Procesos energéticos de los seres vivos Los principales procesos energéticos de los seres vivos pueden clasificarse en : 1-Procesos que llevan a la formación de compuestos orgánicos a partir de CO2 y H2O. Son: a-Fotosíntesis: cuando la energía necesaria para la reducción del CO2 a un compuesto orgánico , proviene de la luz b- Quimiosíntesis: Cuando la energía necesaria para la reducción del CO2 a un compuesto orgánico , proviene de la oxidación de sustancias orgánicas. 2-Procesos de liberación de energía contenida en la moléculas orgánicas: a-Respiración a-Respiración aeróbica: cuando el aceptor final de los hidrógenos producidos por las oxidaciones oxidaciones de las moléculas orgánicas es el oxigeno (O2) b-Reparación anaeróbica: cuando el aceptor final de los hidrógenos producidos por las oxidaciones de las moléculas orgánicas es una sustancia inorgánica diferente al oxigeno c-fermentación: cuando el aceptor final de los hidrógenos producidos por las oxidaciones de las moléculas orgánicas es una sustancia orgánica, producto de la reacción de cuestión La Fermentación. Fermentación. La fermentación se define como un proceso metabólico de los microorganismos. Comprende un conjunto de reacciones enzimáticas , a través de las cuales una molécula orgánica es degradada a molécula orgánica mas simple, con liberación de energía Una molécula de glucosa es degrada a dos moléculas de ácido piúvico, liberando energía suficiente para la síntesis de dos de ATP. Este proceso no continua a través del ciclo de kreds y la cadena respiratoria. En lugar de esto, los hidrógenos hidrógenos capturados al acido piruvico, que se reduce originando otro compuesto, La naturaleza del producto final depende del organismo en que se efectúe la fermentación Tipos de fermentaciones 1- Fermentación Fermentación láctica: láctica: ocurre ocurre en los los tejidos tejidos de animales, animales, en cierto cierto protozoarios, protozoarios, bacterias y hongos. Su producto final es el ácido láctico. Por ejemplo: la acidificación de la leche. Cierta bacterias (lactobacilos), al desarrollarse la leche , utilizan la lactosa (azúcar de la leche ) como fuente de energía. La lactosa lactosa , al fermentar, fermentar, produce energía que es aprovechada aprovechada por las bacterias y el acido láctico es eliminado. La coagulación de la leche (cuajada) resulta de la precipitación de las proteínas de la leche, y ocurre por el descenso de pH debido a la presencia de ácido láctico. 2-Fermentación 2-Fermentació n alcohólica: Ocurre en los tejidos de las plantas superiores , en ciertas levaduras , algunos hongos y pocas bacterias. El azúcar es degradada a ácido pirúvico, que enseguida es transformado en etanol y CO2 . Se utiliza en la fabricación de bebidas y alcoholes un proceso anaeróbico, pues se realiza sin la intervención del oxigeno del aire. La realizan las levaduras del genero Saccharomyces y , dependiendo de la especie y del proceso de fabricación , originan gran variedad de bebidas alcohólicas : cerveza, vino, ron, whisky, brandy. Las bebidas con mayor contenido de alcohol se obtiene destilando posteriormente los productos fermentados
3-Fermentación acética: intervienen las bacterias del genero Acetobacter y consiste n la transformación del etanol en ácido acético. Esta reacción se produce por un proceso de oxidación en presencia del oxígeno. Asi se obtiene el vinagre del vino. Las fermentaciones microbianas intervienen en una serie de transformaciones muy variadas que tienen muchisima aplicación en la industria alimentaria, Como los encurtidos (pepinillos, aceitunas), con ácidos y otros productos. La fermentación como proceso metabólico Ocurre cuando la glucosa se desdobla por vía enzimática en compuestos más simples sin la intervención de oxígeno molecular. Como en la fase anaeróbica de la respiración celular , la glucosa origina dos moléculas de ácido pirúvico con la liberación de un pequeña cantidad de energía. Obtenido el ácido pirúvico, la secuencia de las sucesivas reacciones sigue dos vías: 1-en presencia de levaduras y otros microorganismos , se separan del ácido pirúvico una molécula de anhídrido carbónico, con formación de un compuesto intermedio que es reducido y da , como producto final , el alcohol etílico. El procesos es conocido como fermentación alcohólica, que puede ser representado así: C6 H12 O6
