Fotosíntesis vs. Respiración celular en flujo de electrones

La fotosíntesis y la respiración celular son casi imágenes especulares químicas entre sí. Cuando la Tierra tenía mucho menos oxígeno en el aire, los organismos fotosintéticos usaban dióxido de carbono y producían oxígeno como subproducto. Hoy en día, las plantas, las algas y las cianobacterias utilizan este proceso similar de fotosíntesis. Todos los demás organismos, incluidos los animales, han evolucionado para utilizar alguna forma de respiración celular.

Tanto la fotosíntesis como la respiración celular utilizan ampliamente el aprovechamiento de la energía de los electrones que fluyen para impulsar la síntesis de un producto. En la fotosíntesis, el producto principal es glucosa, mientras que en la respiración celular es ATP (trifosfato de adenosina).

Existe una gran diferencia entre la respiración dentro de los organismos eucariotas y procariotas. Tanto las plantas como los animales son eucariotas porque tienen orgánulos complejos dentro de la célula. Las plantas, por ejemplo, hacen uso de la fotosíntesis en la membrana tilacoide dentro de un cloroplasto.

Los eucariotas que utilizan la respiración celular tienen orgánulos llamados mitocondrias, que son como la central eléctrica de la celda. Los procariotas pueden utilizar la fotosíntesis o la respiración celular, pero como carecen de orgánulos complejos, producen energía de formas más sencillas. Este artículo asume la existencia de tales orgánulos, ya que algunos procariotas ni siquiera hacen uso de la cadena de transporte de electrones. Es decir, puede asumir que esta discusión se refiere a las células eucariotas (es decir, las de plantas, animales y hongos).

En la fotosíntesis, la cadena de transporte de electrones ocurre al comienzo del proceso, pero llega al final del proceso en la respiración celular. Sin embargo, los dos no son completamente análogos. Después de todo, descomponer un compuesto no es lo mismo que galvanizar la producción de un compuesto.

Lo importante a recordar es que los organismos fotosintéticos intentan fomentar la glucosa como fuente de alimento mientras que Los organismos que utilizan la respiración celular descomponen la glucosa en ATP, que es el principal portador de energía del célula.

Es importante recordar que la fotosíntesis y la respiración celular tienen lugar en las células vegetales. A menudo, la fotosíntesis se confunde con una "versión" de la respiración celular que ocurre en otros eucariotas, pero este no es el caso.

La fotosíntesis usa la energía obtenida de la luz para liberar electrones de los pigmentos de clorofila que recolectan la luz. Las moléculas de clorofila no tienen un suministro infinito de electrones, por lo que recuperan el electrón perdido de una molécula de agua. Lo que queda son electrones e iones de hidrógeno (partículas de hidrógeno cargadas eléctricamente). El oxígeno se crea como un subproducto, por lo que se expulsa a la atmósfera.

En la respiración celular, la cadena de transporte de electrones se produce después de que la glucosa ya se ha degradado. Ocho moléculas de NADPH y dos moléculas de FADH₂ permanecer. Estas moléculas están destinadas a donar electrones e iones de hidrógeno a la cadena de transporte de electrones. El movimiento de los electrones galvaniza los iones de hidrógeno a través de la membrana de la mitocondria.

Debido a que esto forma una concentración de iones de hidrógeno en un lado, se ven obligados a regresar al interior de la mitocondria, lo que impulsa la síntesis de ATP. Al final del proceso, los electrones son aceptados por el oxígeno, que luego se une a los iones de hidrógeno para producir agua.

El paso final en la respiración celular refleja el comienzo de la fotosíntesis, que separa el agua y produce electrones, oxígeno e iones de hidrógeno. Con este conocimiento, también podría predecir que la fotosíntesis implica el movimiento de iones de hidrógeno a través de la membrana tilacoide para galvanizar la producción de ATP. Los electrones luego son aceptados por NADPH (pero no FADH₂ en la fotosíntesis). Estos compuestos entran en un proceso como el de la respiración celular a la inversa para que puedan sintetizar glucosa para el uso de energía dentro de la célula.