¿De que manera mediante la fotosintesis se produce la energía que la celula utiliza para producir sustancias organicas?
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La adenosina trifosfatasa [5 (piro-) trifosfato de adenosina], ATP, es como la moneda de energía entre los seres vivos. Para su síntesis, todos los organismos necesitan oxidar sustratos energéticos de dieta, proteínas, lípidos y carbohidratos. Inicialmente, estas sustancias tienen vías metabólicas separadas hasta que durante su degradación alcanzan un metabolito común, la acetil coenzima A, CoA. A partir de este punto, ingresan al ciclo de Krebs, produciendo iones de CO 2 e hidrógeno que serán transportados por oxidación-reducción a la cadena respiratoria donde se formará el agua endógena y el ATP. Para obtener esta oxidación de sustrato, con una alta producción de energía, es necesaria la presencia de oxígeno que actúa como quemador en las reacciones.
La energía adquirida por las células se conserva en ellas para ser utilizado principalmente cuando se requiere en forma de adenosín trifosfato (ATP). Tanto si proviene de la luz solar o de la oxidación de compuestos orgánicos, se invierte en la formación de ATP, en una proporción muy alta. El ATP es entonces el "fluido energético" que pondrá en marcha las demás funciones de la célula.
Todos los seres vivos necesitan un informe continuo de materia y energía, aunque existen grandes diferencias en la forma de obtenerlas y de su utilización. Los vegetales son seres autótrofos, utilizan la energía solar como fuente de energía y como materia usan el agua, el dióxido de carbono (CO 2 ) y los iones orgánicos. En la fotosíntesis los cloroplastos captan la energía solar y tienen la maquinaria para convertirla en energía química (ATP); además extraen los iones de hidrógeno del agua para convertirlos en equivalentes de reducción (NADPH + H). Como producto de esta reacción se libera oxígeno molecular.
Con el ATP, los NAPDH + H y el CO 2 en un proceso cíclico forman la glucosa ya partir de esta, con fuentes inorgánicas de nitrógeno, los vegetales tiene la capacidad de sintetizar todas las biomoléculas orgánicas (azúcares, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos ).
El hombre y los animales, seres heterótrofos utilizan como fuente de energía y materia las biomoléculas sintetizadas por los vegetales, ingeridas en los alimentos directamente. Las biomoléculas ingeridas por el hombre se degradan metabólicamente hasta convertirse en CO 2 y H 2 O, y derivados nitrogenados, que liberan energía química (ATP). Esta energía se utiliza para la realización de trabajo y la síntesis proteica.
La materia sufre una serie de transformaciones cíclicas, pues pasa de los vegetales al hombre y de estos a través del suelo y la atmósfera de nuevo a los primeros. El flujo de energía solar es unidireccional: se inicia como energía solar y se degrada como energía térmica (calor) pero sin destruirse 1 .
El conjunto de intercambios y transformaciones de materia y energía que tiene lugar en el ser vivo recibe el nombre de metabolismo. La oxidación de las moléculas complejas, con eliminación de productos de desecho y liberación de energía, se llama catabolismo; y la biosíntesis de sustancia propia a partir de moléculas sencillas, con gasto de energía, se denomina anabolismo.
Los alimentos ingeridos en la dieta son macromoléculas de almidón, proteínas y triglicéridos que en la digestión se hidrolizan a monómeros, como monosacáridos, aminoácidos, ácidos grasos y glicerol. Estos monómeros en las células se absorben y se incorporan o entran para ser oxidados con producción de energía o se derivan a la biosíntesis de nuevo material celular con consumo de energía.
Una vez que se absorbe la glucosa en el hígado, se fosforila y se almacena en forma de glucógeno o se metaboliza y entra en la vía glucolítica, para convertirse en dos moléculas de piruvato y éste en lactato sin que haya necesidad de oxígeno. Pero, en condiciones aeróbicas el piruvato se convierte en acetil CoA que entra al ciclo de Krebs (Figura 1).