Fotosíntesis y respiración


Ana Zita
Ana Zita
Doctora en Bioquímica

La fotosíntesis es el proceso biológico donde la energía solar se usa para transformar el dióxido de carbono y el agua en carbohidratos y oxígeno. La respiración celular es el proceso biológico por el que los carbohidratos y el oxígeno se transforman para producir energía en forma de ATP.

Fotosíntesis Respiración
Definición Proceso de formación de compuestos orgánicos impulsado por la luz. Proceso de utilización de compuestos orgánicos para obtener energía química.
¿Dónde se realiza?

Cloroplastos (plantas y algas)

Membrana plasmática (cianobacterias)

Citoplasma y mitocondria (eucariotas)

Membrana plasmática (bacterias, arqueas)

¿Quienes la realizan?

Organismos fotoautótrofos:

  • Plantas
  • Algas
  • Cianobacterias

Mayoría de los organismos vivos:

  • Plantas
  • Animales
  • Hongos
  • Protozoarios
  • Bacterias
¿Qué produce?
  • Glucosa (C6H12O6)
  • Oxígeno O2
  • Dióxido de carbono (CO2)
  • Agua (H2O)
  • ATP
Fases
  • Dependiente de luz
  • Independiente de Luz
  • Glicólisis
  • Ciclo de Krebs
  • Fosforilación oxidativa
Cadena de transporte de electrones Fotosistemas I y II Complejos I, II, III y IV
Tipos
  • Fotosíntesis C3
  • Fotosíntesis C4
  • Fotosíntesis CAM
  • Respiración aeróbica
  • Respiración anaeróbica
Importancia
  • Producción de carbohidratos.
  • Liberación de oxígeno.
  • Transformación de energía luminosa en energía química.
  • Obtención de energía a partir de los carbohidratos.
  • Liberación de dióxido de carbono para el efecto invernadero.
Ecuación 6CO2 + 6H2O+ luz→C6H12O6 + 6O2 C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+ ATP

¿Qué es la fotosíntesis?

La fotosíntesis es el proceso de transformación de dióxido de carbono y agua para formar azúcares y oxígeno. En este proceso la energía de la luz se transforma en energía química.

Los organismos que realizan la fotosíntesis son fotoautótrofos: las plantas, las algas y las cianobacterias. En las plantas, la fotosíntesis se lleva a cabo en las hojas, donde se encuentran los cloroplastos. En las cianobacterias, la maquinaria fotosintética se encuentra en la membrana plasmática.

La reacción química general de la fotosíntesis se resume en la siguiente ecuación:

6CO2 + 6H2O+ luz→C6H12O6 + 6O2

donde a partir de dióxido de carbono, agua y la energía luminosa se obtiene glucosa y el oxígeno que se libera a la atmósfera.

Fases de la fotosíntesis

Las reacciones de la fotosíntesis se clasifican en dos fases:

  • Fase dependiente de la luz: la energía derivada de la luz solar activa un electrón en la clorofila, que entra en la cadena de transporte de electrones del cloroplasto y produce ATP, oxígeno y agentes reductores..
  • Fase independiente de la luz (o fase oscura): se llevan a cabo las reacciones de fijación del carbono, donde el ATP y los agentes reductores producidos en la fase e luz para convertir el dióxido de carbono en azúcar.

Tipos de fotosíntesis

Las plantas pueden diferenciarse por el tipo de fotosíntesis que realizan:

  • Fotosíntesis C3: en la mayoría de las plantas el dióxido de carbono se une la molécula de tres carbono ácido fosfoglicérico.
  • Fotosíntesis C4: en el maíz y la caña de azúcar el dióxido de carbono se fija a la molécula de cuatro carbonos ácido oxalacético.
  • Fotosíntesis CAM: se encuentra en las plantas suculentas.

¿Qué es la respiración celular?

La respiración es el proceso celular que permite utilizar la energía almacenada en los carbohidratos utilizando oxígeno. Los productos son el dióxido de carbono, ATP y agua. El ATP se utiliza para las reacciones metabólicas mientras que el CO2 sale de la célula y luego se elimina.

La mayoría de los organismos vivos realizan la respiración celular:

  • en las plantas, los animales, los hongos y protozoarios se realiza en la mitocondria y el citoplasma.
  • En algunas bacterias y arqueas se realiza en la membrana plasmática.

La reacción química general de la respiración se resume en la siguiente ecuación:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

donde la glucosa reacciona con el oxígeno que resulta en ATP, dióxido de carbono y agua.

Fases de la respiración celular

Las reacciones de la respiración celular se pueden clasificar en tres fases:

  • Glicólisis: es la primera ruta de descomposición de la glucosa para obtener energía, piruvato y agentes reductores.
  • Ciclo de Krebs o ciclo el ácido cítrico: el piruvato entra en un ciclo de reacciones enzimáticas para descomponerse en dióxido de carbono y producir ATP y agentes reductores.
  • Fosforilación oxidativa: es la vía metabólica que captura los electrones e los agentes reductores para producir más ATP.

Tipos de respiración celular

La respiración puede ser de dos tipos según el compuesto que acepta los electrones:

  • Respiración aeróbica: el oxígeno O2 es la molécula que acepta los electrones para transformarse en agua (H2O).
  • Respiración anaeróbica: en ambientes donde no está presente el O2, algunos microorganismos (bacterias y arqueas) usan otras moléculas como aceptores de electrones, por ejemplo el sulfato y el nitrato.

Relación entre la fotosíntesis y la respiración celular

relación entre fotosintesis y respiracion

La fotosíntesis y la respiración son procesos complementarios:

  • La fotosíntesis usa la energía solar para producir compuestos orgánicos; la respiración usa los compuestos orgánicos para obtener energía química.
  • Los compuestos orgánicos de la fotosíntesis sirven de alimento a los organismos que no son fotosintéticos.
  • El dióxido de carbono se transforma en compuestos orgánicos por la fotosíntesis; los compuestos orgánicos se transforman en dióxido de carbono por la respiración.
  • En la fotosíntesis se libera oxígeno que luego es utilizado en la respiración.
  • La fotosíntesis y la respiración forman parte del ciclo biológico del carbono.
  • Ambos procesos usan cadenas de transportadores de electrones para capturar la energía necesaria para otras reacciones.

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Referencias

Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2008) Molecular Biology of the Cell 5th ed. Garland Science.

Ana Zita
Ana Zita
Doctora en Bioquímica por el Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC), con licenciatura en Bioanálisis de la Universidad Central de Venezuela.