RESPIRACIÓN EN LOS SERES VIVOS

Transcripción

1 INDICADOR DE DESEMPEÑO Reconoce los diversos mecanismos de obtención de energía en los seres vivos RESPIRACIÓN EN LOS SERES VIVOS Como resultado de la nutrición, las células de un organismo, ya sea unicelular o pluricelular, captan nutrientes con dos objetivos claramente establecidos: utilizarlos como materia prima en la construcción y reparación de su cuerpo y producir la energía necesaria para sus actividades. La respiración es el principal mecanismo utilizado por los seres vivos para alcanzar este último objetivo. La respiración es el proceso mediante el cual la mayoría de seres vivos oxidan los alimentos(es decir, los fragmentan gracias al oxígeno), para liberar la energía que contienen y utilizarla en la realización de sus funciones vitales. Debido a que en este proceso se incorpora oxígeno y se elimina dióxido de carbono, la respiración también se define como el intercambio de gases entre el organismo y su ambiente. LA RESPIRACIÓN CELULAR INSTITUCION EDUCATIVA LA PRESENTACION NOMBRE DE LA ALUMNA: AREA : CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL ASIGNATURA: BIOLOGÍA NOTA DOCENTE: JOSÉ ROMÁN TIPO DE GUIA: CONCEPTUAL - EJERCITACION PERIODO GRADO FECHA N DURACION 2 DÉCIMO 27 DE MARZO DOS HORAS Los nutrientes están constituidos por moléculas que almacenan energía en las uniones de sus átomos. Por esta razón se afirma que los nutrientes almacenan energía química. Para que los nutrientes, especialmente los carbohidratos como la glucosa- y los lípidos, liberen la energía, se requiere romper las uniones entre sus átomos. El proceso de rompimiento de estas moléculas ocurre dentro de las mitocondrias de las células de los organismos y se conoce como respiración celular. La energía liberada queda almacenada temporalmente en moléculas de ATP (Adenosintrifosfato), que las células emplean para llevar a cabo sus funciones vitales, como por ejemplo dividirse, crecer o mantenerse. La energía restante es liberada en forma de calor. Esta captura de nutrientes y liberación de energía puede ocurrir con consumo o sin consumo de oxígeno. A los organismos que emplean el oxígeno para liberar la energía contenida en los nutrientes, se les llama aerobios o de respiración aeróbica como por ejemplo los seres humanos. A los organismos que pueden obtener energía de los nutrientes en ausencia de oxígeno, como algunas bacterias, se les denomina anaerobios o de respiración anaeróbica. 1

2 RESPIRACIÓN CELULAR AERÓBICA En este tipo de respiración la energía almacenada en nutrientes, como la glucosa, es liberada gracias al proceso conocido como oxidación aerobia, el cual se resume en la siguiente ecuación C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + energía (ATP) Glucosa Oxígeno Dióxido de carbono Agua La glucosa es un azúcar que se degrada en tres etapas: las dos primeras, llamadas glucólisis y el ciclo de Krebs, ocurre sin la utilización de oxígeno. La tercera, llamada cadena respiratoria, requiere de la participación del oxígeno. La glucólisis o glicólisis ocurre en el citoplasma de las células y es el proceso por cual la glucosa se fragmenta o rompe en dos moléculas de piruvato de tres carbonos cada una. Durante este rompimiento se producen dos moléculas de ATP (Adenosintrifosfato), altamente energéticas. El ciclo de Krebs ocurre al interior de las mitocondrias, específicamente en la matriz mitocondrial y es el proceso por el cual el piruvato continúa su degradación para liberar la totalidad de la energía contenida y producir, como sustancias de desecho, dióxido de carbono (CO 2 ). L síntesis de energía o cadena respiratoria ocurre en las crestas mitocondriales y es el proceso de obtención de energía que es almacenada en forma de energía química en los enlaces de la molécula de ATP. Esta energía es liberada cuando la célula necesita realizar algún proceso metabólico. Aunque la glucosa es el principal nutriente utilizado por las mitocondrias para obtener energía, también se pueden utilizar grasas y, en menor proporción, proteínas. En la respiración celular aeróbica es fundamental la presencia de oxígeno molecular para realizar la oxidación (combustión lenta) de las sustancias provenientes de los alimentos, a partir de las cuales se obtiene la energía, el dióxido de carbono y agua. RESPIRACIÓN CELULAR ANAERÓBICA La respiración celular anaeróbica es aquella en la que una sustancia inorgánica como el nitrato (NO 3 ) o el sulfato (SO 4 ) fragmentan el alimento, liberando energía y produciendo sustancias inorgánicas como productos de desecho. Ejemplo: C 6 H 12 O 6 = + 3SO 4 + 3H + 6HCO HS - + 5ATP Glucosa Sulfato Hidrógeno Bicarbonato Sulfuro Energía La producción de energía en este tipo de respiración es menor que en la respiración aeróbica y varía de acuerdo con el tipo de sustancia química utilizada. 2

