Comparación entre la respiración aerobia y la anaerobia

Transcripción

1 Comparación entre la respiración aerobia y la anaerobia La respiración es una función vital que consiste en el intercambio gaseoso entre los seres vivos y su ambiente; a través de este proceso, los organismos pueden obtener energía a partir de los alimentos que consumen y así poder realizar las demás funciones vitales. Existen dos tipos de respiración: aerobia y anaerobia. Las erupciones volcánicas, las tormentas eléctricas y la radiación solar provocaron que estos gases se transformaran en nuevos compuestos químicos, con los que se formó la segunda atmósfera del planeta. Conforme continuó el enfriamiento el vapor de agua se condensó y precipitó en forma de lluvias torrenciales, en tal cantidad que el agua se acumuló en las oquedades de la corteza y formó los océanos primitivos. En estos mares surgieron los primeros seres vivos microscópicos, que como todos los demás organismos, necesitaron energía para vivir. Los compuestos químicos de los mares primitivos se transformaron en las sustancias de las que se alimentaron. Cómo respiraban los primeros seres vivos? Los mares primitivos eran ricos en sustancias alimenticias, pero no existía oxígeno libre, de modo que los primeros seres vivos aprovecharon la energía de los nutrimentos mediante una forma de respiración llamada anaerobia. 1

2 La respiración anaerobia no requiere oxígeno, utiliza otras sustancias como nitrógeno. La energía obtenida con este tipo de respiración es poca, pero permitió a las primeras células realizar sus funciones. En la actualidad, los organismos de respiración anaerobia son algunas especies microscópicas pertenecientes a los reinos arqueobacteria y monera que viven en condiciones extremas, por ejemplo, aguas con mucha acidez Existen lugares donde hay aguas termales, con condiciones similares a las de la Tierra primitiva, habitadas por organismos anaerobios. Qué acurre cuando aparece el oxígeno en la Tierra? Hace unos 3000 millones de años aparecieron organismos distintos a los anaerobios, capaces de fabricar sus alimentos a partir de la fotosíntesis. Estos organismos eran como las cianobacterias actuales. Las cianobacterias son seres aerobios fotosintéticos Los primeros seres unicelulares fotosintéticos comenzaron a producir grandes cantidades de oxígeno que transformaron la composición de la atmósfera, hasta llegar a la actual que contiene cerca de 21 % de oxígeno. 2

3 La atmósfera oxigenada permitió el desarrollo de nuevas formas de vida, capaces de utilizar el oxígeno para obtener energía de los alimentos. Este proceso se llama respiración aerobia y permite a las células obtener más energía que en la anaerobia. Los estudios sobre la evolución de los seres vivos proponen que hace aproximadamente 2500 millones de años, diversas células procariontes se asociaron y originaron las células eucariontes, es decir, las que poseen organelos. Uno de dichos organelos celulares, denominado mitocondria, permitió a estas células aprovechar el oxigeno y el ácido pirúvico para obtener más energía, originando así la respiración aerobia. Respiración anaerobia y aerobia La respiración anaerobia consiste en que la célula obtiene energía de una sustancia sin utilizar oxígeno; a la respiración anaerobia también se le llama fermentación. Probablemente la respiración anaerobia más conocida sea la de las levaduras de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae), que son hongos unicelulares Las levaduras son hongos microscópicos unicelulares del reino fungi. El proceso es el siguiente: La respiración aerobia es la que utiliza oxígeno para extraer energía de la glucosa. Se efectúa en el interior de las células, una parte en el citoplasma, y la otra dentro de unos organelos llamados mitocondrias. 3

