Respiración celular y transferencia de energía
Sofia termina una carrera en la práctica de fútbol: respira fuerte, le late el corazón y tiene calor. ¿Qué están haciendo sus células con todo ese oxígeno? ¿Y adónde va el aire que exhala? En esta página lo vas a averiguar.
La ecuación de la respiración celular
Tus células necesitan energía todo el tiempo: para contraer músculos, enviar señales nerviosas y construir moléculas. Esa energía viene de los alimentos, sobre todo de la glucosa. La respiración celular aeróbica es el conjunto de reacciones que usa oxígeno para liberar la energía de la glucosa.
La ecuación química balanceada es:
$$C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2 \rightarrow 6\,CO_2 + 6\,H_2O + \text{energía (ATP)}$$-
Reactivos (lo que entra): glucosa y oxígeno.
-
Productos (lo que sale): dióxido de carbono, agua y energía.
¿Para qué sirve el ATP?
El ATP (adenosín trifosfato) es la "moneda de energía" de la célula. La glucosa guarda mucha energía, pero la célula no puede gastarla directamente. Por eso la transfiere a moléculas de ATP, que son pequeñas y fáciles de usar. Las células eucariotas producen la mayor parte del ATP en la mitocondria. El ATP se usa para contraer músculos, bombear sustancias a través de la membrana (transporte activo) y fabricar moléculas como las proteínas.
Escribe la ecuación química balanceada de la respiración celular aeróbica usando glucosa e identifica los reactivos y los productos.
Escribe la ecuación química balanceada de la respiración celular aeróbica usando glucosa e identifica los reactivos y los productos.
Nombra el orgánulo donde se produce la mayor parte del ATP durante la respiración celular aeróbica en las células eucariotas. Luego indica en una oración para qué se usa…
Nombra el orgánulo donde se produce la mayor parte del ATP durante la respiración celular aeróbica en las células eucariotas. Luego indica en una oración para qué se usa el ATP en una célula.
La materia se conserva: contar átomos
Una ecuación química está balanceada cuando hay el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Eso expresa la ley de conservación de la materia: los átomos no se crean ni se destruyen, solo se reacomodan.
Fíjate en el camino de los átomos: el carbono de la glucosa termina en el CO₂ que exhalas. El hidrógeno de la glucosa termina en el agua. Los átomos de tu comida no desaparecen: salen de tu cuerpo en otra forma.
En la ecuación $C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2 \rightarrow 6\,CO_2 + 6\,H_2O$ + energía, cuenta los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno de cada lado. Usa tus conteos para…
En la ecuación $C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2 \rightarrow 6\,CO_2 + 6\,H_2O$ + energía, cuenta los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno de cada lado. Usa tus conteos para explicar cómo esta ecuación muestra que la materia se conserva.
La energía se transfiere
La materia se recicla, pero la energía fluye. La glucosa almacena energía química en sus enlaces. Durante la respiración celular, esa energía se transfiere a:
-
ATP (energía química utilizable por la célula),
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calor (energía térmica que se pierde al ambiente; por eso sientes calor al hacer ejercicio).
Las enzimas hacen posible que esto ocurra paso a paso, a la temperatura del cuerpo, sin quemar la célula de golpe.
Sofia hace ejercicio intenso durante la práctica de fútbol y su frecuencia respiratoria aumenta. a) Explica cómo una respiración más rápida ayuda a sus células a…
Sofia hace ejercicio intenso durante la práctica de fútbol y su frecuencia respiratoria aumenta.
- a) Explica cómo una respiración más rápida ayuda a sus células a realizar la respiración celular.
- b) Explica de dónde provienen los átomos de carbono del dióxido de carbono que exhala.
- c) Describe la forma de energía almacenada en la glucosa y las formas a las que se convierte durante la respiración.
Respiración y fotosíntesis: procesos opuestos
La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos de las plantas. Usa energía de la luz para construir glucosa:
$$6\,CO_2 + 6\,H_2O + \text{luz} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$$Compara con la respiración: los productos de una son los reactivos de la otra.
| Fotosíntesis | Respiración celular | |
|---|---|---|
| Fuente de energía | Luz del sol | Energía química de la glucosa |
| Dónde ocurre (célula vegetal) | Cloroplastos | Mitocondrias (y el citoplasma) |
| Reactivos | CO₂ y H₂O | Glucosa y O₂ |
| Productos | Glucosa y O₂ | CO₂, H₂O y ATP |
| Energía | Luz → energía química almacenada | Energía química → ATP y calor |
Las plantas hacen ambos procesos: fotosíntesis para producir glucosa y respiración celular para usarla.
¿Cuáles dos sustancias son reactivos de la fotosíntesis y cuáles dos son productos? Indica cómo se relacionan con los productos y los reactivos de la respiración celular.
¿Cuáles dos sustancias son reactivos de la fotosíntesis y cuáles dos son productos? Indica cómo se relacionan con los productos y los reactivos de la respiración celular.
Compara la fotosíntesis y la respiración celular completando estos puntos en un párrafo corto o en una tabla: la fuente de energía, dónde ocurre cada una en una célula…
Compara la fotosíntesis y la respiración celular completando estos puntos en un párrafo corto o en una tabla: la fuente de energía, dónde ocurre cada una en una célula vegetal, la dirección del flujo de energía y cómo los productos de un proceso se convierten en los reactivos del otro.
Aplicar el modelo: un sistema cerrado y datos reales
Con las dos ecuaciones puedes predecir qué pasa en situaciones nuevas.
Un frasco sellado contiene una planta verde viva y un ratón pequeño. El frasco se coloca bajo luz brillante durante varios días y ambos organismos sobreviven. a) Explica…
Un frasco sellado contiene una planta verde viva y un ratón pequeño. El frasco se coloca bajo luz brillante durante varios días y ambos organismos sobreviven.
- a) Explica cómo la planta y el ratón afectan, cada uno, las concentraciones de oxígeno y de dióxido de carbono dentro del frasco.
- b) Predice qué pasaría si el frasco se colocara en oscuridad total durante varios días y justifica tu predicción usando las ecuaciones de ambos procesos.
- c) Explica cómo se conserva la materia en el frasco mientras que la energía no se recicla de la misma manera. Identifica dónde entra la energía al sistema y dónde sale.
Un estudiante mide con un sensor el dióxido de carbono liberado por semillas de arveja (guisante) en germinación y por semillas secas que no germinan, a 25 °C. Después…
Un estudiante mide con un sensor el dióxido de carbono liberado por semillas de arveja (guisante) en germinación y por semillas secas que no germinan, a 25 °C. Después de 20 minutos, las semillas en germinación liberaron 0.80 mg de CO₂ por gramo de semillas y las semillas secas liberaron 0.02 mg por gramo.
- a) Calcula cuántas veces mayor fue la liberación de CO₂ en las semillas en germinación.
- b) Explica la diferencia usando la respiración celular y el papel de las enzimas.
- c) Predice el efecto sobre la liberación de CO₂ si las semillas en germinación se hirvieran antes de la prueba y explica por qué.
- d) Describe un control para este experimento e identifica dos variables que deban mantenerse constantes.
Resumen
Vuelve al principio: las células de Sofia usan el oxígeno que inhala para descomponer glucosa y obtener ATP; el CO₂ que exhala contiene átomos de carbono de esa glucosa.