3 De acuerdo con la capacidad que poseen las células de soportar el oxígeno, los organismos anaeróbicos se clasifican en anaeróbicos estrictos y facultativos. Los organismos anaeróbicos estrictos son aquellos que no pueden vivir en presencia de oxígeno, como ocurre con algunas bacterias. Los organismos anaeróbicos facultativos son aquellos que pueden utilizar el oxígeno y realizar la respiración aeróbica, pero si este escasea, realizan la respiración anaeróbica, para liberar la energía contenida en aquello que comen. Las levaduras y algunas bacterias son anaeróbicas facultativas. FERMENTACIÓN Los organismos que viven en ambientes anaeróbicos, como las aguas estancadas, dependen de procesos, como la fermentación para producir ATP a partir de los alimentos. La fermentación produce menos energía que la respiración aeróbica y, en ella, el piruvato permanece en el citoplasma, donde es procesado. Existen varios tipos de fermentación, los más conocidos son la fermentación alcohólica y la fermentación láctica. En la fermentación alcohólica el piruvato es convertido en un alcohol llamado etanol o alcohol etílico, ampliamente utilizado en la producción del vino y de la cerveza. Ciertas bacterias y levaduras realizan este tipo de fermentación. En la fermentación láctica el piruvato es transformado en ácido láctico, que se utiliza industrialmente en la elaboración de productos lácteos. Algunos hongos y bacterias realizan fermentación láctica. INTERCAMBIO DE GASES EN LOS SERES VIVOS La forma de intercambiar gases con el ambiente varía según el tipo de organismo, el medio en que este vive y el mecanismo de respiración utilizado. En ecosistemas acuáticos se encuentran disueltos en el agua gases como oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y amoniaco. El oxígeno y el dióxido de carbono son los principales gases implicados en el proceso respiratorio y los diferentes tipos de organismos poseen estructuras que hacen posible el intercambio de estos gases. En el caso de los unicelulares, los gases se intercambian con el ambiente a través de la membrana celular por el proceso de difusión (desde una zona de mayor concentración a una zona de menor concentración), mientras que en organismos más complejos, como los animales, existen órganos y sistemas especializados. RESPIRACIÓN DE MÓNERAS A HONGOS Organismos como las bacterias, las algas, los protozoarios y los hongos no poseen estructuras especializadas para realizar el intercambio gaseoso. El proceso de intercambio de gases se realiza por difusión a través de la membrana celular. Los móneras, que abarcan a todas las bacterias, emplean los mecanismos más diversos para liberar la energía contenida en aquello de lo que se alimentan. Existen bacterias aeróbicas y anaeróbicas estrictas y facultativas. 3

