Tip:
Highlight text to annotate it
X
Hola. Soy el señor Andersen y bienvenidos al video esencial número 31. Este video trata
sobre captura y almacenamiento de energía libre. Pero lo que usted aprenderá rápidamente es que es sobre todo
sobre fotosíntesis. Este es un mapa de la fotosíntesis en nuestro planeta. Como
pueden ver es tanto en tierra como en el mar, verán que la fotosíntesis
es más alta en áreas como esta, en América del Sur. Esto es el Amazonas. O en el este
de América del Norte. O en el norte de Europa y el norte de Asia. Entonces
es sobre todo acerca de la fotosíntesis. Y también la vemos en el océano. Vemos
una tonelada cerca del ecuador, pero no exactamente en el ecuador y me imagino que tiene que ver
con las corrientes. La otra cosa que este video va a tratar es la respiración. Y así que voy
a tratar de explicar todo el asunto de la fotosíntesis y la respiración. Si voy
demasiado rápido o no es comprensible, he hecho un video tanto de la fotosíntesis como de la respiración
individualmente, así que pueden echar un vistazo a ellos. Y espero que sea útil. Entonces, de lo que
voy a hablar en este, pues al igual que en el último podcast
es cómo la vida utiliza la energía libre. La meta de la vida es hacer de ATP para que podamos usar la energía. Ahora hay
dos estrategias de vida. La estrategia de vida de los autótrofos. Un ejemplo sería una planta.
Esas son las cosas que hacen su propia comida. Y luego los heterótrofos. Un ejemplo serías
tú. Y tú eres un heterótrofo. Eso significa que comes tu propia comida. Y así los autótrofos en
nuestro planeta, sobre todo utilizan la fotosíntesis. Así que toman la energía del Sol tanto en las reacciónes de la fase luminosa
como en el Ciclo de Calvin para hacer azúcares, o para hacer macromoléculas que puedan utilizar. Hay
un oscuro grupo de organismos en el planeta que no tienen luz disponible y eso no significa
que tengan mala suerte. Ellos usan quimiosíntesis. Así que ellos utilizan la energía que se encuentra en productos químicos
para hacer su comida. El otro estilo de vida, entonces es el de los heterótrofos. Los heterótrofos
utilizan la respiración celular, que es esencialmente oxígeno, mitocondrias, azúcar y
van a producir ATP. Esto requiere oxígeno que atrae esos electrones. Hablaremos
de eso en un segundo. Y el proceso es glucólisis, ciclo de Krebs y, finalmente,
la cadena de transporte de electrones. Si no hay oxígeno también puede suceder un proceso
llamado fermentación. Voy a explicar esto. Ahora bien, de lo que realmente no he hablado,
oh, voy a hablar acerca de la evolución también, pero una cosa que quiero asegurarme de que
entiendan es que los autótrofos no están haciendo la comida para nosotros, están haciendo la comida para
sí mismos. Una planta no sólo hace fotosíntesis, también utilizan la respiración celular
para romper la energía y obtener la energía de los alimentos que produjeron.
Esto resume ese ciclo. Así que lo que tenemos es el camino de los heterótrofos.
A partir de moléculas orgánicas y oxígeno hacen dióxido de carbono y agua.
Llamamos a ese proceso respiración celular. Y entonces los autótrofos los convertirán
de nuevo en moléculas orgánicas para poder a continuación, utilizar esa energía. Y así, la mayoría de ellos
en nuestro planeta hacen fotosíntesis, como las plantas. Y la mayoría de los heterótrofos realizan respiración
celular. Un ejemplo podría ser un guepardo. Pero yo quiero hablar brevemente acerca de la quimiosíntesis.
La quimiosíntesis se produce cuando no hay mucha luz en nuestro planeta. ¿Dónde hay una gran
ejemplo de eso? En lo profundo del océano. Y estos son gusanos tubícolas gigantes, que pueden llegar
a algo así como 21 pies de largo. Bastante ridículo, pero estos gusanos tubícolas tienen aquí mismo
esta parte en la que toman el dióxido de carbono, toman el oxígeno, toman
el gas sulfuro de hidrógeno a partir de estas fumarolas negras, que es sólo materia orgánica saliendo
de una, situada sobre un punto caliente. Y lo que están haciendo es alimentar a las bacterias que viven en su
sistema digestivo. Esas bacterias que viven en sus sistemas digestivos están tomando el sulfuro de hidrógeno
y utilizan la energía de allí para hacer hidratos de carbono simples. Y entonces
no necesitan luz en absoluto. Ellos realmente están haciendo azúcares utilizando productos químicos.
