3.5 Organismos autótrofos y heterótrofos

Los organismos autótrofos son seres que pueden producir su propio alimento utilizando luz (fotosíntesis) o energía química (quimiosíntesis), por lo que son conocidos como seres productores. Los heterótrofos no pueden sintetizar su propio alimento y se alimentan de otros organismos, como plantas y animales, y por eso son conocidos como seres consumidores.

	Organismos autótrofos	Organismos heterótrofos
Definición	Organismos capaces de producir su propio alimento por medio de la fotosíntesis, o de la quimiosíntesis.	Organismos incapaces de producir su propio alimento a partir de fuentes inorgánicas y dependen de otros organismos de la cadena alimenticia.
Produce su propia comida	Sí.	No.
Nivel en la cadena alimenticia	Productor.	Consumidor primario, secundario y terciario.
Tipos	Fotosintética; Quimiosintética.	Carnívoros; Herbívoros; Omnívoros; Hematófagos; Ictiófagos; Coprófagos; Ornitófagos; Insectívoros; Carroñeros; Planctívoros.
Qué comen	Producen su propia comida a través de la luz o la energía química.	Comen otros organismos (plantas o animales) para obtener proteínas y energía.
Ejemplos	Plantas, algas y algunas bacterias.	Buey, conejo (herbívoros), seres humanos, cerdo (omnívoros), león, caimán (carnívoros).

Producción de energía de los organismos autótrofos


Los autótrofos producen su propia energía por medio de uno de los dos siguientes métodos:
Fotosíntesis
Los seres fotosintéticos utilizan la energía del sol para convertir agua y dióxido de carbono en glucosa. La glucosa suministra energía a las plantas y se utiliza para fabricar celulosa, que a su vez se utiliza para construir las paredes celulares. Ejemplo: plantas, algas, fitoplancton y algunas bacterias.

Las plantas carnívoras utilizan la fotosíntesis para producir energía, pero dependen de otros organismos para obtener nutrientes como nitrógeno, potasio y fósforo. Por lo tanto, estas plantas son autotróficas, con complementación heterotrófica.

Quimiosíntesis
Los seres quimiosintéticos utilizan la energía de las reacciones químicas para producir alimentos. Las reacciones químicas son normalmente entre sulfuro de hidrógeno o metano con oxígeno. El dióxido de carbono es la principal fuente de carbono para los quimiótrofos.

Algunos ejemplos de seres quimiosintéticos son: bacterias encontradas dentro de volcanes activos, microorganismos encontrados en fuentes hidrotermales, en el fondo del mar o en fuentes de agua caliente.

Obtención de energía por los organismos heterótrofos


Los heterótrofos sobreviven alimentándose de otros organismos de la cadena alimenticia, como plantas o animales. Los seres herbívoros son llamados consumidores primarios, por alimentarse directamente de los productores. Los carnívoros son los consumidores secundarios, por alimentarse de los herbívoros.

Además de estos dos tipos principales, los organismos heterotróficos también pueden ser clasificados como:

Omnívoros: Se alimentan tanto de carne como de vegetales. Ejemplo: seres humanos, osos, cerdos;

Hematófagos: Se alimentan de la sangre de otros seres. Ejemplo: piojo, chinche, zancudo;

Ornitofagos: Se alimentan de la carne de aves. Ejemplo: halcón peregrino;

Ictiófagos: Se alimentan de peces. Ejemplos: león marino, águila pescadora;

Coprófagos: Se alimentan de las heces de otros animales. Ejemplo: Escarabajos y algunas especies de moscas;

Insectívoros: Se alimentan de insectos. Ejemplo: sapos;

Carroñeros: Se alimentan de desechos orgánicos, ya sea de origen vegetal o animal. Ejemplo: zopilote, hiena;

Planctívoros: Se alimentan de plancton. Ejemplo: Raya.

3.4 Fotosíntesis y respiración en el ciclo del carbono

El carbono es un elemento extremadamente común en la Tierra y se puede encontrar en las cuatro esferas mayores del planeta: la biosfera, la atmósfera, la hidrosfera, y la litosfera. El carbono existe en las partes vivas y no vivas del planeta, como un componente de los organismos, los gases atmosféricos, el agua y las rocas. El carbono contenido en cualquiera de las esferas del planeta no permanece ahí para siempre. En cambio, se mueve de una esfera a otra en un proceso continuo conocido como el ciclo del carbono. El ciclo del carbono es muy importante porque influye los procesos cruciales de la vida como la fotosíntesis y la respiración, contribuye a la formación de los combustibles fósiles e impacta el clima de la Tierra.