4 Las bacterias aeróbicas realizan la respiración a partir del oxígeno que difunde a través de su membrana celular y que se utiliza directamente en el citoplasma, ya que las bacterias carecen de mitocondrias. Las bacterias anaeróbicas utilizan sustancias diferentes al oxígeno para extraer la energía contenida en aquello de lo se alimentan. Entre estas sustancias se encuentran compuestos como los sulfatos, el dióxido de carbono y los nitratos. Las bacterias anaeróbicas realizan diversos tipos de fermentación: láctica, produciendo ácido láctico; alcohólica, produciendo alcohol etílico; y del ácido propiónico, produciendo dióxido de carbono y ácido propiónico. Los protistos son generalmente organismos unicelulares que realizan el intercambio gaseoso por difusión a través de su membrana celular y el proceso respiratorio tiene lugar en sus mitocondrias. Existen hongos unicelulares anaeróbicos, como las levaduras, que liberan energía a partir de la fermentación, y hongos pluricelulares aeróbicos, como el champiñón, que liberan energía a partir de la respiración aerobia. RESPIRACIÓN EN PLANTAS Al igual que los demás seres vivos, las plantas también respiran, para tener energía y utilizarla en la elaboración de alimentos, en el transporte de sustancias y en todas sus demás funciones vitales. La respiración es un proceso continuo que las plantas realizan tanto de día como de noche. Durante el día, la cantidad de dióxido de carbono que liberan como consecuencia de la respiración es menor que el que consumen durante la fotosíntesis, y el oxígeno que incorporan también es menor al que desprenden. De esta forma, las plantas mantienen el equilibrio de gases con la atmósfera. ÓRGANOS RESPIRATORIOS EN PLANTAS Las plantas tienen respiración aeróbica y para ello incorporan oxígeno y expulsan dióxido de carbono, a través de estomas, lenticelas y neumatóforos. ESTOMAS: son pequeños poros donde se difunde el oxígeno y el dióxido de carbono entre la atmósfera y la planta. Están formados por dos células en forma de labios, llamadas oclusivas, que controlan la apertura y el cierre del estoma de acuerdo con la humedad y la temperatura. Se localizan en el envés de las hojas y en los tallos jóvenes. Además permiten la salida de vapor de agua por transpiración. Durante el día los estomas permanecen abiertos para permitir la entrada del dióxido de carbono necesario para el proceso fotosintetizador y liberar el oxígeno que se produce. Durante la noche, cuando no hay luz para realizar la fotosíntesis, se cierran para evitar que se pierda hacia el ambiente el dióxido de carbono producido por la respiración, y que es usado e la fotosíntesis. Debido a la alta concentración de oxígeno en la atmósfera, este puede atravesar los poros estomáticos así estén cerrados. 4