Otro ejemplo de esto es, ¿qué pasa si no hay oxígeno?Se puede utilizar un proceso llamado
fermentación. Y así es como se hace el vino. Es un barril que han cortado al
medio. Y entonces estas son levaduras que morirían porque no pueden obtener oxígeno.
pero lo que realmente pueden hacer es fermentación alcohólica para sobrevivir hasta que finalmente mueren. Utilizamos
algo que se llama fermentación láctica para hacer lo mismo. Es una forma de capturar energía
pero que no requieren oxígeno para hacerlo.Bueno, hablemos de la fotosíntesis
y la respiración. Esta es mi animación de cómo funciona la fotosíntesis. Y lo que siempre
deberían . . . el problema cuando estás analizando la fotosíntesis y la respiración
es que te concentras tanto en los pasos que no entiendes lo que está pasando. Pierdes de vista
el bosque por los árboles. Así que lo que estamos haciendo en la fotosíntesis es tomar
dióxido de carbono, las plantas lo toman, tomar agua y convertir eso en glucosa y, finalmente,
en oxígeno. Y si comienzo la animación, se ve así. Así que lo que estamos haciendo es que estamos
tomando el carbono del dióxido de carbono y lo convertimos a carbono en glucosa
liberando oxígeno como producto de desecho. Pero lo que realmente estamos haciendo es almacenando energía
en esta molécula de glucosa. El delta G o la energía libre es positiva. Eso significa que estamos
almacenando energía en esa molécula de glucosa. De hecho, la estamos almacenando en estos enlaces aquí
entre el carbono y el hidrógeno. Ahora, no es tan simple, me gustaría que fuera así, pero no es
una reacción química simple como esta. En realidad es bastante compleja. Pero lo que yo no quiero que
perderse es que no quiero que pierdan de vista es ¿qué ocurre con el dióxido de carbono? ¿Qué sucede con el
agua? y ¿cómo se convierten en glucosa y oxígeno? Entonces, si no entienden eso es que he
hecho un mal trabajo. Bueno, cuando pensamos en la fotosíntesis debemos descomponerla
en dos palabras, para que podamos recordar las diferentes partes. La parte de la foto es la reacción de la luz
y la foto significa luz. Y síntesis significa construir, por lo que se refiere al ciclo de Calvin
Y entonces la parte de la foto o las reacciones dependientes de la luz van a tener lugar, el conjunto
de las reacciones de la fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos. Y aquí hay un montón de cloroplastos
dentro de una célula de la planta, pero la reacción de la luz va a tener lugar exactamente aquí, en
la membrana de los tilacoides. Y si tenemos un montón de membranas tilacoides apiladas entonces
llamar a todo eso granum. Entonces, ¿qué sucede en la reacción de la luz? Tomamos agua
y tomamos luz y liberamos oxígeno, y luego almacenamos esa energía en ATP y NADPH. El paso
siguiente es el ciclo de Calvin. El Ciclo de Calvin, ¿donde tiene lugar? Bueno, eso se lleva a cabo
en esta porción de líquido en el interior del cloroplasto que se denomina estroma. Y en el
Ciclo de Calvin vamos a tomar la energía de ATP y NADPH ,y vamos a tomar el dióxido de carbono
y de hecho vamos a hacer que azúcares a partir de ellos. Entonces, en resumen, eso es la fotosíntesis
Se trata de tomar energía en forma de luz y almacenarla en forma de azúcares.
Entonces, ¿Cuál es el azúcar del que estamos hablando? La glucosa, como acabo de mencionar hace un segundo.
Ahora, el proceso realmente no es tan simple. La reacción de la luz es donde debemos
invertir más tiempo tratando de entender la fotosíntesis. Entonces, ¿dónde estamos? Estamos
en las membranas tilacoides, dentro del propiocloroplasto. Y entonces
lo que tenemos es luz. Y esa luz va a llegar al fotosistema 2 y al fotosistema 1
En el interior tenemos clorofila. La clorofila es un pigmento mágico que puede absorber la energía de la luz
y excitarse y pasar esa excitación en forma de electrones. Entonces, lo primero
que sucede, dejenme cambiar de color, es que la luz entra y excita a la clorofila
emocionado. También va a pasar un electrón por una cadena de transporte de electrones. Así que vamos a
seguir donde va ese electrón. Con el tiempo, va a llegar al NADPH. Entonces ese electrón que va
por esta cadena de transporte de electrones tiene que venir de alguna parte. ¿De dónde viene?
