Principales Procesos Energéticos de Los Seres Vivos

Principales procesos energéticos de los seres vivos. L a ENERGÍA en los seres vivos se obtiene mediante una molécula llamada ATP ATP (adenosín triosato!. Los procesos celulares "ue llevan a la obtenci#n de energía (medida en moléculas de  ATP!  AT P! son$ %&'otosintesis$ La otosíntesis es uno de los procesos metab#licos de los "ue se valen las células para obtener energía. Es un proceso compleo) mediante el cual los seres vivos poseedores de cloroila * otros pigmentos) captan energía luminosa procedente del sol * la transorman en energía "uímica (ATP! * en compuestos reductores (NA+P,!) * con ellos transorman el agua * el -/ en compuestos org0nicos reducidos (glucosa * otros!) liberando o1ígeno. La energía captada en la otosíntesis * el poder reductor ad"uirido en el proceso) 2acen posible la reducci#n * la asimilaci#n de los bioelementos necesarios) como nitr#geno * a3ure) adem0s de carbono) para ormar materia viva. /&Respiracion$ En la GL4-5L6767 se reali3an una serie de %8 reacciones) cada una catali3ada por una en3ima determinada) "ue permite transormar una molécula de glucosa en dos moléculas de un compuesto de tres carbonos) el 0cido pir9vico. En la primera parte se necesita ENERGÍA) "ue es suministrada por dos moléculas de ATP) ATP) "ue servir0n para osorilar la glucosa * la ructosa. Al inal de esta ase se obtienen) en la pr0ctica dos moléculas de PGAL) *a "ue la molécula de +,AP (di2idro1iacetona&osato!) se transorma en PGAL. En la segunda ase) "ue aecta a las dos moléculas de PGAL) se orman : moléculas de ATP ATP * / moléculas de NA+,. 7e produce una ganancia neta de dos moléculas de ATP ATP.. Al inal del proceso la molécula de glucosa "ueda transormada en dos moléculas de 0cido pir9vico) es en estas moléculas donde se encuentra en estos momentos la ma*or parte de la energía contenida en la glucosa. En el -6-L de ;RE<7$ 7e consigue la o1idaci#n total de los / 0tomos de carbono del resto acetilo) "ue se eliminan en orma de -/= los electrones de alta energía obtenidos en las sucesivas suc esivas o1idaciones se utili3an para ormar NA+, > 'A+,/) "ue luego entrar0n en la cadena respiratoria. En la -A+ENA ?6+AT6@A ?6+AT6@A$$ 7ería la etapa inal del proceso de la respiraci#n) es entonces cuando los electrones arrancados a las moléculas "ue se respiran * "ue se almacenan en el NA+, > 'A+,/) ir0n pasando por una serie de transportadores) situados en las crestas mitocondriales ormando tres grandes compleos en3im0ticos. La disposici#n de los transportadores permite "ue los electrones salten de unos a otros) liber0ndose una cierta cantidad de ENERGÍA (son reacciones redo1! "ue sirve para ormar un enlace de ALTA ALTA ENERGÍA entre el A+P * el P) "ue da lugar a una molécula de ATP. B&Cuimiosíntesis$ -uando la energía necesaria para la reducci#n del - a un compuesto org0nico) proviene de la o1idaci#n de sustancias inorg0nicas. 'ermentaci#n$ -uando el aceptor inal de los 2idr#genos producidos por las o1idaciones de las moléculas org0nicas es una sustancia inorg0nica dierente del o1igeno. La 'ermentaci#n (No debe conundirse con Respiraci#n anaer#bica.! L a ermentaci#n es un proceso catab#lico de o1idaci#n incompleta) totalmente anaer#bico) siendo el producto inal un compuesto org0nico. Estos productos inales