4 Las mitocondrias son organelos con forma de riñón. En su interior se lleva a cabo parte de la respiración celular. El proceso es el siguiente: Durante el proceso respiratorio, parte de la energía contenida en la glucosa pasa a las moléculas de ATP. Recuerdas esta sustancia? Sí, es la misma que recibe la energía que captura la clorofila, como estudiaste en el bloque anterior. Las moléculas de ATP salen de las mitocondrias y se dirigen a todos los sitios de la célula donde se requieren. Con esta energía las células se alimentan, excretan los desechos, se reproducen y realizan todas las funciones que les permiten vivir. Tanto el dióxido de carbono como el agua salen de la célula y del cuerpo del ser vivo (si se trata de un organismo pluricelular) porque constituyen sustancias de desecho. La energía puede utilizarse de inmediato o almacenarse para su uso posterior. Las bacterias no tienen mitocondrias, por lo cual la respiración se efectúa en su citoplasma y en su membrana celular. 4

5 Los organismos pertenecientes a los otros cuatro reinos (protístas, hongos, plantas y animales) sí tienen mitocondrias. Qué otros procesos anaerobios existen y para qué se utilizan? Existen procesos metabólicos celulares en los que las sustancias orgánicas, como la glucosa, se transforman en energía en ausencia de oxígeno y se denominan fermentaciones. Estos procesos son propios de los microorganismos como las bacterias y levaduras (un tipo de hongo microscópico) y dé los tejidos musculares de animales cuando el aporte de oxígeno no es suficiente para realizar el metabolismo y la contracción muscular, romo cuando se hace ejercicio. Investiga en qué consiste el botulismo, enfermedad que causa la bacteria anaerobia Clostridium botulinum. 1. Cómo puede contraerse esta enfermedad? 5

6 2. Qué precauciones deben tomarse para evitar enfermar por causa de este microorganismo? Producción del queso, el vino y la cerveza Los seres humanos han aprovechado desde hace miles de años la fermentación realizada por bacterias y levaduras para fabricar productos alimenticios, como pan, quesos y yogures. Un tipo de fermentación, conocida como fermentación alcohólica, se utiliza para fabricar bebidas. Por ejemplo, de los azúcares del jugo de la uva y de los de la cebada molida, por acción de las levaduras Saccharomyces se obtiene el alcohol que contienen el vino y la cerveza. Durante el proceso de fermentación se observan burbujas que indican la formación de dióxido de carbono. Otros tipos de fermentación son la acética y la láctica. En la fermentación acética se convierte, por ejemplo, el vino en vinagre por la acción de las bacterias Acetobacter. En la láctica, las bacterias llamadas lactobacilos procesan la lactosa (azúcar de la leche) para acidificar la leche y producir yogur. Por supuesto que originalmente no se sabía de la existencia de los microorganismos como responsables de la fermentación; sin embargo, por medio de pruebas de ensayo y error se fueron elaborando los procedimientos (recetas) para preparar innumerables tipos de quesos, vinos y cervezas. Pasteur y los microorganismos Como ya sabes, fue en el siglo XVII, con la invención del microscopio, cuando se descubrió el mundo microscópico. En el siglo XIX, Louis Pasteur demostró que los responsables de la producción del vino y de otras bebidas fermentadas eran ciertos microorganismos 6

7 Pasteur sospechaba que los microorganismos eran los causantes de muchos tipos de fermentaciones e incluso de varias enfermedades de los seres humanos y los animales. Algunos productores de vino que tuvieron problemas con la fermentación recurrieron a él pues durante varios años habían obtenido vinagre en vez de vino. Pasteur aceptó ayudarles y lo primero que hizo fue tomar muestras de vinos, vinagres y barricas y con ellas realizó cultivos de microorganismos. Así descubrió que en muchas barricas había una bacteria que convertía el vino en vinagre; entonces recomendó verter agua hirviendo en las barricas para eliminar esas bacterias. En poco tiempo la producción de vino volvió a la normalidad Los descubrimientos de Pasteur dieron origen a la Microbiología, que es el estudio de los microorganismos, y al desarrollo de muchas técnicas que aún se utilizan en la industria alimentaria. Por ejemplo, él inventó la pasteurización, técnica que consiste en calentar los productos a unos 80 C durante varios minutos y luego enfriarlos con lo que se eliminan la mayoria de las bacterias 7

8 8