Fue descubierto por los científicos europeos Joseph Priestley y Antoine Lavoisier, y junto al del agua y del nitrógeno, forma parte de los ciclos que permiten la sostenibilidad de la vida en nuestro planeta.

Dado que el carbono (C) es un elemento clave para la vida y para la mayoría de los compuestos orgánicos conocidos, se encuentra involucrado en numerosas sustancias de origen orgánico (e inorgánico), en una transmisión continua que permite su reutilización y reciclaje, sosteniendo los niveles de dicho elemento en un balance global.

El carbono en el mundo existe en distintas formas y ámbitos: en las reservas minerales de carbono bajo tierra, en forma de carbono inorgánico disuelto en el agua del mar, en el dióxido de carbono en la atmósfera (producto de emisiones volcánicas o de la respiración de los seres vivientes), en los procesos de descomposición de la materia orgánica en pantanos y otros terrenos.

A grandes rasgos, las reservas de carbono son: el carbono atmosférico, el contenido en el cuerpo de los seres vivos en la biósfera (incluidos los seres marinos y acuáticos), el carbono disuelto en el agua del mar y depositado en el fondo de los océanos, y los depósitos minerales de la corteza terrestre, incluidos los depósitos de petróleo y otros hidrocarburos.

Las rutas de intercambio entre esos depósitos son:Los procesos de fermentación y descomposición. Los grandes depósitos de materia orgánica son ricos en carbono y en organismos que viven de la descomposición y transformación de dicha materia, obteniendo energía a cambio y liberando gases a la atmósfera como el metano (CH4) o el CO2.

La respiración y la fotosíntesis. Junto con otros procesos bióticos metabólicos, estos procesos liberan y capturan respectivamente dióxido de carbono de la atmósfera, como subproducto o insumo de sus rutas bioquímicas. El carbono del CO2 se absorbe por las plantas y se libera junto con vapor de agua durante la respiración animal.

El intercambio gaseoso oceánico. El agua de los océanos se evapora por la acción del sol, como lo establece el ciclo hídrico. En dicho proceso, el vapor de agua producido y liberado a la atmósfera también propicia el intercambio de gases entre la atmósfera y el océano, lo que permite que el carbono se disuelva en el agua, donde es fijado por el plancton fotosintético.

Los procesos de sedimentación. Tanto en la tierra como en el mar, el excedente de carbono en la materia orgánica en descomposición, que no es captado y procesado por las formas de vida descomponedoras, va a apilarse y sedimentar en el fondo de los océanos o en las diversas capas de la corteza terrestre, donde forma fósiles, depósitos de hidrocarburos o sedimentos reactivos.

La combustión natural o por mano de la humanidad. Los procesos industriales humanos y los incendios forestales espontáneos deben ser tomados en cuenta en el ciclo del carbono, ya que son responsables del incremento anual de carbono en la atmósfera, en forma de gases de invernadero. Esto se debe a la quema de combustibles fósiles, a la liberación de gases orgánicos producto de la industria humana, o a las eventuales emisiones naturales volcánicas.

Todos estos procesos se dan al mismo tiempo y constituyen un ciclo de balance delicado, que permite al carbono circular en distintos entornos y como parte de sustancias de muy distinta índole. Una interrupción de este circuito significa el empobrecimiento de numerosos ámbitos vitales y, posiblemente, el fin de la vida tal y como la conocemos.

Alteraciones Humanas

Hay fluctuaciones naturales en el ciclo del carbono, pero los seres humanos han cambiado los flujos del carbono a un ritmo no natural. Los cambios mayores causados por los humanos resultan en un aumento de dióxido de carbono (CO2) and metano (CH4) en la atmósfera. La fuente más grande de este cambio es producido por el consumo de combustibles fósiles, pero otras acciones como la deforestación, la fabricación de cemento, la ganadería y la cultivación del arroz también contribuyen a este cambio en el ciclo del carbono.

Los seres humanos utilizan los combustibles fósiles como el petróleo, carbón de piedra y gas natural para una variedad de propósitos, incluyendo marchando nuestros vehículos, produciendo la electricidad, calentando y enfriando nuestros edificios, y haciendo productos como los plásticos. Los combustibles fósiles están formados a través de millones de años de los materiales enterrados de los animales y plantas que están sometidos a cambios dramáticos a causa de las temperaturas y presiones que se encuentra a diferentes profundidades. En general, el carbón de piedra está derivado principalmente de la materia de las plantas terrestres, mientras que el petróleo está derivado principalmente de los animales y plantas marinos microscopios. Cuando los combustibles fósiles se están quemados, se toma carbono que estaba guardado bajo tierra por muchos años y se traslada a la atmósfera.