son los "ue caracteri3an los diversos tipos de ermentaciones. 'ue descubierta por Louis Pasteur) "ue la describi# como la vie sans lDair (la vida sin el aire!. La ermentaci#n típica es llevada a cabo por las levaduras. También algunos meta3oos * protistas son capaces de reali3arla. El proceso de ermentaci#n es anaer#bico *a "ue se produce en ausencia de o1ígeno= ello signiica "ue el aceptor inal de los electrones del NA+, producido en la gluc#lisis no es el o1ígeno) sino un compuesto org0nico "ue se reducir0 para poder reo1idar el NA+, a NA+. El compuesto org0nico "ue se reduce (acetalde2ído) piruvato) ...! es un derivado del sustrato "ue se 2a o1idado anteriormente. En los seres vivos) la ermentaci#n es un proceso anaer#bico * en él no interviene la mitocondria ni la cadena respiratoria. 7on propias de los microorganismos) como algunas bacterias * levaduras. También se produce la ermentaci#n en la ma*oría de las células de los animales (incluido el 2ombre!) e1cepto en las neuronas "ue mueren r0pidamente si no pueden reali3ar la respiraci#n celular= algunas células) como los eritrocitos) carecen de mitocondrias * se ven obligadas a ermentar= el teido muscular de los animales reali3a la ermentaci#n l0ctica cuando el aporte de o1ígeno a las células musculares no es suiciente para el metabolismo aerobio * la contracci#n muscular. +esde el punto de vista energético) las ermentaciones son mu* poco rentables si se comparan con la respiraci#n aerobia) *a "ue a partir de una molécula de glucosa s#lo se obtienen / moléculas de ATP) mientras "ue en la respiraci#n se producen BF. Esto se debe a la o1idaci#n del NA+,) "ue en lugar de penetrar en la cadena respiratoria) cede sus electrones a compuestos org0nicos con poco poder o1idante. En la industria la ermentaci#n puede ser o1idativa) es decir) en presencia de o1ígeno) pero es una o1idaci#n aer#bica incompleta) como la producci#n de 0cido acético a partir de etanol. Las ermentaciones pueden ser$ naturales) cuando las condiciones ambientales permiten la interacci#n de los microorganismos * los sustratos org0nicos susceptibles= o artiiciales) cuando el 2ombre propicia condiciones * el contacto reerido. La 'ermentaci#n como proceso metab#lico. En simples palabras la 'ermentaci#n es un proceso de respiraci#n anaerobia "ue a partir de piruvato rinde metabolitos secundarios como 0cido l0ctico) etanol) 0cido acético) etc. La otosíntesis. L a otosíntesis es el proceso por el cual las plantas verdes) las algas * algunas bacterias utili3an para su desarrollo) crecimiento * reproducci#n a la energía de la lu3. -onsiste en la transormaci#n de la energía lumínica en "uímica "ue 2ace "ue la materia inorg0nica (agua * di#1ido de carbono! se vuelva org0nica. Los estamos de las 2oas de la plantas absorben los gases "ue contiene la atm#sera como el di#1ido de carbono * "ue se combina con el agua "ue 2a* dentro de las células de la planta. 7e orman almidones nutritivos para la planta * se liberan 2acia el e1terior el o1ígeno. Los seres vivos "ue reali3an este proceso se les llama otoaut#troos. Los otoaut#troos contienen en su organismo un organelo llamado cloroplasto "ue es el encargado de eecutar la otosíntesis. En cloroplasto est0n las cloroilas "ue captan la lu3 del e1terior * la almacenan en dos moléculas dos moléculas org0nicas) esta ase la llaman ase lumínica. La segunda ase) llamada ase oscura o ciclo de -alvin) ocurre en el estroma) * es donde la las dos moléculas

son asimiladas al di#1ido de carbono de la atm#sera * luego utili3adas para producir 2idratos de carbono "ue m0s tarde ser0 el almid#n para e1clusivo desarrollo) crecimiento * reproducci#n de la planta. Lo descrito anteriormente se resume con la siguiente ecuaci#n "uímica$ +i#1ido de carbono  Agua  Lu3  ,idratos de carbono  1ígeno -oncluido el proceso de la otosíntesis) la planta utili3a el almid#n producido * los combina con las sales minerales * el agua e1traída de la tierra reali3ando una serie de reacciones "uímicas para m0s tarde ormar lo "ue se llama la savia elaborada. Esta savia circula por toda la planta con el in de alimentarla) también) gran parte de ella es almacenada. La otosíntesis es el proceso m0s importante para la naturale3a pues gracias a ella no s#lo e1isten las plantas) sino "ue toda la vida en la Tierra. 