metabolismo: Respiración celular y fotosintesis

respiración celular

1. Metabolismo celular Doc. Lucy Medina

2. Respiración Celular Proceso esencial mediante el cual las células obtienen energía a partir de los nutrientes. Permite transformar la glucosa en ATP (adenosín trifosfato), la principal fuente de energía para las funciones vitales.

3. Concepto general La respiración celular es un conjunto de reacciones químicas que ocurre en las células, donde la glucosa se descompone para liberar energía. Existen dos tipos principales: - Respiración anaeróbica: sin oxígeno. - Respiración aeróbica: con oxígeno.

4. Importancia - Suministra energía para el metabolismo celular. - Mantiene el funcionamiento de órganos y tejidos. - Permite la síntesis de macromoléculas. - Favorece el equilibrio energético del organismo.

5. Etapa Anaeróbica: Glucólisis - Ocurre en el citoplasma de la célula. - No requiere oxígeno. - La glucosa (C₆H₁₂O₆) se divide en 2 moléculas de ácido pirúvico (piruvato). - Se producen 2 moléculas de ATP y 2 de NADH. Ecuación general: Glucosa → 2 Ácido pirúvico + 2 ATP + 2 NADH

6. Glucólisis

7. Etapa Anaeróbica: Fermentación Cuando no hay oxígeno disponible, el piruvato se transforma mediante fermentación: - Fermentación láctica: el piruvato se convierte en ácido láctico. - Fermentación alcohólica: el piruvato se convierte en etanol y CO₂. Propósito: regenerar NAD⁺ para que continúe la glucólisis. Energía producida: baja (solo 2 ATP por glucosa).

8. Etapa Aeróbica: Ingreso del piruvato a la mitocondria

9. Ciclo de Krebs (o del ácido cítrico) - Ocurre en la matriz mitocondrial. - El acetil-CoA se oxida completamente. - Se producen: CO₂, NADH, FADH₂ y 2 ATP. Función: obtener electrones de alta energía para la siguiente etapa.

10. Cadena de transporte de electrones - Se desarrolla en la membrana interna de la mitocondria. - Los electrones del NADH y FADH₂ se transfieren por una cadena de proteínas. - El oxígeno actúa como aceptor final de electrones, formando agua (H₂O). - Se sintetizan hasta 34 ATP. Energía total: 36–38 ATP por glucosa.

11. La mitocondria - Organelo responsable de la respiración aeróbica. - Posee doble membrana: - Membrana externa: regula el paso de sustancias. - Membrana interna: contiene las proteínas de la cadena respiratoria. - Matriz mitocondrial: lugar del Ciclo de Krebs. Apodo: “la central energética de la célula”.

12. Cuadro comparativo

13. Conclusión La respiración celular es esencial para la vida, ya que permite convertir la energía química de los alimentos en energía utilizable por las células. La mitocondria juega un papel fundamental en este proceso, asegurando un rendimiento energético eficiente.

14. FOTOSÍNTESIS

15. Fotosíntesis en Plantas C3 Proceso biológico mediante el cual las plantas convierten la energía solar en energía química almacenada en forma de glucosa. Ocurre principalmente en las hojas, dentro de los cloroplastos.

16. Concepto general La fotosíntesis se realiza en dos etapas: 1. Etapa luminosa o fotoquímica: requiere luz solar. 2. Etapa oscura o ciclo de Calvin: no requiere luz directamente. Las plantas C3 reciben este nombre porque el primer compuesto estable que producen tiene tres átomos de carbono (3C): el 3-fosfoglicerato (PGA).

17. Importancia de la fotosíntesis - Produce oxígeno (O₂). - Transforma la energía solar en energía química. - Proporciona glucosa y moléculas orgánicas. - Es la base de las cadenas alimentarias y del equilibrio ecológico.

18. Etapa Luminosa Se desarrolla en las membranas de los tilacoides dentro de los cloroplastos. Requiere luz solar y agua (H₂O). Participan los fotosistemas I y II. Objetivo: transformar la energía luminosa en energía química (ATP y NADPH).

19. Reacciones principales de la etapa luminosa 1. Fotólisis del agua: 2H₂O → 4H⁺ + 4e⁻ + O₂ 2. Transporte de electrones: genera ATP (fosforilación). 3. Formación de NADPH: los electrones reducen NADP⁺. Productos finales: ATP, NADPH y O₂.

20. Etapa Oscura o Ciclo de Calvin Ocurre en el estroma del cloroplasto. No necesita luz directa. Utiliza ATP y NADPH generados en la fase luminosa. Finalidad: fijar CO₂ para producir glucosa.

21. Fases del Ciclo de Calvin 1. Fijación del carbono: el CO₂ se une a RuBP por acción de la RuBisCO, formando 3-fosfoglicerato (PGA). 2. Reducción: el PGA se convierte en gliceraldehído-3-fosfato (G3P) usando ATP y NADPH. 3. Regeneración: parte del G3P regenera RuBP y el resto forma glucosa.

22. Balance general del Ciclo de Calvin Reactivos: 6 CO₂ + 12 NADPH + 18 ATP Productos: C₆H₁₂O₆ (glucosa) + 12 NADP⁺ + 18 ADP + 18 Pi Resumen: La energía solar se convierte en energía química estable (glucosa).

23. Características de las plantas C3 - El primer producto del ciclo de Calvin es 3-fosfoglicerato (PGA). - Ejemplos: trigo, arroz, soya, espinaca, cebada. - Funcionan mejor en temperaturas moderadas y alta humedad. - Menor eficiencia en altas temperaturas o baja concentración de CO₂.

24. Conclusión La fotosíntesis en plantas C3 permite captar, transformar y almacenar la energía solar en forma de glucosa. Sus dos etapas, luminosa y oscura, sostienen el equilibrio energético de los ecosistemas.

25. Cuadro comparativo

26. Conclusión general Las tres rutas fotosintéticas reflejan adaptaciones al ambiente: - Las plantas C3 predominan en zonas templadas y húmedas. - Las plantas C4 optimizan la captación de CO₂ y reducen pérdidas de agua en climas cálidos. - Las plantas CAM almacenan CO₂ durante la noche, permitiendo sobrevivir en regiones áridas. Todas cumplen la misma función: transformar la energía solar en energía química, pero con estrategias diferentes según su entorno.