Metabolismo: comer papas fritas es una necesidad energética, no solo un antojo

4. Fotosíntesis y respiración celular, dos procesos que la rompen (o la crean)

A. Los Avengers del mundo natural: los organismos autótrofos o fotosintéticos. 

¿Qué mejor superpoder que fabricar absolutamente todos tus componentes Y tu propio combustible? Y además, hacerlo con insumos muy accesibles: un poquito de luz, unos tragos de agua con nutrientes minerales y mucho CO2 (dióxido de carbono, un gas muy abundante en la atmósfera) y listo, a vivir la vida. Pero no se vistan que en esta foto no salen: como ya les adelantamos, los heterótrofos no tenemos esa capacidad, sino que dependemos de las migas que nos vayan tirando los verdaderos superhéroes del planeta: los autótrofos. Mediante la fotosíntesis, los autótrofos le cambiaron la cara a nuestro planeta, lo llenaron de plantas autosuficientes y de oxígeno (Figura 7). 

imagen que muestra un perro grande, musculoso, que parece capaz de sostener con sus músculos un gran peso y que es comparado e igualado con los distintos organismos fotosintéticos del planeta, buscando representar que los autótrofos son capaces de sostener con sus acciones al resto de los seres vivos.

Figura 7: Los organismos capaces de realizar fotosíntesis fabrican la molécula de glucosa que les sirve de combustible y que también representa el combustible celular preferido de aquellOS incapaces de fotosintetizar.

Para poder realizar este proceso, los organismos autótrofos cuentan con pigmentos, entre ellos, el que para ustedes debe ser más familiar: la clorofila (pigmento capaz de absorber la energía lumínica y al convertirla en energía química, desencadenar la primera etapa del proceso de fotosíntesis. La clorofila le da el color verde característico a las plantas. En la primera etapa de la fotosíntesis, la clorofila absorbe la energía de la luz del sol y desencadena la síntesis de ATP, al mismo tiempo que se rompe una molécula de agua liberando oxígeno gaseoso (O2). El ATP se utilizará en una segunda etapa del proceso fotosintético: la síntesis de glucosa (serie de reacciones químicas que conforman un ciclo, el Ciclo de Calvin y Benson). Mediante este proceso se fabrica la molécula de glucosa por combinación del CO2 que hay en la atmósfera, con un compuesto que ya fue previamente sintetizado por la planta. Para lograr la fabricación de este compuesto es necesario que el organismo cuente con CO2, un gas muy abundante en la atmósfera (Figura 8)

Figura 8: La fotosíntesis requiere dióxido de carbono, agua y luz solar.

Momento…. justo antes de este párrafo también está graficado el proceso de respiración celular…¿Eso está bien? Si, claro que está bien, porque los autótrofos hacen tanto fotosíntesis como respiración celular. Antes de que se queden recalculando como la señora del meme, hablemos de respiración celular para que se entienda.

B. Respiración celular: qué tenemos en común con los hongos (además de los  sombreros)

Como venimos diciendo, la glucosa es el combustible planetario, o sea, el que usamos todos los seres vivos. Pero para extraer la energía que aporta esa glucosa es necesario que atraviese un proceso de degradación que llamamos respiración celular. La primera etapa de la respiración celular es una ruptura y transformación parcial de la glucosa, que produce un número pequeño de ATP, y que se conoce como glucólisis. Luego de la glucólisis muchos organismos (como nosotros pero también las papas antes de ser fritas y los champignones antes de terminar en el plato) pueden generar una cantidad extra (y muy grande) de ATP en presencia de oxígeno, porque cuentan con unas organelas celulares que se llaman mitocondrias.

ícono caja biología 

 Eso no se pudrió, ¡fermentó!

Con lo que saben hasta acá sobre respiración celular pueden entender la fabricación de muchos de los alimentos que consumimos en nuestra vida cotidiana: las bebidas alcohólicas y los yogures. Estos alimentos dependen de organismos microscópicos que hacen glucólisis porque o bien no pueden o bien no están dadas las condiciones para completar la respiración celular. Así, un hongo pequeñísimo privado de oxígeno (O2) procesa la glucosa que contienen la malta y la cebada y fabrica una pequeña cantidad de ATP, que le permite seguir viviendo. En el camino también “inunda” el sitio donde está fermentando con un producto de esa reacción: alcohol. Nosotros filtramos ese líquido y lo llamamos “cerveza”. Algo similar ocurre con un grupo de bacterias (no todas son “malas”) que, al nutrirse de la leche, degrada lla glucosa que contiene la leche y produce yogur. Los seres humanos conocemos este proceso, denominado “fermentación”, mucho antes de conocer a los organismos involucrados, y muchísimo antes de entender el proceso que ocurre, para disfrutar de estos riquísimos alimentos.
la figura muestra un a foto de microscopio electrónico de levaduras y las vincula con la producción de bebidas alcohólicas como la cerveza, y también muestra, debajo, una foto de microscopio electrónico de un grupo de lactobacilos, bacterias capaces de realizar fermentación láctica, y las vincula con la producción de yogures
Figura 9: Fermentación alcohólica y fermentación láctica junto con los organismos que son capaces de llevarlas a cabo: levaduras (hongos unicelulares microscópicos) y bacterias.
 
En las mitocondrias va a ocurrir una segunda transformación de los restos de la glucosa que culmina en un proceso, la fosforilación oxidativa, que produce una gran cantidad de ATP. ¿Cómo ocurrirá el proceso de respiración celular en los heterótrofos? De la misma manera que ocurre en los autótrofos, con los mismos “insumos” o “sustratos” (glucosa y O2) y los mismos “resultados” o “productos” (ATP y CO2). Vamos a verlo en les amigues que está en el bar (Figura 10):
 
 
Figura 10: el proceso de respiración celular de dos personas que salieron a tomar algo y a comer a un bar una noche de verano.
 
Una vez producidas, estas moléculas serán distribuidas y utilizadas tanto para la fabricación de moléculas como para procesos que representan un “gasto” energético (como hacer vibrar las cuerdas vocales para pedir a viva voz otra porción de papas fritas). Y en eso es donde nos parecemos más a los hongos que a las plantas: la energía para todos los procesos de nuestro cuerpo, al ser estrictamente heterótrofos, depende de la glucosa sintetizada por otros que son los héroes en todo este lío: los autótrofos (Figura 11).
la figura muestra al actor Leonardo DiCaprio levantando una copa a modo de brindis y diciendo "bien hecho, autótrofos". La capacidad de los autótrofos de sintetizar glucosa durante la fotosíntesis fue un antes y un después en la historia de nuestro planeta.
Figura 11: La capacidad de los autótrofos de sintetizar glucosa durante la fotosíntesis fue un antes y un después en la historia de nuestro planeta. Se merecen todos los brindis y los aplausos.
 
Pero, además de ATP, la respiración celular produce un gas que se libera a la atmósfera: dióxido de carbono, o CO2. ¿Les suena? ¿De dónde? Un momento…