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Ecología
Reacciones químicas en los seres vivos
Autótrofos y heterótrofos
Todos los organismos vivos en la Tierra realizan el proceso de nutrición o alimentación según sus propias adaptaciones al medio ambiente, tipos de estructuras morfológicas de las que disponen y su nivel de organización y función. En este sentido, los organismos vivos presentan dos formas fundamentales de obtener la energía para sus funciones vitales: autótrofa o heterótrofa.
Cada ser vivo necesita un aporte de energía diario para realizar las actividades vitales, mantener sus células y fabricar su propia materia orgánica. Los organismos autótrofos lo obtienen oxidando la materia orgánica que han fabricado en la fotosíntesis o la quimiosíntesis, los llamados procesos anabólicos.
Los heterótrofos la obtienen oxidando la materia orgánica que han incorporado en forma de alimento, este proceso es el catabolismo. Los principales procesos catabólicos son la fermentación y la respiración.
La fotosíntesis
Es el proceso por el cual los organismos autótrofos fotosintetizadores emplean la energía luminosa para fabricar moléculas orgánicas.
En la fotosíntesis, a partir de compuestos inorgánicos sencillos (agua, sales minerales y CO2) y con la energía luminosa procedente del Sol,los organismos autótrofos fabrican moléculas orgánicas (hidratos de carbono) y desprenden oxígeno como producto de desecho.
La energía luminosa es captada por la clorofila y otros pigmentos que se encuentran en los cloroplastos, en unas membranas especiales que forman unos pequeños sacos llamados tilacoides.
La fotosíntesis ocurre en dos fases:
- Fase luminosa. Los cloroplastos captan la energía luminosa y la almacena como energía de enlace de compuestos químicos reducidos. Este proceso ocurre en la membrana de los tilacoides y requiere luz.
- Fase oscura. La energía de los compuestos reducidos se emplea para reducir el CO2, que formará, con el agua, materia orgánica. Este proceso ocurre en el interior de los cloroplastos y no precisa luz solas.
Localización de los cloroplastos en una planta.
Los cloroplastos son los orgánulos celulares que se encargan de realizar la fotosíntesis.
Cianobacterias.
Organismos unicelulares procariotas componentes del plancton de los ecosistemas acuáticos.
Algas.
Organismos protoctistas microscópicos o macroscópicos presentes en los ecosistemas acuáticos.
Plantas.
Responsables de la producción de materia orgánica en los ecosistemas terrestres y muchos acuáticos.
La quimiosíntesis
Es el proceso por el que los organismos autótrofos quimiosintetizadores usan energía de reacciones químicas para fabricar moléculas orgánicas. En la quimiosíntesis, los microorganismos que la realizan obtienen energía de la oxidación de compuestos inorgánicos reducidos que se encuentran en el medio en el que viven. Al hacerlo, dejan depósitos característicos de los compuestos minerales que usan.
Son tan característicos que permiten buscar vida en lugares donde no la hay pero en los que la pudo haber, tal y como la sonda Opportunity está haciendo en Marte.
La quimiosíntesis la realizan diversos tipos de bacterias, que emplean compuestos de nitrógeno, de azufre y de hierro.
La fermentación
La fermentación se realiza en ausencia de oxígeno; por ello, la oxidación de la materia orgánica no es total. Se produce energía y moléculas orgánicas más oxidadas que las de partida, como ácido láctico (fermentación láctica), etanol (fermentación etílica) u otros. En los seres humanos, las células musculares realizan este proceso cuando carecen de oxígeno, lo que da origen a las agujetas.
La respiración
La respiración celular o aerobia consiste en la degradación completa de las moléculas orgánicas en presencia de oxígeno hasta CO2 y H2O. Evolutivamente es posterior a la fermentación, pero, como proporciona mucha más energía que esta, es el proceso mayoritario actualmente en los seres vivos.
¿Se queman los alimentos?
A veces se emplea la expresión «quemar los alimentos». Es así porque cuando realizamos la respiración celular de los nutrientes, lo que se produce (CO2 , agua y energía) es lo mismo que se produciría en una reacción de combustión.
Sin embargo, en nuestras células no ocurre ninguna combustión, pues las destruiría. Mediante la respiración celular oxidamos la materia orgánica en muchos pequeños pasos, en los que la energía se va liberando poco a poco y se almacena en forma de energía química. Una combustión, en cambio, ocurre de una manera rápida y la energía se libera en forma de luz y calor.
Estas bacterias viven en las chimeneas hidrotermales del fondo del mar, llamadas humeros hidrotermales, a unos 2.600 m de profundidad. La luz del Sol no llega, por lo que estas bacterias, mediante reacciones químicas, oxidan el ácido sulfhídrico y obtienen la energía necesaria.