2 C2 H5 OH + 2 CO2 + ENERGÍA (2ATP)
2- En los tejidos animales , especialmente en los músculos en condiciones anaeróbicas, el ácido pirúvico se convierte en ácido láctico. El proceso es conocido con el nombre de fermentación láctica o glucólisis y se puede expresar con la siguiente ecuación C6 H12 O6
2 C3 H6 O3 + 2 CO2 + ENERGÍA (2ATP) La Fotosíntesis
Del griego antiguo foto “luz” y síntesis “unión” proceso mediante el cual las plantas, algas y algunas bacterias captan y utilizan la energía de la luz para transformar la materia inorgánica de su medio externo en materia orgánica que utilizarán para su crecimiento y desarrollo. Fase luminosa: Requiere la presencia de clorofila A y la intervención de la luz . todas las reacciones que ocurren en la fotolisis del agua suceden casi simultáneamente. Son: a) Activación de la clorofila. Cuando la clorofila contenida en los cloroplastos recibe la energía solar , los electrones se excitan y pasan a los niveles de energía bajos a los altos y la energía cinética de la luz se transforma en energía química potencial , la clorofila funciona como vector de energía. Cuando esta energía es cedida , los electrones vuelven a su nivel energético mas bajo b) Ruptura de la molécula de agua: la energía liberada por la clorofila provee los elementos necesarios para separar la molécula de agua.
c) El exceso de energía es almacenada en el ATP. Los cloroplastos contienen ADP. Toda la energía que se libera de la clorofila activada no es utilizada para romper la molécula de agua ; se utiliza para convertir el ADT en ATP. Así el ATP actúa en la fotosíntesis como segundo transportador de energía Fase oscura: Se utilaza la energiza contenida en el cloroplasto de la fase anterior. El resultado mas importantes de estas reacciones es la organización del carbono para formar glucosa. Este proceso se desarrolla en diversas etapas que constituyen un ciclo , por cuanto algunos compuestos se forman , se dividen y se transforman mientras los átomos de carbono se unen para construir cadenas de glucosa . las reacciones que tienen lugar durante esta fase de la fotosíntesis las podemos resumir así: a) Fijación del anhídrido carbónico: en cuanto el anhídrido carbónico llega a los cloroplastos , se une a un compuesto contenido en tales orgánulos , constituido por un azúcar con cinco átomos de carbono y por dos grupos fosforitos RDP, se considera un aceptor de anhídrido carbónico . el producto de esta reacción es un azúcar con 6 átomos de carbono muy inestable que inmediatamente se divide en 2 moléculas de ácido fofoglicérico (PGA). Es este el primer compuesto estable producido por la fotosíntesis. b) El PGA se transforma en PGAL : PGA se une con el hidrógeno liberado por el NADPH2 para formar una molécula de fosfosgliceraldehído (PGAL) y una molécula de agua. La energía necesaria para esta reacción es suministrada por el ATP, que se divide en ADP y ácido fosfórico. d) El destino del PGAL: se ha dicho que el PGAL puede ser directamente utilizado por la célula como sustancia nutritiva . en efecto, planta a las que se ha suministrado PGAL demuestran se capaces de vivir sin cumplir la fotosíntesis y sin absorber otros compuestos orgánicos del exterior. Este PGAL es transformado en gran parte de otros compuestos como RDP se encuentra en los cloroplastos con función de aceptor de anhídrido carbonito. Otras moléculas de fosfogliceraldehído son convertidas en glucosa. Tal conversión resulta de la combinación de dos moléculas