La fotosíntesis
tiene que ver con la forma cómo las plantas transforman la
energía solar en energía química liberando al
mismo tiempo oxígeno y agua y almacenando la energía
bajo la forma de carbohidratos. La respiración se refiere al
proceso mediante el cual las plantas toman oxígeno y desprenden
dióxido de carbono. Ambos procesos son inversos.
A principios del siglo XVII el científico Jean Baptiste Van
Helmont planificó un experimento que resultó de gran
importancia. Llenó una cuba con 100 Kgs. de tierra que había
secado previamente en un horno, luego la empapó bien con
agua de lluvia y plantó un árbol de sauce. Durante
los cinco años de crecimiento regaba el suelo con agua de
lluvia y le hizo una cubierta para evitar que cayera tierra en la
cuba. El árbol creció más y más.
Jean Baptiste Van Helmont
Después de
cinco años sacó el árbol con sus raíces
y encontró que pesaba 84.586 Kgs., secó la tierra y
encontró que faltaban 56 gramos para llegar al peso original.
Concluyó entonces que 82.030 Kgs. de madera, corteza y raíces
procedían del agua exclusivamente.
Joseph Priestley
Van Helmont trabajó a principios del siglo XVII cuando se sabía poco del crecimiento de las planta. Hoy se sabe que las plantas absorben algo más que agua. Años después Joseph Priestley, a fines del siglo XVIII, descubrió que además de agua, absorbe bióxido de carbono del aire y las plantas verdes despiden o exhalan oxígeno. Siete años más tarde Ian Ingenhousz demostró que las plantas pueden dar oxígeno sal aire cuando hay suficiente luz solar, lo cual afirma que la luz es necesaria para la producción de oxígeno.
La vida sobre la tierra existe gracias a dos procesos vitales: La
fotosíntesis y la respiración.
La fotosíntesis
En la fotosíntesis las
células con clorofila de las plantas verdes atrapan una pequeña
cantidad de energía luminosa para convertir el dióxido
de carbono que toman del aire y el agua que toman del suelo en azúcar
y oxígeno que es energía química. Se estudian
juntas porque son dos funciones metabólicas antagónicas,
pero complementarias ya que dependen la una de la otra. Haz
click aquí para observar el esquema que representa este proceso
Se ha avanzado mucho, sobre todo en los últimos años,
en cuanto a los procesos de la fotosíntesis, aunque todavía
hay aspectos que no se conocen suficientemente. El proceso se puede
empezar a partir de la siguiente reacción química:
Este proceso se realiza en un organoide llamado cloroplasto que
es único y exclusivo de las células vegetales y tienen
en su interior la clorofila. Se considera que se produce en dos
fases sucesivas: Una, en presencia de luz o reacción fotoquímica
y la otra se da en la fase oscura o afotónica.
¿Qué ocurre en la fase
luminosa?
Es la primera fase del proceso
fotosintético y ocurre en las membranas tilacoidales de los
cloroplastos y en presencia de luz, poseen dos sistemas: un sistema
de pigmentos que captan la luz y un sistema o cadena de transporte
de electrones. En esta fase la clorofila capta la luz, "se
excita" y trae como consecuencia tres sucesos:
1. Fotólisis
del agua ()
2. Síntesis
de nicotinamida - adenin - dinucleótido fosfato (NADPH)
3.Síntesis
de adenosin - trifosfato (ATP)
La fotolisis del agua ocurre por descomposición de la
molécula de agua en sus elementos constituyentes (H y O) por
acción de la luz.
El oxígeno
es liberado (O2) a la atmósfera a través de los estomas
de las hojas.
La síntesis
del (NADPH) se forma a
partir del NADP+ el cual acepta electrones.
La síntesis de adenosin
- trifosfato (ATP) se forma a partir del adenosin -
difosfato (ADP) y el fosfato inorgánico (Pi)
¿Que ocurre en
la etapa oscura?
