EXPECTATIVAS DE LOGRO
- Reconocer las tres funciones celulares indispensables para la vida de los seres vivos.
- Reconocer los elementos necesarios para la fotosíntesis y y los productos que se
obtienen de esta como base para la nutrición celular. - Identifican los pasos que sigue el ciclo de Krebs para producir ATP.
- Establecer la diferencia entre los procesos de reproducción celular; mitosis y meiosis y
las fases de estas. - Ilustrar cada una de las fases de la mitosis y meiosis.
Todo organismo realiza una serie de funciones para mantenerse con vida y generar individuos como él.
La célula es el ser vivo más sencillo aun así realiza también esas funciones como ser.
- Nutrición
- Respiración
- Reproducción
Como parte de la nutrición celular se encuentra el proceso de fotosíntesis.
La Fotosíntesis es un proceso mediante el cual las plantas producen sustancias orgánicas a
partir de dióxido de carbono y agua en presencia de clorofila (captadora de la energía solar).
El proceso de fotosíntesis como tal, lo descubrieron los científicos hace más de 200 años.
Joseph Priestly (químico, físico y teólogo británico) publicó en 1772 un trabajo donde hace
referencia al papel depurador de la vegetación en la naturaleza: “Por estos descubrimientos estamos seguros de que los vegetales no crecen en vano sino que limpian y purifican
nuestra atmósfera”.
La fotosíntesis se realiza en las hojas y tallos verdes de la planta, en unas estructuras especiales de las células vegetales: los cloroplastos. Estos organelos contienen la clorofila,
un pigmento verde que es sensible a la energía luminosa y la usa de manera eficiente para
poner en marcha la fotosíntesis. Para que se realice la fotosíntesis es necesario la disponibilidad de luz y presencia de clorofila. El proceso ocurre mientras la planta recibe luz, bien sea
natural o proveniente de una fuente artificial, existen dos tipos de fases en dicho proceso: la
fase luminosa y fase oscura.
La fase luminosa recibe este nombre porque todas las reacciones que ocurren durante
ella, dependen de la presencia de la luz. Ésta es captada por la clorofila permitiendo que
se realice la fotólisis, reacción en la cual el agua desdobla en hidrógeno y oxígeno. Como
resultado de esta reacción, el oxígeno es liberado al ambiente y el hidrogeno es utilizado en
otras reacciones que ocurren dentro del mismo proceso. La fase oscura recibe este nombre
porque las reacciones que ocurren en ella no dependen directamente de la luz, pero esto no
significa que ocurre durante la noche. Esta fase requiere de compuestos formados durante
la fase luminosa, además del dióxido de carbono que es tomado del ambiente. Éste último
se combina con el hidrogeno liberado en la fotólisis y otros compuestos para formar glucosa,
un carbohidrato sencillo.
Cabe señalar que la actividad fotosintética o velocidad del proceso fotosintético es influenciada por diversos factores, tales como concentración de dióxido de carbono en la atmósfera,
la temperatura, y la disponibilidad de agua y luz.
RESPIRACIÓN CELULAR
También conocida como respiración interna, es el proceso de transformar energía química
en formas de energía utilizables por la célula.
Este proceso se lleva a cabo por medio de la oxidación, degradando compuestos orgánicos
para convertirlos en compuestos inorgánicos. La respiración celular, a su vez, se clasifica en
dos tipos: respiración anaeróbica y respiración aeróbica.
En la respiración celular, la glucosa se degrada en un proceso que consta de dos etapas:
la glucólisis y la respiración. La glucólisis se produce en el citoplasma de las células y no
requiere de oxígeno; consiste en la degradación de glucosa (6 carbonos) por una serie de
reacciones bioquímicas hasta llegar a dos moléculas de piruvato (3 carbonos).
La respiración se produce en la mitocondria y comprende dos etapas: el ciclo de Krebs y la
cadena transportadora de electrones.
Es en esta última etapa, la cadena transportadora de electrones, donde el oxígeno (en la
respiración aeróbica) capta los electrones y se forma agua. Si otro compuesto como los sulfatos o nitratos captan los electrones, se habla de respiración anaeróbica.
RESPIRACIÓN AERÓBICA
Es un proceso de metabolización de la energía caracterizado por la oxidación de moléculas orgánicas por la acción del oxígeno, que es tomado del aire. El resultado final es agua
y dióxido de carbono. La respiración celular aeróbica es el proceso por el cual las células
utilizan el oxígeno para ayudar a convertir la glucosa en energía, proceso que permite a los
seres vivos unicelulares coloniales y pluricelulares la obtención de energía para mantener
la homeostasis.
RESPIRACIÓN ANAERÓBICA
Es un tipo de respiración en el que se prescinde del oxígeno, y en cambio, se utiliza sulfato
o nitrato, que son los que actúan como aceptores finales de la cadena de transporte de electrones responsable de la síntesis de ATP (adenosín trifosfato, un nucleótido esencial para la
obtención de energía celular).
El resultado final del proceso es dióxido de carbono y etanol. La respiración celular supone
un proceso metabólico mediante el cual las células reducen el oxígeno y producen energía y
agua. Estas reacciones son indispensables para la nutrición celular. La liberación de energía
se desarrolla de manera controlada.
Las células procariotas llevan a cabo la respiración celular dentro del citoplasma o en las
superficies internas de las células. Aquí se hará mayor hincapié en las células eucariotas, en
donde las mitocondrias, son el lugar donde se produce la mayoría de las reacciones.
