Descripción general de las interacciones metabólicas entre plantas y animales
Para comprender realmente un concepto científico, debe construir una base sólida y luego agregarle. Empiece con lo que sabe. Aquí hay una imagen simple que ilustra algunas de las entradas y salidas de la fotosíntesis y la respiración. Cuando los humanos realizamos la respiración, inhalamos oxígeno y descomponemos los azúcares en dióxido de carbono que se exhala. Cuando las plantas realizan la fotosíntesis, absorben dióxido de carbono para construir azúcares y producir oxígeno. ¡Es posible que ya hayas sabido algo de eso! Tenga en cuenta esta sencilla descripción general mientras exploramos ambos procesos con más detalle.
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Respiración y fotosíntesis
El metabolismo incluye tanto la descomposición de moléculas para obtener energía como el uso de energía para construir moléculas. Todos los organismos vivos llevan a cabo ambas partes del metabolismo, pero aquí nos enfocamos en dos tipos diferentes de metabolismo: la respiración y la fotosíntesis. Como vimos en nuestra descripción general simple, en muchos sentidos, la respiración y la fotosíntesis son opuestas entre sí. La respiración descompone moléculas como el azúcar, la grasa y las proteínas, y captura su energía para trabajar dentro de la célula. Por el contrario, la fotosíntesis utiliza la energía de la luz del sol para producir azúcares que se utilizarán para el crecimiento y la energía de las plantas.
Mitocondrias y cloroplastos
Tanto la respiración como la fotosíntesis ocurren en compartimentos especializados dentro de las células. La respiración ocurre en las mitocondrias y la fotosíntesis ocurre en los cloroplastos . Por lo general, pensamos en la respiración que ocurre en los animales y la fotosíntesis en las plantas, pero en realidad no es tan simple. Mientras que todos los animales usan la respiración, las plantas usan tanto la fotosíntesis como la respiración. ¡Y hay microorganismos que son capaces de ambos procesos!
Vías metabólicas
Una vía metabólica es un grupo de enzimas que trabajan una tras otra para construir o descomponer una molécula. Tanto la respiración como la fotosíntesis utilizan vías metabólicas, pero estas vías funcionan en la dirección opuesta. En las mitocondrias, donde tiene lugar la respiración, existe una vía metabólica llamada ciclo del ácido cítrico que toma trozos de moléculas orgánicas (como azúcar, grasa o proteína) y rompe sus enlaces para robar la energía y los electrones. El producto de desecho de este ciclo es el dióxido de carbono.
Ahora sucede algo realmente grandioso. Ese dióxido de carbono residual es absorbido por las plantas y termina en el cloroplasto. En el cloroplasto, donde tiene lugar la fotosíntesis, existe una vía metabólica llamada ciclo de Calvin que toma dióxido de carbono y usa energía y electrones para formar enlaces químicos y reconstruir moléculas de azúcar.
Energía
Bien, hemos pensado en lo que está pasando con el dióxido de carbono, pero ¿qué está pasando con la energía? Los organismos vivos tenemos una molécula llamada ATP o trifosfato de adenosina que puede almacenar energía en enlaces químicos y liberarla cuando la célula la necesita. El truco es que los organismos tienen que capturar algo de energía y usarla para producir esas moléculas de ATP.
Tanto en las mitocondrias como en los cloroplastos, hay una cadena de proteínas y moléculas que pasan los electrones; esto se llama cadena de transporte de electrones . Estos electrones tienen energía y esa energía se usa para bombear protones fuera de las mitocondrias o dentro de los cloroplastos. Cuando los protones se acumulan, también tienen energía, como una corriente eléctrica, y esa energía es utilizada por una máquina de proteínas para producir ATP. ¡Ahora las células pueden usar ese ATP para todas las reacciones químicas necesarias para mantener vivo a un ser vivo!
Oxígeno
Ahora, aquí es donde finalmente entra el oxígeno.
En la respiración, muchos de los electrones que pasan a lo largo de la cadena de transporte de electrones provienen de las moléculas de azúcar que se descomponen. Una vez que esos electrones llegan al final de la cadena, tenemos que deshacernos de ellos de alguna manera, de lo contrario todo el sistema se obstruye. Entonces, respiramos oxígeno y ese oxígeno llega a nuestras células, donde recogerá esos electrones adicionales y se convertirá en agua.
Por el contrario, en la fotosíntesis, los electrones que pasan a lo largo de la cadena se toman del agua. Una vez que robas esos electrones del agua, te quedas con oxígeno. Para la planta, este oxígeno es solo un desperdicio, por lo que libera el oxígeno a la atmósfera. Ahora, ocurre un truco más: los electrones que se toman del agua no tienen suficiente energía para hacer su trabajo, por lo que la planta absorbe algo de energía luminosa y aumenta la energía del electrón usando esa energía luminosa. ¡Ese es el vínculo entre el sol y la fotosíntesis!
¿Cuál es la relación entre reacciones endotérmicas y la fotosíntesis?
Resumen de la lección
Cubrimos mucho en esta lección, así que aquí hay una tabla para ayudarlo a resumir los puntos clave:
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