En esta etapa se realiza la
síntesis de la glucosa mediante la participación del
NADPH y el ATP producidos en la etapa luminosa además del
Dióxido de Carbono ()
que es tomado de la atmósfera, en esta etapa no se requiere
de luz para realizar sus funciones. La síntesis de la glucosa
ocurre en el estroma de los cloroplastos e implica una serie de
reacciones químicas que forman el llamado Ciclo de Calvin
las fases más importantes de este ciclo son:
Fijación del dióxido
de carbono.
Síntesis de azúcares.
Regeneración de la
ribulosa - 1,5 - difosfato.
La Respiración
La mayoría de los seres vivos realizan esta función,
mediante la cual toman el oxígeno de la atmósfera
y expulsan el dióxido de carbono, además del agua
dicho, en otros términos en la transformación
de la molécula de azúcar y oxigeno, producto de
la fotosíntesis en dióxido de carbono, agua y
ATP. Los animales poseen estructuras respiratorias como pulmones,
bronquios, traqueas o piel según sea la especie del animal,
mientras que las plantas respiran a través de los estomas
de las hojas.
Cualquiera que sea
la manera de como se incorpora el oxígeno al organismo, el
destino es llegar a la célula donde se produce la respiración
celular y en organoide especifico llamado Mitocondria que se encuentra
en la célula ya sea animal o vegetal. El proceso de respiración
no es igual para todas las células ya que existen dos tipos
de respiración, según sean los requerimientos de oxígeno
por parte de la célula; respiración aeróbica
y anaeróbica .
¿Que es la respiración
aeróbica?
Es un conjunto de reacciones
químicas que ocurren intracelularmente y consiste en la degradación
de la glucosa hasta que se convierte en ,
agua y energía en forma de ATP en presencia de oxigeno. La
respiración comprende tres procesos: La glucólisis,
el Ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones.
El objetivo final
de la respiración celular es producir la energía que
la célula necesita para realizar trabajo mecánico, químico
y de transporte. La ecuación química de la respiración
aeróbica es:
¿Que es la glucólisis?
En este proceso la molécula
de glucosa se desdobla para dar origen a: dos moléculas de
Ácido Pirúvico donde cada una de ella posee tres átomos
de carbono liberando energía. El ácido pirúvico
resultante de la glucólisis se oxida y forma el ácido
acético que se combina con la coenzima A para formar el acetil
coenzima A.
¿Que es el Ciclo de Krebs?
Son una serie de reacciones
que se realizan en todas las células desde las procariotas
hasta las eucariotas. Esto ocurre en las mitocondrias y durante
este ciclo se liberan 2 moléculas de
por cada molécula de ácido pirúvico. El ciclo
ocurre de la siguiente manera:
La molécula de dos
carbonos, ácido acético, que se origino por el desdoblamiento
de una molécula de ácido pirúvico entra en
una serie de reacciones químicas conocidas como el ciclo
de Krebs
El ácido acético
() se combina
con el ácido oxalacético ()
para dar origen al ácido cítrico
().
El ácido cítrico
() pierde un
y se origina
el ácido cetoglutárico ().
El ácido cetoglutárico
() pierde un
y se transforma
en ácido oxalacético ()
que se combina nuevamente con el ácido acético para
iniciar el ciclo.
¿Qué es la cadena transportadora de electrones?
Durante el proceso de transferencia
de carbonos que ocurre en el ciclo de Krebs no se obtuvo energía,
es sólo a través de la transferencia del hidrógeno
que la energía se libera en la respiración. Durante
el ciclo de Krebs los hidrógenos y los electrones son transferidos
al oxígeno desde ciertos productos del ácido cítrico.
Cuando se esta está dando la transferencia de electrones,
se efectúa la máxima liberación de energía
y se captura en forma de ATP. Los electrones de los átomos
de hidrógeno son transferidos por unas enzimas conocidas
como cadena respiratorio. En le transcurso de la respiración,
aproximadamente la mitad de la energía que tiene la molécula
de azúcar es convertida en ATP obteniéndose 38 moléculas
de ATP.
¿Qué ocurre en la respiración anaeróbica?