La respiración celular se lleva a cabo en cuatro etapas que son: la glucólisis, la etapa de
transición, el ciclo ácido crítico y la cadena de transporte de electrones. A través de este
proceso, se crean 38 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa
El ciclo de Krebs, o ciclo del ácido cítrico, genera la mayor parte de los acarreadores de
electrones (energía) que se conectarán en la cadena transportadora de electrones (CTE) en
la última parte de la respiración celular de las células eucariontes.
También se le conoce como el ciclo del ácido cítrico porque es una cadena de oxidación,
reducción y transformación del citrato.
El citrato o ácido cítrico es una estructura de seis carbonos que completa el ciclo regenerándose en oxalacetato. El oxalacetato es la molécula necesaria para producir nuevamente
ácido cítrico.
El ciclo de Krebs solo es posible gracias a la molécula de glucosa que produce el ciclo de
Calvin o la fase oscura de la fotosíntesis.
La glucosa, mediante la glucólisis, generará los dos piruvatos que producirán, en lo que se
considera como la fase preparatoria del ciclo de Krebs, acetil-CoA, necesaria para obtener
citrato o ácido cítrico. Las reacciones del ciclo de Krebs acontecen en la membrana interna de las mitocondrias,
en el espacio intermembranoso que se ubica entre las cristas y la membrana externa.
Este ciclo necesita de catálisis enzimáticas para funcionar, o sea, necesita la ayuda de enzimas para que las moléculas puedan reaccionar entre sí y se considera un ciclo porque existe una reutilización de las moléculas
PASOS DEL CICLO DE KREBS
El comienzo del ciclo de Krebs es considerado en algunos libros a partir de la transformación de la glucosa generada por la glucólisis en dos piruvatos.
A pesar de ello, si consideramos la reutilización de una molécula para designar un ciclo, al
ser la molécula regenerada oxaloacetato de cuatro carbonos, consideraremos la fase anterior a ella como preparatoria.
En la fase preparatoria, la glucosa obtenida de la glucólisis se separará para crear dos piruvatos de tres carbonos produciendo también un ATP y un NADH por piruvato.
Cada piruvato se oxidará transformándose en una molécula de acetil-CoA de dos carbonos
y generando un NADH de NAD+.
El ciclo de Krebs recorre cada ciclo dos veces simultáneamente por las dos coenzimas acetil-CoA que generan los dos piruvatos mencionados anteriormente.
Cada ciclo se divide en nueve pasos donde se detallarán las enzimas catalizadoras más
relevantes para la regulación del equilibrio energético necesario:
- Primer paso
La molécula de acetil-CoA de dos carbonos se une a la molécula oxalacetato de cuatro
carbonos.
Libera grupo CoA.
Produce citrato de seis carbonos (ácido cítrico). - Segundo y Tercer paso
La molécula de citrato de seis carbonos se convierte en isómero isocitrato, primero retirando una molécula de agua para, en el paso siguiente, incorporarla nuevamente.
Libera molécula de agua.
Produce isómero isocitrato y H2O. - Cuarto paso
La molécula de isocitrato de seis carbonos se oxida transformándose en α-cetoglutarato.
LiberaCO2 (una molécula de carbono).
Produce α-cetoglutarato de cinco carbonos y NADH de NADH+.
Enzima relevante: isocitrato deshidrogenasa. - Quinto paso
La molécula de α-cetoglutarato de cinco carbonos se oxida obteniendo succinil-CoA.
Libera CO2 (una molécula de carbono).
Produce succinil-CoA de cuatro carbonos.
Enzima relevante: α-cetoglutarato deshidrogenasa. - Sexto paso
La molécula succinil-CoA de cuatro carbonos sustituye su grupo CoA por un grupo de
fosfato produciendo succinato.
Produce succinato de cuatro carbonos y ATP de ADP o GTP de GDP - Séptimo paso
La molécula succinato de cuatro carbonos se oxida formando fumarato.
Produce fumarato de cuatro carbonos y FADH2 de FDA.
Enzima: permite que el FADH2 transfiera sus electrones directamente a la cadena de
transporte de electrones. - Octavo paso
La molécula de fumarato de cuatro carbonos se le agrega a la molécula de malato.
Libera H2O.
Produce malato de cuatro carbonos. - Noveno paso
- La molécula de malato de cuatro carbonos se oxida regenerando la molécula de oxalacetato.
- Produce: oxalacetato de cuatro carbonos y NADH de NAD+.
PRODUCTOS DEL CICLO DE KREBS
El ciclo de Krebs produce la gran mayoría de los ATP teóricos que genera la respiración
celular.
Se considerará el ciclo de Krebs desde la combinación de la molécula de cuatro carbonos
oxalacetato o ácido oxalacético con la coenzima acetil-CoA de dos carbonos para producir
ácido cítrico o citrato de seis carbonos.
En este sentido, cada ciclo de Krebs produce 3 NADH de 3 NADH+, 1 ATP de 1 ADP y 1
FADH2 de 1 FAD.
Como el ciclo se produce dos veces en simultáneo debido a las dos coenzimas acetil-CoA
producto de la fase anterior llamada oxidación del piruvato, se debe multiplicar por dos, lo
que da como resultado:
- 6 NADH que generará 18 ATP
- 2 ATP
- 2 FADH2 que generará 4 ATP
Los restantes ATP se obtendrán de la glucólisis y de la oxidación del piruvato.
La suma anterior nos da 24 de los 38 ATP teóricos que resultan de la respiración celular
Conteste en su cuaderno la siguiente guía de trabajo utilizando el contenido
de este manual
- Explique con sus palabras el proceso de fotosíntesis.
2. Escriba el nombre de cada uno de los ácidos e identifique las moléculas de ATP que se
producen en el ciclo de Krebs. Complete el esquema del ciclo.