7e crean nutrientes como los carbo2idratos) m0s tarde amino0cidos) nucle#tidos) entre otros. Adem0s) la energía solar es acumulada por la planta * al ser ésta ingerida por los seres vivos) la energía se libera) siendo ésta utili3ada para mantener los procesos vitales del organismo A in de cuenta las plantas alimentan al resto de los seres vivos) en una primera instancia a los 2erbívoros e indirectamente a los carnívoros. -abe destacar otro aspecto avorable "ue otorga el proceso de la otosíntesis. La planta) adem0s de alimentar al resto del planeta) contribu*e a la respiraci#n de los seres al restituir el o1ígeno al aire adem0s de 2aberlo previamente limpiado. ,o* en día) la urbanidad cada ve3 m0s 2a ido consumiendo la vegetaci#n. Es importante no olvidar "ue son las plantas las "ue mantienen la vida del resto del planeta. Hecanismos de la 'otosíntesis 'ase Luminosa$ La ase luminosa) ase clara) ase oto"uímica o reacci#n de ,ill es la primera etapa de la otosíntesis) "ue convierte la energía solar en energía "uímica. La lu3 es absorbida por compleos ormados por cloroilas * proteínas. Estos compleos cloroila&proteína se agrupan en unidades llamadas otosistemas) "ue se ubican en los tilacoides (membranas internas! de los cloroplastos. 7e denomina ase luminosa o clara) *a "ue al utili3ar la energía lumínica) s#lo puede llevarse a cabo en condiciones de alta luminosidad) *a sea natural o artiicial. 'ase oscura$ de la otosíntesis son un conunto de reacciones independientes de la lu3 (mal llamadas reacciones oscuras por"ue pueden ocurrir tanto de día como de noc2e! "ue convierten el di#1ido de carbono * otros compuestos en glucosa. Estas reacciones) a dierencia de las reacciones lumínicas (ase luminosa o ase clara!) no re"uieren la lu3 para producirse (de a2í el nombre de reacciones oscuras!. Estas reacciones toman los productos de la ase luminosa (principalmente el ATP * NA+P,! * reali3an m0s procesos "uímicos sobre ellos. Las reacciones oscuras son dos$ la iaci#n del carbono * el ciclo de -alvin. Los actores "ue inciden en la otosíntesis %! La lu3.& las plantas reali3an la otosíntesis en relaci#n a la cantidad de lu3 "ue reciben. /! La temperatura.& La temperatura debe oscilar entre los %8I * BJI -. de lo contario) las en3imas se podrían destruir. B! Pigmentos otosintéticos$ la cloroila es la molécula "ue permite la captaci#n de energía luminosa en el proceso de otosíntesis.

:! +i#1ido de carbono$ La otosíntesis crece al aumentar al aumentar la cantidad de -/) 2asta llegar a un límite a partir del cual el rendimiento se estabili3a. J! Agua$ 7i es escasa) los estomas de cierran e impiden el intercambio de gases entre las 2oas * la atm#sera. F! Hinerales$ La carencia de -alcio) Nitr#geno * Hagnesio aecta al desarrollo de las plantas. 7igniicado biol#gico de la otosíntesis L a otosíntesis representa el punto de partida de las cadenas alimenticias en pr0cticamente todos los ecosistemas del mundo. La otosíntesis es el conunto de reacciones "ue llevan a cabo todas las plantas verdes (sean terretres o acu0ticas! con el in de sinteti3ar su propio alimento (en orma de reservas de a39cares * almidones! mediante el empleo de la lu3 solar) agua * bi#1ido de carbono) dando como productos principales) o1ígeno * a39cares sencillos * compleos.  Al ser) las plantas base de la alimentaci#n de otros seres vivientes) la otosíntesis se convierte en el punto de partida de las cadenas alimenticias en casi la totalidad de la bi#sera. Respiraci#n celular  La respiraci#n celular es el conunto de reacciones bio"uímicas "ue ocurre en la ma*oría de las células) en las "ue el 0cido pir9vico (piruvato! producido generalmente por la gluc#lisis se desdobla a di#1ido de carbono (-/! * agua (,/! * se producen BF moléculas de ATP. Es un proceso b0sico dentro de la nutrici#n celular. 