Este tipo de respiración
se caracteriza por una serie de reacciones en las que se obtienen
energía (ATP) a partir de compuestos orgánicos. El
proceso fundamentalmente consiste en realizar la oxidación
del alimento o materia orgánica. Los productos finales de
la respiración anaeróbica no son tan simples, ya que
se obtienen productos que almacenan bastante energía y dióxido
de carbono. Esta respiración es propia de organismos poco
evolucionados y son de gran utilidad ya que esto permite explicar
los fenómenos de fermentación y putrefacción
de ciertos alimentos.
Se puede decir que la fermentación
consiste en el catabolismo anaeróbico de los nutrientes orgánicos
para producir ATP, además de alcohol etílico, ácido
láctico, acetato, ácido butírico y otros. Hay
dos tipos de fermentación importantes:
la fermentación
alcohólica que es producida por algunos microorganismos
como ciertas bacterias y hongos que degradan la glucosa hasta
producir alcohol, y
la fermentación
homoláctica que puede ocurrir en los músculos y
producir ácido láctico. Esta se da en ausencia de
oxígeno y es propia de los organismos inferiores y poco
evolucionados como las bacterias y los hongos microscópicos
conocidos como levaduras.
Actividad en clase:
Conoces el juego de la vieja? Bueno, te proponemos lo siguiente:
Invita a un compañero
o compañera a jugar, o dividan la clase en dos equipos.
Pide a tu profesor o profesora
que actúe como jurado en el juego.
Procederán de las
misma forma que en el juego habitual, utilizando los símbolos
X y O. Ganará quien primero coloque sus tres símbolos
en línea.
Por sorteo, decidirán
quién inicia el juego.
Antes de colocar el símbolo
seleccionado quien esté en el turno de juego deberá
contestar una pregunta de las que aparecen al final del enrejado,
seleccionada por el profesor; si no lo hace correctamente, perderá
el turno y se lo cederá a su compañero de juego.
Preguntas:
1. Definir: Glucólisis y Respiración
anaeróbica (esto es como ejemplo, se puede definir otras
palabras).
2. ¿En que organelo se realiza el
proceso de respiración?
3. ¿A que se denomina fotosíntesis?
4. ¿Cual es el producto final del
proceso de fotosíntesis?
5. ¿En que tipo de célula
se realiza la fotosíntesis?
6. ¿Cómo esta formado un cloroplasto?
7. ¿Que reacciones ocurren en la
fase luminosa de la fotosíntesis?
A esto se pueden agregar más preguntas si se quiere repetir
el juego.
Tomado de:
Brandwein, P. F., Burnett, R. y Stollberg, R. (1.970).
Biología: La vida, sus formas y sus cambios.
México D.F. : Publicaciones Cultural S.A.
Di Parsia, A, ( 1.998). Biología . Caracas: Editorial Monfort.
Mazparrote, S. (1998). Ciencias Biológicas. Caracas:
Editorial Biosfera.
National Sciencie Teachers Association. Electronic Energy Library.
(1.998).
Energy Luminaries. Tomado enero 27, 2.002, de la World Wide Web:
http://www.nsta.org/Energy/find/luminaries/
Ruiz, A. (1.987). Estudios de la Naturaleza. 7ª grado.
Caracas: Editorial Triangulo.
Ruiz Alvaro, (1998) Biología 9º grado. Caracas: Editorial
Triangulo.
Tineo A. Y Feliu Z. (1997) Ciencias Biológicas. Caracas:
Ediciones CO-BO.
Fuentes de fotografias
http://www.md.ucl.ac.be/celil/vanhelmont.html
http://jquarter.members.beeb.net/morelunar.htm
)
)
que es tomado de la atmósfera, en esta etapa no se requiere
de luz para realizar sus funciones. La síntesis de la glucosa
ocurre en el estroma de los cloroplastos e implica una serie de
reacciones químicas que forman el llamado Ciclo de Calvin
las fases más importantes de este ciclo son:
) se combina
con el ácido oxalacético (
)
para dar origen al ácido cítrico 
).
).