La deforestación causa que el carbono se suelta hacia la atmósfera por varios modos. Primero, los árboles que están tallados muchas veces están quemados luego, lo que suelta inmediatamente el carbono dentro de los árboles hacia la atmósfera. Segundo, la deforestación impacta tanto la temperatura y la estabilidad del suelo. Así que los suelos contienen una cantidad significativa de carbono, los cambios que afectan al suelo pueden afectar el carbono guardado en el suelo. La deforestación resulta en un aumento en la erosión del suelo porque los árboles ya no estabilizan el suelo. El suelo erosionado y el carbono que contiene frecuentemente terminan en los ríos y arroyos y eventualmente en los océanos, llevando carbono de la tierra a la hidrosfera. Los suelos en los áreas deforestados no están erosionados solamente por la falta de árboles, sino que muchas veces están cultivados también. La cultivación revuelve el suelo, soltando el gas dióxido de carbono en el suelo hacia la atmósfera. Después de la deforestación, la temperatura del suelo aumenta porque el suelo ya no está cubierto con el follaje. Un aumento en la temperatura del suelo causa un aumento en la medida de la descomposición por las bacterias, lo cual resulta en un aumento en carbono liberado hacia la atmósfera.

El proceso de fabricar el cemento libera el gas dióxido de carbono hacia la atmósfera. Para hacer el cemento, se calienta el carbono de calcio en un horno para producir la cal y el dióxido de carbono. La cal está incorporada con otras materias para hacer el cemento, pero el dióxido de carbono está soltado a la atmósfera. En los Estados Unidos, este proceso libera aproximadamente 7 a 10 millones de toneladas métricas de carbono al año. Aunque no es uno de los contribuyentes mayores a las emisiones de dióxido de carbono, la fabricación del cemento es una fuente significante y creciente de las emisiones de carbono por todo el mundo.

La ganadería y la cultivación del arroz liberan el gas metano a la atmósfera. Arrozales inundados son considerados uno de las fuentes mayores de la emisión de metano. Cuando se hunden los arrozales, la materia orgánica debajo del agua se descompone y libera metano. When rice paddies are flooded, the underwater organic matter undergoes decomposition and methane is released. Esto también ocurre en los pantanos. La ganadería también contribuye una porción significativa a las emisiones de metano. Los eructos y la flatulencia de los ganados liberan metano porque la bacteria en los estómagos de los animales digiere la comida y se convierte una parte al gas metano. La ganadería así como la cultivación de arroz está en aumento mundialmente y por eso estas fuentes de los gases invernaderos se está convirtiendo cada vez en más de una preocupación. Las emisiones de metano son especialmente desconcertantes porque el metano es un gas invernadero mucho más fuerte que el dióxido de carbono, así que cada molécula de metano se calienta la Tierra sustancialmente más que cada molécula de dióxido de carbono.

Así que el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4) son gases invernaderos que ayudan a controlar la temperatura del planeta, los aumentos inducidos por los humanos de los niveles del carbono atmosférico resultan en una variedad de cambios climáticos por nuestro planeta. Estos cambios incluyen aumentos en la temperatura, subidas de los niveles del mar, cambios en la distribución de la lluvia, más tormentas y extinciones de los organismos. Un entendimiento del ciclo del carbono es especialmente importante en este momento de la historia humana por las alteraciones dramáticas y consecuenciales estamos haciendo al ciclo.

Muchas personas están tomando varias medidas para tratar de detener el cambio climático mundial. Están tratando de disminuir la cantidad de carbono emitido a la atmósfera y sacar el carbono de la atmósfera para guardarlo en otro lugar. Algunas de las maneras para disminuir la cantidad de carbono emitido a la atmósfera incluyen conducir menos, utilizar electrodomésticos más eficientes, cambiar a la energía solar o eólica y capturar el carbono de las plantas de energía y otros fuentes estacionarios y inyectándolo bajo tierra para guardarlo. Esto se llama la captura y secuestración del carbono, y la gente ha utilizado esta técnica en los campos de petróleo por mucho tiempo. Actualmente los científicos están estudiando métodos de captura y secuestración del carbono para determinar si la técnica se puede implementar a una escala grande para ayudar a detener el cambio climático mundial. Mitigando el cambio climático a través de sacar el carbono de la atmósfera se puede lograr utilizando diferentes métodos. Simplemente sembrando los árboles saca carbono de la atmósfera porque las plantas utilizan el carbono de la atmósfera para hacer la fotosíntesis. Otras maneras para sacar el dióxido de carbono de la atmósfera incluyen capturando el gas dióxido de carbono y convirtiéndolo a un combustible útil. Este es una área de estudio continuo, y aunque actualmente hay muchas opciones viables para disminuir la cantidad de carbono en la atmósfera, el futuro puede tener otras posibilidades también.