En realidad viene del agua. Así que de nuevo, ¿que otra cosa necesitamos en
la reacción de la luz? Necesitamos agua. Y lo que la energía viene de ... el electrón
viene del agua. Esa partición del agua, la división del agua en oxígeno.
Recuerden que el oxígeno es uno de los productos que produce la fotosíntesis. Eso es
lo que ustedes están respirando en este momento. Pero también creamos protones. Los protones son simplemente átomos de hidrógeno
que han perdido sus electrones. Y vamos a volver a ellos en un segundo. Así que vamos a
seguir a esos electrones nuevamente. Así que los electrones fluyen a través de una cadena de transporte de electrones
en el tilacoide. Y a medida que avanzan a través de estas proteínas, que yo no quiero que
memoricen los nombres, a medida que avanzan a través de estas proteínas lo que están haciendo es que están
usando su energía para bombear protones al interior de la membrana tilacoide. Y
así lo que estamos haciendo es que estamos moviendo protones hacia el interior de esta membrana. Así que estamos aumentando
el número de protones en el interior. Así que estamos haciendo muy positivo el interior de
la membrana de los tilacoides. Ahora los protones no tienen a dónde ir. La única manera de que puedan salir
es a través de otra proteína, que se llama ATP sintetasa. Y entonces utiliza la energía
de los protones que fluyen para producir a nuestro amigo ATP. Y así vamos a revisar lo que hemos
conseguido. Tenemos luz entrando, tenemos agua rompiendose y liberando oxígeno que proporciona sus electrones
y ahora hemos hecho NADPH, que es donde los electrones terminan y luego ATP. Así
hemos almacenado la energía de la luz en ATP y NADPH.¿Ahora, qué hacemos con los productos de esa luz?
Bueno, Melvin Calvin, que inventó, mejor dicho descubrió el ciclo de Calvin muestró el
proceso que ocurre a continuación. Así que, básicamente lo que hace es tomar el dióxido de carbono,
las plantas lo toman a través de sus estomas, luego utilizan la energía del ATP y NADPH
para convertirlo en azúcar. Y así, esta es una molécula G3P. Pero, en esencia podemos utilizarla
para hacer azúcares dentro de una planta. Y así, todos estos productos químicos intermedios que no
necesitas conocerlos. Lo que sí necesitas saber es que hacemos ATP y NADPH. Así podemos usar esa energía
para hacer azúcares. Ahora, ¿dónde tiene lugar el Ciclo de Calvin? El Ciclo de Calvin
va a tener lugar en el estroma, la porción líquida de la célula. Así que esa es la forma en
que almacenamos nuestra energía en azúcar. La evolución de este proceso en nuestro planeta creemos que sucedió realmente
temprano. Así que pensamos que las primeras formas de vida en nuestro planeta han hecho uso de algún tipo
de fotosíntesis, quimiosíntesis quizá para empezar, pero sí sabemos esto. Eso ocurrió
hace 2 mil millones de años, cuando nos fijamos en la capa de roca, esta roca es de aproximadamente 2,1 mil millones
años, empezamos a ver rojo. Y más bandas rojas aparecer. Y lo que indica
es que el oxígeno está siendo producido en cantidades apreciables. Así que aquí vemos un
gráfico de oxígeno atmosférico a través del tiempo. Así que aquí estamos hoy y esto representa los últimos
3,8 mil millones de años de vida en nuestro planeta. Vemos que la cantidad de oxígeno se ha incrementado. Y estos
dos líneas aquí son sólo las conjeturas de los científicos. Es una especie de suposición de máxima y mínima. Y entonces
sabemos que los niveles de oxígeno en nuestro planeta han aumentado con el tiempo. ¿De dónde vino es oxígeno?
Vino de la fotosíntesis. A continuación vamos a ir a la respiración celular. ¿Qué
ocurre en la respiración celular? En la respiración celular estamos usando la energía de esos azúcares.