7u #rmula general es$ -F,%/F  F / &&&&K F -/  F,/ * se liberan BF moléculas de ATP. La respiraci#n celular es una parte del metabolismo) concretamente del catabolismo) en la cual la energía contenida en distintas biomoléculas) como los gl9cidos o los lípidos) es liberada de manera controlada. +urante la respiraci#n) una parte de la energía libre desprendida en estas reacciones e1otérmicas es incorporada a la molécula de ATP) "ue puede ser a continuaci#n utili3ada en los procesos endotérmicos) como son los de mantenimiento * desarrollo del organismo (anabolismo!. 'ases de la respiraci#n celular  -omprende dos ases$  Primera ase$ 7e o1ida la glucosa (a39car! * no depende del o1ígeno) por lo "ue recibe el nombre de respiraci#n anaer#bica * glucolisis) reacci#n "ue se lleva a cabo en el citoplasma de la célula.  7egunda ase$ 7e reali3a con la intervenci#n del o1ígeno * recibe el nombre de respiraci#n aer#bica o el ciclo de Mrebs * se reali3a en estructuras especiales de las células llamadas mitocondrias. Tanto "ue es una parte del metabolismo) concretamente del catabolismo) en el cual la energía contenida en distintas biomoléculas) como los gl9cidos (a39cares) carbo2idratos!) es liberado de manera controlada.

Transporte de Energía omo 2emos visto) la energía "ue se produce en el n9cleo se encuentra principalmente en orma de radiaci#n electromagnética. La presi#n uera del n9cleo es relativamente baa de tal orma "ue *a no se produce usi#n nuclear pero es lo suicientemente alta como para no permitir movimientos de masa) solamente los otones pueden moverse * a9n así) éstos se mueven con muc2a diicultad debido a "ue el camino libre medio es bastante pe"ueo. 4n ot#n tarda O%8 millones de aos en atravesar una distancia e"uivalente a medio radio solar (en el vacío tardaría poco m0s de un segundo en recorrer la misma distancia!. +e esta orma) en los primeros 8. radios solares ( ! los otones son los 9nicos "ue pueden transportar energía) obviamente) a esta regi#n (de 8./J a 8. ! se le llama 3ona de radiaci#n. -uando la presi#n de los gases disminu*e * permite los movimientos de masa) el gradiente de temperatura produce movimientos convectivos. El material caliente se alea de la 3ona de radiaci#n * al llegar a las capas e1ternas se enría) de tal modo "ue cae nuevamente 2acia el interior. En general se trata a la convecci#n en el 7ol como una inestabilidad) una ve3 "ue una QQburbua de material empie3a a moverse 2acia arriba no se detiene mientras sea m0s ligero "ue el material a su alrededor. 7i suponemos "ue el movimiento es lo suicientemente lento como para "ue se mantenga el e"uilibrio de presi#n con el entorno) pero al mismo tiempo e1ista intercambio de calor entre la QQburbua * los alrededores) entonces la convecci#n ocurre cuando$ (/.B! 7i el material de esta 3ona es considerado como un gas ideal con S (cociente entre los calores especíicos! constante) la relaci#n anterior es$ (/.:! Estos movimientos orman celdas convectivas de tamaos variables) desde varios cientos de Mil#metros 2asta décimas del radio solar. No es diícil adivinar "ue a esta regi#n se le llama 3ona convectiva * va desde 8. 2asta % . -uando se observa la otosera con telescopios de gran resoluci#n las celdas convectivas aparecen como gr0nulos de dierentes tamaos. El centro del gr0nulo se ve m0s brillante (material caliente subiendo! "ue la orilla (material río baando!) debido a las dierencias de temperatura. Las celdas convectivas m0s grandes aparecen como conuntos de celdas pe"ueas con una rontera com9n. El estudio de los movimientos radiales del material en la otosera 2a creado una nueva rama de la ísica solar "ue estudia dic2os movimientos cuando son oscilatorios.

Procesos energéticos de los seres vivos. Respiraci#n -elular  'otosíntesis Transporte de Energía