de PGAL , de la eliminación de los grupos fosfóricos y de su sustitución por átomos de hidrógeno. Indicando con (P) el grupo fosfórico , podemos escribir la fórmula del PGAL como C3 H5 O3 (p): resulta claro asi, como de las reacciones mencionadas , se puede formar glucosa, que tiene formula C6 H12 O6. Factores que inciden en la fotosíntesis 1- La luz solar: realizan la fotosíntesis en relación a la cantidad de luz que reciben ya que esta activan las moléculas de clorofila. La velocidad de la fotosíntesis aumenta a medida que se incrementa la luz. 2- Efecto de la temperatura: hace variar la actividad de la enzimas que intervienen en las diversas fases de la fotosíntesis. 3- Efecto de la concentración del CO2: la fotosíntesis crece al aumentar la cantidad de CO2 hasta llegar a un límite en el cual se estabiliza
Respiración y liberación de energía Comprende todas las reacciones químicas celulares a través de las cuales se divide la glucosa y otras sustancias nutritivas, mientras la energía liberada es transferida a las moléculas ATP. Las sustancias que son utilizadas como combustibles, las reacciones de división , los productos que se forman, la cantidad de energía liberada, pueden ser diferentes en las distintas formas vivientes , pero la respiración es una función indispensable para la vida de todas las células. La respiración se representa por la siguiente ecuación general: C6 H12 O 6 + 6º2
6H2O + 6CO2 + ENERGÍA
Cuando se habla de respiración , se piensa solo en los movimientos de inspiración y espiración que cumplimos , esta solo es la fase de intercambio de gas entre la atmósfera y la sangre. Es en la mitocondrias, donde se cumple la verdadera respiración . Las sustancias orgánicas mas utilizadas en la respiración contienen energía , cuando esta has sido sintetizada de moléculas más simples, durante la fotosíntesis . , en la respiración se libera la energía de enlace , que una vez había sido energía solar. Esta energía proviene de la oxidación de la glucosa . La oxidación de una sustancia orgánica ocurre, en general , o por adicción de oxígeno , o por sustracción de hidrógeno. Fases de la respiración celular Fase Anaeróbica: Ocurre sin la intervención de oxigeno molecular. Se cumple fuera de las mitocondrias, a través de reacciones , participan aproximadamente 12 enzimas , 1 molécula de glucosa se divide en dos de ácido pirúvico . En esta reacción se utiliza la energía producida en la division de 2 moléculas de ATP al mismo tiempo la división de la glucosa en dos moléculas de mayor contenido energético , libera energía producida en la división de don moléculas de ATP. Así en esta etapa se gana 2 moléculas de ATP. Fase Aeróbica: comprende 2 series de reacciones , requiere oxigeno molécula . con tales reacciones , el ácido pirúvico se divide formando anhídrido carbónico y agua y se libera gran cantidad de energía. Un átomo de hidrógeno y una molécula de ácido pirúvico y se forma un radical de ácido acético son 2 átomos de carbono . este entra en la mitocondria y se une a un ácido acético con 4 átomos de carbono presentes en las mismas mitocondrias. Se puede representar por la ecuación siguiente: C6 H12 O6 + 6 O 2
6CO2 + 6H2O + ENERGÍA + (38 ATP)
En conclusión la energía producida en total en las dos fases de la respiracin está representado por la formación de 38 moléculas de ATP y corresponde al 55-60 por 100 de la energía toral contenida en los enlaces químicos de una molécula de glucosa.
El transporte de energía Una parte de la energía liberada por la glucosa se dispersa como calor, en los animales la sangre caliente , para mantener una constante temperatura del cuerpo.La otra parte se acumula ATP para hacer frente a las actividades celulares como: síntesis de polisacáridos, grasas y aceites; síntesis de los ácidos nucleicos y de las proteínas, transporte activo , división celular, contracción muscular y transmisión de los impulsos nerviosos.
