¿Cómo son procesos casi opuestos la respiración celular y la fotosíntesis?

La respiración celular y la fotosíntesis son procesos esencialmente opuestos. La fotosíntesis es el proceso mediante el cual los organismos producen compuestos de alta energía, el azúcar glucosa en particular, mediante la "reducción" química del dióxido de carbono (CO₂). La respiración celular, por otro lado, implica la descomposición de la glucosa y otros compuestos a través de la "oxidación" química. La fotosíntesis consume CO₂ y produce oxígeno. La respiración celular consume oxígeno y produce CO₂.

En la fotosíntesis, la energía de la luz se convierte en energía química de enlaces entre átomos que impulsan los procesos dentro de las células. La fotosíntesis surgió en organismos hace 3.500 millones de años, ha desarrollado complejos mecanismos bioquímicos y biofísicos, y hoy ocurre en plantas y organismos unicelulares. Es debido a la fotosíntesis que la atmósfera y los mares de la Tierra contienen oxígeno.

En la fotosíntesis, CO₂ y la luz solar se utilizan para producir glucosa (azúcar) y oxígeno molecular (O

En la fase de luz, la energía de la luz alimenta las reacciones que dividen el agua para liberar oxígeno. En el proceso, se forman moléculas de alta energía, ATP y NADPH. Los enlaces químicos de estos compuestos almacenan la energía. El oxígeno es un subproducto, y esta fase de la fotosíntesis es la opuesta a la fosforilación oxidativa del proceso de respiración celular, que se analiza a continuación, en el que se consume oxígeno.

La fase oscura de la fotosíntesis también se conoce como ciclo de Calvin. En esta fase, que utiliza los productos de la fase ligera, CO₂ se usa para hacer el azúcar, glucosa.

La respiración celular es la degradación bioquímica de un sustrato a través de la oxidación, donde los electrones son transferido desde el sustrato a un "aceptor de electrones", que puede ser cualquiera de una variedad de compuestos, u oxígeno átomos. Si el sustrato es un compuesto que contiene carbono y oxígeno, como glucosa, dióxido de carbono (CO₂) se produce a través de la glucólisis, la descomposición de la glucosa.

La glucólisis, que tiene lugar en el citoplasma de una célula, descompone la glucosa en piruvato, un compuesto más "oxidado". Si hay suficiente oxígeno, el piruvato se mueve hacia orgánulos especializados llamados mitocondrias. Allí, se descompone en acetato y CO₂. El co₂ en lanzamiento. El acetato entra en un sistema de reacción conocido como ciclo de Krebs.

En el ciclo de Krebs, el acetato se descompone aún más para que los átomos de carbono restantes se liberen como CO₂. Esto es opuesto a un aspecto de la fotosíntesis, la unión de los carbonos del CO₂ juntos para hacer azúcar. Además de CO₂, el ciclo de Krebs y la glucólisis utilizan la energía de los enlaces químicos de los sustratos (como la glucosa) para formar compuestos de alta energía como el ATP y el GTP, que utilizan los sistemas celulares. También se producen compuestos reducidos de alta energía: NADH y FADH2. Estos compuestos son el medio por el cual los electrones, que contienen la energía derivada inicialmente de glucosa u otro compuesto alimenticio, se transfieren al siguiente proceso, llamado transporte de electrones cadena.

En la cadena de transporte de electrones, que en las células animales se encuentra principalmente en las membranas internas de las mitocondrias, productos reducidos como NADH y FADH2 se utilizan para crear un gradiente de protones, un desequilibrio en la concentración de átomos de hidrógeno no apareados en un lado del membrana vs. el otro. El gradiente de protones, a su vez, impulsa la producción de más ATP, en un proceso llamado fosforilación oxidativa.

En general, la fotosíntesis implica la activación de electrones por la energía de la luz para reducir (agregar electrones al) CO2 para construir un compuesto más grande (glucosa), produciendo oxígeno como subproducto. La respiración celular, por otro lado, implica quitar electrones de un sustrato (glucosa, por ejemplo), que es para digamos oxidación, y en el proceso el sustrato se degrada de modo que sus átomos de carbono se liberan como CO2, mientras que el oxígeno es consumado. Por tanto, la fotosíntesis y la respiración celular son procesos bioquímicos casi opuestos.