TAP BIOLOGÍA
PRINCIPALES RUTAS METABÓLICAS
Las células vivas requieren de energía proveniente de fuentes externas para llevar a cabo
sus múltiples tareas; por ejemplo, la síntesis de compuestos, el transporte de sustancias a través de
la membrana, el movimiento y la reproducción. Por ejemplo este panda gigante obtiene energía
para sus células comendo plantas, algunos
animales se alimentan de otros organismos
que comen plantas.
La energía almacenada en las
moléculas orgánicas de los alimentos, en
última instancia proviene del sol. La energía
entra en un ecosistema como luz solar, y sale
de él como calor. Por el contrario, los
elementos químicos esenciales para la vida se
reciclan. La fotosíntesis genera oxígeno y
moléculas orgánicas empleadas por las
mitocondrias de los eucariontes como
combustible para la respiración celular. La
respiración degrada este combustible y
genera ATP. Los productos de desecho de la
respiración, el dióxido de carbono y el agua,
son los materiales básicos de la fotosíntesis.-
METABOLISMO ANABÓLICO: FOTOSÍNTESIS
LA NATURALEZA DE LA LUZ
La luz blanca se separa en sus colores componentes
cuando pasa a través de un prisma, el "célebre fenómeno de
los colores", como lo llamaba Newton. La luz visible es sólo una
pequeña porción del vasto espectro electromagnético. De
acuerdo con el llamado modelo corpuscular de la luz, un haz
de luz está compuesto por pequeños paquetes de energía,
denominados actualmente cuantos de luz o fotones.
La energía de un fotón no es la misma para todos los
tipos de luz, sino que, en realidad, es inversamente
proporcional a la longitud de onda: cuanto mayor sea la
longitud de onda, menor será la energía. Los fotones de luz
violeta, por ejemplo, tienen casi el doble de energía que los
fotones de luz roja, que es la longitud de onda visible más
larga. Para el ojo humano, el espectro visible va desde la luz
violeta -cuyos rayos de longitudes de onda más cortos son de
380 nanómetros- a la luz roja, cuyos rayos visibles de mayor
longitud son de 750 nanómetros. La luz es apenas una
diminuta banda en un espectro continuo. Desde el punto de
vista físico, la diferencia entre las radiaciones que podemos ver
Cuadernillo 6 RUTAS METABÓLICAS Página 1
, TAP BIOLOGÍA
y las que no podemos ver, tan dramática para el ojo humano, es solamente de unos pocos
nanómetros de longitud de onda. ¿Por qué razón este grupo de radiaciones en particular y no
ningún otro, hace que las hojas crezcan y las flores se abran o causa el apareamiento de las
luciérnagas?: Primero, los seres vivos, están compuestos de moléculas grandes y complicadas, que
se mantienen en configuraciones y relaciones especiales unas con otras por medio de puentes den
hidrógeno y otros enlaces débiles. Una radiación de energía apenas superior a la energía de la luz
violeta rompe estos enlaces y de este modo desorganiza la estructura y función de las moléculas.
Las radiaciones de onda menor que 200 nm expulsa a los electrones de sus átomos. Por otra parte,
la luz de longitud de onda más larga que la de la banda visible, o sea, con menos energía que la luz
roja, es absorbida por el agua, que constituye el volumen mayor de todos los seres vivos de la
tierra. Cuando esta luz es absorbida por moléculas, su energía menor hace que éstas aumenten su
movimiento, pero no desencadenan cambios en sus configuraciones electrónicas. Solamente las
radiaciones que están dentro de la gama de la luz visible tienen la propiedad de excitar las
moléculas, o sea, de mover los electrones a niveles energéticos más altos, y producir los cambios
químicos y biológicos. La segunda razón de que la banda visible del espectro electromagnético haya
sido escogida por los seres vivos es, sobre todo, por ser la que está disponible. La mayor parte de la
radiación que alcanza la superficie de la tierra desde el sol se encuentra en esta gama.