3.3 Respiración aerobia y anaerobia

Como ya lo mencionamos en el capítulo anterior, hubo un tiempo donde la Tierra no tenía oxígeno en su atmósfera, por lo que las células realizan su respiración sin usar oxígeno. Y después de que la Tierra cambi´y ya había oxígeno en abundancia, las células evolucionarion y aprendieron a usar este oxígeno en su respiración.

La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que proporciona energía aprovechable por la célula (principalmente en forma de ATP).

Por lo que las células pueden llevar a cabo, los dos tipo de respiración

La respiración anaerobia

Es la que NO requiere oxígeno en su proceso respiratorio.

El aceptor final de electros enes una molécula inorgánica distinta del oxígeno. Es un tipo de metabolismo muy común en muchos microorganismos, especialmente procariotas. No debe confundirse con la fermentación, proceso también anaeróbico, pero en el que no interviene nada parecido a una cadena transportadora de electrones.

En algunas bacterias o arqueas, el resultado de la respiración anaeróbica depende del compuesto utilizado. Por ejemplo, si el aceptor es el sulfato, se forma hidrógeno de azufre; si el aceptor es el dióxido de carbono se forma metano.

En los seres humanos y los animales, la glucosa se transforma en ácido láctico. En las levaduras y las plantas, la glucosa se transforma en etanol y dióxido de carbono.

Este tipo de respiración está compuesta por dos subprocesos:

1. La glucólisis

Es el proceso en el cual se convierte la glucosa (carbohidratos) en otro tipo de molécula llamada "piruvato" y de este proceso se obtienen 2 moléculas de ATP.

2. La fermentación (Lactica o alcoholica)

La fermentación es el proceso que convierte el piruvato en ácido láctico o en alcohol.

Fermentación alcohólica. Es un proceso llevado a cabo por las levaduras principalmente, en el que a partir de ciertos azúcares, se produce una cantidad de alcohol etanol, dióxido de carbono y ATP. Este es el proceso empleado para producir las bebidas alcohólicas.

Fermentación acética. Propia de las bacterias del género Acetobacter, transforma el alcohol etílico en ácido acético, o sea, el alcohol en vinagre. Es, no obstante, un proceso aeróbico, por lo que puede darse en los vinos expuestos al aire.

Fermentación láctica. Consiste en una oxidación parcial de la glucosa, llevada a cabo por bacterias lácticas o por las células musculares animales (cuando se quedan sin oxígeno para respirar). Este proceso genera ATP pero produce ácido láctico como subproducto, lo cual produce al acumularse, la sensación dolorosa de fatiga muscular.

La respiración aerobica
Es aquella que utiliza oxígeno en su proceso respiratorio. La respiración celular se produce en dos etapas sucesivas y está compuesta de 2 subproceso:

1. El ciclo de Krebs

Tiene lugar en la matriz mitocondrial, que contiene todas las enzimas, agua, fosfatos y otras moléculas necesarias para la respiración. Consta de ocho reacciones químicas en las que, a partir del acetil-coenzima A procedente de reacciones de oxidación de distintas moléculas (ácido pirúvico especialmente, ácidos grasos y aminoácidos) se obtiene ATP, CO2 y otras moléculas con poder reductor (NADH y el FADH2).

2. La cadena de electreones

Las moléculas con poder reductor obtenidas en el ciclo de Krebs, el NADH y el FADH2, entran en la cadena transportadora de electrones o cadena respiratoria, donde los electrones van pasando de una molécula reducida a otra oxidada hasta llegar al aceptor final, que es el oxígeno, que se reducirá formando agua. La energía que se obtiene en este proceso, llamado fosforilación oxidativa, se invierte en la síntesis de ATP y se explica por la hipótesis quimiosmótica de Mitchell. Por cada NADH que entre en la cadena se obtendrán tres ATP, y por cada FADH2 dos ATP.

NADH → 3 ATP

FADH2 → 2 ATP

La cadena respiratoria ocurre en las crestas mitocondriales, donde se encuentran las enzimas específicas, que están agrupadas de tal modo que facilitan el acoplamiento energético y la transferencia de electrones. Para este proceso es indispensable la presencia de oxígeno en la célula.

En las células procariotas aerobias, la respiración celular se produce en el citoplasma y los mesosomas.