Por lo tanto con glucosa en presencia de oxígeno la estamos rompiendo en dióxido de carbono y
agua y estamos liberando energía. Así que vamos a ver como ocurre. Así querompemos
la glucosa, en lo que es una reacción exergónica. Estamos liberando energía. Estamos haciendo dióxido de carbono
dióxido. Estamos haciendo agua, pero estamos sobre todo haciendo energía en forma de ATP que podemos
utilizar. Una vez más, no es tan simple como esto. Así que vamos a ver lo que realmente ocurre en la respiración
y donde se lleva a cabo. Para que ocurra la respiración celular se necesitan mitocondrias
y también una cosa más. Necesitas O2. Necesita oxígeno. Por lo tanto las partes de la mitocondria
que usted debe familiarizarse con, en primer lugar tenemos una membrana externa.
Que sería esta parte aquí. También disponemos de una membrana interna. Por lo tanto,
se ve así. Tenemos un espacio intermembrana. El espacio intermembrana va a
estar entre la membrana interna y la membrana externa. Y vemos aquí que tenemos estos pliegues
en el interior de dicha membrana interna. Y lo que hacen es aumentar la superficie
Pero lo último con lo que tenemos que familizrizarnos se llama la matriz.
La matriz es el interior de la mitocondria. Entonces, veamos las partes de la respiración celular,
la primera parte se llama la glucólisis. Eso tiene lugar aquí. Lo siguiente es
el ciclo de Krebs. Ciclo de Krebs se llevará a cabo aquí, en la matriz.
Y, finalmente, tenemos la cadena de transporte de electrones. La cadena de transporte de electrones va a
llevarse a cabo a lo largo de esta membrana interna. Y así, la razón por la que tenemos esos dobleces es para aumentar
el área superficial. Ahora esto se ve un poco terrorífico, el diagrama, pero no debe ser tan aterrador
porque no vamos a tener en cuenta a todos los intermediarios. Entonce, empezamos con glucosa y la rompemos
hasta llegar a piruvato. Una cosa que usted debe saber es que la glucosa es una molécula de seis carbonos
y aquí abajo, en los piruvatos tenemos 2 moléculas de 3 carbonos. Liberamos un poco
de ATP en la glucólisis y eso se lleva a cabo fuera de la mitocondria. A continuación nos adentramos
en el Ciclo de Krebs. Y en el Ciclo de Krebs que vamos a tomar el carbono del
piruvato y vamos a liberarlo en forma de dióxido de carbono. Pero lo importante que estamos haciendo es
en el ciclo de Krebs es que estamos almacenando energía. Estamos almacenando energía en forma de NADH, NADH
y FADH-2 o FADH 2. Así que estamos almacenando la energía que se encontraba en el piruvato en NADH
y FADH 2, así finalmente podremos usar esa energía en la cadena de transporte de electrones. Echemos un vistazo a lo que
sucede en un poco más de detalle en cuanto a la cadena de transporte de electrones. Hemos almacenado
energía ahora en NADH. Y hemos almacenado energía en FADH 2. Vamos a transferir esa energía
en forma de electrones, como en la fotosíntesis. Ahora tenemos una cadena de transporte de electrones.
No está en el tilacoide. Está en la membrana interna. Pero a medida que la transferencia de electrones que
a través de la cadena de transporte de electrones, estamos bombeando protones hacia el exterior de la membrana interna
Así que ahora en este espacio de la membrana interna. Ahora tenemos una acumulación de toda esta
carga positiva. El único lugar al que puede ir es a través de nuestra amiga la ATP sintasa y
finalmente hacemos ATP. Así que la energía que utilizas en estos momentos, la energía que estás utilizando
para pensar, para moverse, para todas las acciones, ese ATP proviene de ese flujo de protones
Ahora el rompecabezas no está completo porque nos olvidamos de la energía del NADH
y el FADH 2. Bueno, veamos lo que le pasa a ese electrón. Ese electrón
va eventualmente a combinarse con el oxígeno y el hidrógeno, y a producir H2O. Y entonces quien
está tirando de ese electrón todo el camino? Nuestro amigo el oxígeno. El oxígeno está tirando de ese electrón hacia
él. Es muy electronegativo y cuando finalmente llega a él, hemos hecho nuestro producto.
Hemos hecho H2O que se desprende. Pero lo más importante que hemos hecho es ATP. Y lo hemos producido
energía a través de este proceso de la respiración celular. Así que la fotosíntesis y la respiración son las formas en
las que utilizamos la energía, la energía libre del Sol para producir ATP, para hacernos crecer. Así que
espero que haya sido útil. :)