LA CLOROFILA Y OTROS PIGMENTOS
Para que la energía
lumínica pueda ser usada
por los sistemas vivos,
primero debe ser
absorbida. Aquí entran en
juego los pigmentos. Un
pigmento es cualquier
sustancia que absorbe luz.
Algunos pigmentos
absorben luz de todas las
longitudes de onda y, por lo
tanto, parecen negros.
Otros solamente absorben
ciertas longitudes de onda,
transmitiendo o reflejando
las longitudes de onda que
no absorben. El patrón de
absorción de un pigmento
se conoce como espectro
de absorción de esa
sustancia.
Los pigmentos que
intervienen en la
fotosíntesis de los eucariotas incluyen las clorofilas y los carotenoides . Diferentes grupos de
plantas y algas usan varios pigmentos en la fotosíntesis. Hay varios tipos diferentes de clorofila que
varían ligeramente en su estructura molecular. En las plantas, la clorofila a es el pigmento
involucrado directamente en la transformación de la energía lumínica en energía química. La
mayoría de las células fotosintéticas también contienen un segundo tipo de clorofila -en las plantas
es la clorofila b. Con respecto a los carotenoides, uno de los que se encuentran en las plantas es el
beta-caroteno. Los carotenoides son pigmentos rojos, anaranjados o amarillos. En las hojas verdes
su color está enmascarado por las clorofilas, que son más abundantes. En algunos tejidos, sin
embargo, como los del tomate maduro, predominan los colores reflejados por los carotenoides. Lo
mismo ocurre en las células foliares cuando dejan de sintetizar clorofila en el otoño.
Cuando los pigmentos absorben luz los electrones dentro de la molécula de pigmento son lanzados
a un nivel energético más alto. Tres consecuencias posibles son:
La energía puede disiparse como calor
Puede reemitirse inmediatamente como energía lumínica de mayor longitud de onda,
fenómeno conocido como fluorescencia
Cuadernillo 6 RUTAS METABÓLICAS Página 2
PRINCIPALES RUTAS METABÓLICAS
Las células vivas requieren de energía proveniente de fuentes externas para llevar a cabo
sus múltiples tareas; por ejemplo, la síntesis de compuestos, el transporte de sustancias a través de
la membrana, el movimiento y la reproducción. Por ejemplo este panda gigante obtiene energía
para sus células comendo plantas, algunos
animales se alimentan de otros organismos
que comen plantas.
La energía almacenada en las
moléculas orgánicas de los alimentos, en
última instancia proviene del sol. La energía
entra en un ecosistema como luz solar, y sale
de él como calor. Por el contrario, los
elementos químicos esenciales para la vida se
reciclan. La fotosíntesis genera oxígeno y
moléculas orgánicas empleadas por las
mitocondrias de los eucariontes como
combustible para la respiración celular. La
respiración degrada este combustible y
genera ATP. Los productos de desecho de la
respiración, el dióxido de carbono y el agua,
son los materiales básicos de la fotosíntesis.-
METABOLISMO ANABÓLICO: FOTOSÍNTESIS
LA NATURALEZA DE LA LUZ
La luz blanca se separa en sus colores componentes
cuando pasa a través de un prisma, el "célebre fenómeno de
los colores", como lo llamaba Newton. La luz visible es sólo una
pequeña porción del vasto espectro electromagnético. De
acuerdo con el llamado modelo corpuscular de la luz, un haz
de luz está compuesto por pequeños paquetes de energía,
denominados actualmente cuantos de luz o fotones.
