléculas de pequeño tamaño, sin embargo la
interna tiene una permeabilidad selectiva y controla el movimiento de iones
hidrógeno.
La
cadena respiratoria se lleva a cabo en las crestas mitocondriales, donde se
encuentran las enzimas necesarias y específicas que permiten la transferencia
de electrones. Para este proceso se necesita oxígeno en la célula.
Lo
primero que ocurre tras la glucólisis es que el ácido pirúvico pasa desde el
citoplasma a la matriz mitocondrial, atravesando las membranas. El ácido
pirúvico sufre una oxidación, se libera una molécula de CO2 y se
forma un grupo acilo (CH3-CO). En esta reacción se forma una
molécula de NADH. Como en la glucólisis el producto final eran dos moléculas de
ácido pirúvico, lógicamente se formarán ahora dos de NADH por cada molécula de
glucosa.
Cada
grupo acetil se une a un Coenzima A y se forma acetil-CoA. En este momento
empieza el ciclo de Krebs.
En condiciones anaerobias, sin oxígeno, el NADH se oxida a NAD+ mediante la
reducción del ácido pirúvico. Así se produce energía de forma anaeróbica,
denominándose la fermentación ya sea láctica o alcohólica es decir cuando el
último aceptor de hidrógenos o electrones no es el oxígeno, sino una molécula
orgánica sencilla, las rutas de degradación de la glucosa se llaman
fermentaciones.
En
un mismo organismo pluricelular pueden darse rutas aeróbicas o anaeróbicas,
según las condiciones ambientales de la célula. Por ejemplo, la célula muscular
puede funcionar con oxígeno hasta que éste llega con dificultad al tejido.
Trabaja entonces en condiciones anaerobias produciendo ácido láctico.
En
lo que respecta a la Nutrición
Heterótrofa, se puede considerar que:
En
esta nutrición todos los organismos dependen de los autótrofos. Se distinguen
tres tipos:
Nutrición holozoica: es a base de otros seres vivos, ya sean animales
o vegetales. Por ej.: herbívoros, carnívoros, omnívoros.
Nutrición saprofita: es a base de restos de animales o vegetales en
descomposición. Por ej.: hongos y bacterias.
Nutrición parásita: obtienen el alimento de un huésped al que
perjudican pero no matan. Por ej.: endoparásitos: Taenia solium (solitaria) y ectoparásitos: piojos, pulgas, etc.
No olvides contestar la guía y un pequeño examen en nuestra página de Edmodo:
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