5 NEUMATÓFOROS: Son aberturas ubicadas en las raíces de las plantas acuáticas. Estas raíces se elevan para permitir el intercambio gaseoso, toman oxígeno de la superficie que luego circula al resto de la planta a través de los espacios intercelulares, permitiendo la salida de dióxido de carbono. Este tipo de respiración es característico de los árboles llamados mangles. LENTICELAS: Las lenticelas son pequeñas estructura de forma alargada y de color blanco, crema o amarillo que contribuyen con el intercambio gaseoso entre la planta y el ambiente que lo rodea. Estas aberturas se encuentran en la superficie de las ramas jóvenes, en las raíces, en los tallos leñosos y semileñosos y en algunos frutos. Están en comunicación con las capas internas del tallo y de los frutos y aseguran la entrada de oxígeno y el intercambio gaseoso entre los tejidos internos y exterior. Algunos árboles adultos como el bálsamo o chirraco, poseen en su tronco grandes y abundantes lenticelas con apariencia de verrugas, que imitan la textura de la piel de un sapo. CUESTIONARIO 1.- Los seres vivos captan nutrientes con dos objetivos, cuáles son estos? 2.- Cuál es el principal mecanismo utilizado por los seres vivos para producir la energía necesaria para sus actividades? 3.- Indique dos definiciones de respiración. 4.- Los nutrientes, están constituidos de qué? 5.- Las moléculas, qué almacenan en las uniones de sus átomos? 6.- Los nutrientes, qué tipo de energía almacenan? 7.- En la célula, dónde ocurre el proceso de rompimiento de las moléculas? 8.- en la célula, la energía liberada, dónde queda temporalmente almacenada? 9.- Qué significa ATP? 10.- La célula, para que emplea el ATP? 11.- La energía que la célula no emplea en sus funciones vitales, es liberada en forma de qué? 12.- En la célula, la captura de nutrientes y liberación de energía, cómo puede ocurrir? 13.- A los organismos que emplean el oxígeno para liberar la energía contenida en los nutrientes, cómo se les llama? De un ejemplo A los organismos que pueden obtener energía de los nutrientes en ausencia del oxígeno, cómo se les denomina? De un ejemplo Escriba la ecuación de la oxidación aeróbica Cuáles son las etapas, en que la glucosa se degrada? (enúncielas) Qué otro nombre recibe la glucólisis, y dónde ocurre? En la glucólisis, la glucosa se fragmenta en qué? 19.- En la glucólisis, durante el rompimiento de moléculas, qué molécula se produce? 20.- Dónde ocurre el ciclo de Krebs? 21.- En qué consiste el ciclo de Krebs? 22.- Aunque la glucosa es el principal nutriente utilizado por las mitocondrias para obtener energía, qué otros componentes se pueden utilizar?. 5

6 23.- En la respiración celular aeróbica, qué es fundamental y para qué? 24.- En qué consiste la respiración celular anaeróbica? 25.- Cómo se clasifican los organismos anaeróbicos? 26.- Qué son los organismos anaeróbicos estrictos? 27.- Qué son los organismos anaeróbicos facultativos? 28.- Cuáles son los tipos de fermentación? 29.- En la fermentación alcohólica el piruvato es convertido en qué? y en qué se utiliza? 30.- En la fermentación láctica, el piruvato es transformado en qué? y en qué se utiliza? 31.- En el caso de los organismos unicelulares, los gases se intercambian con el ambiente a través de qué? y mediante qué proceso? 32.- Qué organismos no poseen estructuras especializadas para realizar el intercambio gaseoso? 33.- Las bacterias, las algas, los protozoarios y los hongos, el proceso de intercambio de gases se realiza por medio de qué? y a través de qué? 34.- Las bacterias aeróbica, realizan la respiración a partir de qué? 35.- Las bacterias anaeróbicas, qué sustancias emplean para extraer la energía contenida en los alimentos? 36.- Qué tipos de fermentación, utilizan las bacterias anaeróbica? 37.- Los protistos, como realizan el intercambio gaseoso y a través de qué? 38.- En los protistos, el proceso respiratorio, dónde tiene lugar? 39.- Las levaduras, liberan energía a partir de qué? 40.- Hongos, como el champiñón, liberan energía a partir de qué? 41.- Las plantas respiran para qué? 42.- Para qué, utilizan las plantas la energía? 43.- Qué tipo de respiración, poseen las plantas? 44.- Qué son los estomas, en las plantas? 45.- Por los estomas, qué se difunde? 46.- Cómo están formados los estomas? 47.- Dónde se localizan los estomas? 48.- Fuera del intercambio de gases, los estomas, qué permiten también? 49.- Durante el día, cómo permanecen los estomas y para qué? 50.- Cómo permanecen los estomas durante la noche y para qué? 51.- Dónde están ubicados los neumatóforos? De un ejemplo de un vegetal que los contenga Dónde se encuentran las lenticelas? De qué color son? Cuando me preguntaron sobre algún arma capaz de contrarrestar el poder de la bomba atómica yo sugerí la mejor de todas: La paz. Albert Einstein 6