La energía de un fotón no es la misma para todos los
tipos de luz, sino que, en realidad, es inversamente
proporcional a la longitud de onda: cuanto mayor sea la
longitud de onda, menor será la energía. Los fotones de luz
violeta, por ejemplo, tienen casi el doble de energía que los
fotones de luz roja, que es la longitud de onda visible más
larga. Para el ojo humano, el espectro visible va desde la luz
violeta -cuyos rayos de longitudes de onda más cortos son de
380 nanómetros- a la luz roja, cuyos rayos visibles de mayor
longitud son de 750 nanómetros. La luz es apenas una
diminuta banda en un espectro continuo. Desde el punto de
vista físico, la diferencia entre las radiaciones que podemos ver
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y las que no podemos ver, tan dramática para el ojo humano, es solamente de unos pocos
nanómetros de longitud de onda. ¿Por qué razón este grupo de radiaciones en particular y no
ningún otro, hace que las hojas crezcan y las flores se abran o causa el apareamiento de las
luciérnagas?: Primero, los seres vivos, están compuestos de moléculas grandes y complicadas, que
se mantienen en configuraciones y relaciones especiales unas con otras por medio de puentes den
hidrógeno y otros enlaces débiles. Una radiación de energía apenas superior a la energía de la luz
violeta rompe estos enlaces y de este modo desorganiza la estructura y función de las moléculas.
Las radiaciones de onda menor que 200 nm expulsa a los electrones de sus átomos. Por otra parte,
la luz de longitud de onda más larga que la de la banda visible, o sea, con menos energía que la luz
roja, es absorbida por el agua, que constituye el volumen mayor de todos los seres vivos de la
tierra. Cuando esta luz es absorbida por moléculas, su energía menor hace que éstas aumenten su
movimiento, pero no desencadenan cambios en sus configuraciones electrónicas. Solamente las
radiaciones que están dentro de la gama de la luz visible tienen la propiedad de excitar las
moléculas, o sea, de mover los electrones a niveles energéticos más altos, y producir los cambios
químicos y biológicos. La segunda razón de que la banda visible del espectro electromagnético haya
sido escogida por los seres vivos es, sobre todo, por ser la que está disponible. La mayor parte de la
radiación que alcanza la superficie de la tierra desde el sol se encuentra en esta gama.
LA CLOROFILA Y OTROS PIGMENTOS
Para que la energía
lumínica pueda ser usada
por los sistemas vivos,
primero debe ser
absorbida. Aquí entran en
juego los pigmentos. Un
pigmento es cualquier
sustancia que absorbe luz.
Algunos pigmentos
absorben luz de todas las
longitudes de onda y, por lo
tanto, parecen negros.
Otros solamente absorben
ciertas longitudes de onda,
transmitiendo o reflejando
las longitudes de onda que
no absorben. El patrón de
absorción de un pigmento
se conoce como espectro
de absorción de esa
sustancia.
Los pigmentos que
intervienen en la
fotosíntesis de los eucariotas incluyen las clorofilas y los carotenoides . Diferentes grupos de
plantas y algas usan varios pigmentos en la fotosíntesis. Hay varios tipos diferentes de clorofila que
varían ligeramente en su estructura molecular. En las plantas, la clorofila a es el pigmento
involucrado directamente en la transformación de la energía lumínica en energía química. La
mayoría de las células fotosintéticas también contienen un segundo tipo de clorofila -en las plantas
es la clorofila b. Con respecto a los carotenoides, uno de los que se encuentran en las plantas es el
beta-caroteno. Los carotenoides son pigmentos rojos, anaranjados o amarillos. En las hojas verdes
su color está enmascarado por las clorofilas, que son más abundantes. En algunos tejidos, sin
embargo, como los del tomate maduro, predominan los colores reflejados por los carotenoides. Lo
mismo ocurre en las células foliares cuando dejan de sintetizar clorofila en el otoño.
Cuando los pigmentos absorben luz los electrones dentro de la molécula de pigmento son lanzados
a un nivel energético más alto. Tres consecuencias posibles son:
La energía puede disiparse como calor
Puede reemitirse inmediatamente como energía lumínica de mayor longitud de onda,
fenómeno conocido como fluorescencia
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