Al terminar estos subprocesos, la respiración aerónica libera como productos de desecho, agua y bióxido de carbono y genera 34 o 36 moléculas energeticas de ATP

3.2 Respiración celular

Se conoce como respiración aerobia o respiración aeróbica a una serie de reacciones metabólicas que tienen lugar dentro de las células de los seres vivos, a través de los cuales se obtiene energía química a partir de la descomposición de moléculas orgánicas (respiración celular).

Se trata de un proceso complejo de obtención de energía, que consume glucosa (C6H12O6) como combustible y oxígeno como receptor final de electrones (oxidante) en reacción con ácido pirúvico (C3H4O3). Se obtiene así dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y numerosas cantidades de Adenosíntrifosfato (ATP), la molécula de la energía bioquímica por excelencia.

Este proceso es típico de los eucariontes y de ciertas formas de bacteria, y ocurre según la siguiente fórmula: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP.

Las aves emplean sus pulmones para obtener el oxígeno del aire.

Algunos ejemplos de respiración aerobia son:El metabolismo de los seres humanos, reptiles, aves y mamíferos en su totalidad, que emplean sus pulmones para obtener el oxígeno del aire.

El metabolismo de los peces y otros seres acuáticos, que poseen branquias para obtener el oxígeno del agua.

El metabolismo de los insectos, que incorporan el oxígeno del aire a través de una serie de tráqueas a lo largo de su cuerpo. Otro caso son los gusanos y lombrices, que hacen lo mismo por la piel (respiración cutánea).
Etapas de la respiración aerobia

La respiración aeróbica es un proceso complejo que involucra una serie de etapas en una reacción química prolongada. Dichas etapas son:

Glucólisis. El paso inicial de la respiración aerobia ocurre en el citoplasma de la célula y es la oxidación de la glucosa (y del glicerol proveniente de los triglicéridos, de haberlo). Este proceso rompe los enlaces de cada molécula de este azúcar y obtiene a cambio dos moléculas de ácido pirúvico, junto a dos moléculas de ATP.

Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. Las moléculas de ácido pirúvico entran del citoplasma a la matriz de las mitocondrias (organelos energéticos de la célula), en donde son procesadas por un complejo de enzimas (piruvato deshidrogenasa) que le arrancan un átomo de carbono (descarboxilación), liberado como CO2, y luego dos átomos de hidrógeno (deshidrogenación). Como resultado, se obtienen radicales acetilo (-CO-CH3) con el que se da inicio a la siguiente fase.

Ciclo de Krebs. La última fase de la respiración ocurre en un ciclo metabólico en la matriz mitocondrial, conocido como el Ciclo de Krebs. Este inicia con el acetilo proveniente de la fase previa, sometido a oxidación para producir dos moléculas de CO2 y energía en forma de Guanosíntrifosfato (GTP) y otras moléculas reductoras utilizables.

Luego se produce una cadena de reacciones químicas que reoxidan los componentes enzimáticos reducidos en la fase anterior, haciéndolos disponibles para una nueva utilización, y obteniendo nuevo ATP en el proceso.

Esto último ocurre ya en la membrana interna de la mitocondria. Los electrones y protones liberados en el proceso son recibidos por el oxígeno que luego se reduce a agua.

3.1 La fotosíntesis como proceso de transformación y cadenas alimenticias

¿Qué es fotosíntesis?

La fotosíntesis es el proceso bioquímico mediante el cual las plantas, las algas y las bacterias fotosintéticas convierten materia inorgánica (dióxido de carbono y agua) en materia orgánica (azúcares), aprovechando la energía proveniente de la luz solar. Este es el principal mecanismo de nutrición de todos los organismos autótrofos que poseen clorofila, que es el pigmento esencial para el proceso fotosintético.

La fotosíntesis constituye uno de los mecanismos bioquímicos más importantes del planeta ya que implica la fabricación de nutrientes orgánicos que almacenan la energía lumínica proveniente del Sol en distintas moléculas útiles (carbohidratos). De hecho, el nombre de este proceso proviene de las voces griegas foto, “luz”, y synthesis, “composición”.

Después de la fotosíntesis, las moléculas orgánicas sintetizadas pueden ser empleadas como fuente de energía química para sostener procesos vitales, como la respiración celular y otras reacciones que forman parte del metabolismo de los seres vivos.

Para llevar a cabo la fotosíntesis, se requiere de la presencia de clorofila, un pigmento sensible a la luz solar, que les confiere a las plantas y las algas su coloración verde característica. Este pigmento se encuentra en los cloroplastos, organelas celulares de diverso tamaño que son propias de las células vegetales, especialmente las células foliares (de las hojas). Los cloroplastos contienen un conjunto de proteínas y enzimas que permiten el desarrollo de las complejas reacciones que forman parte del proceso fotosintético.

El proceso de fotosíntesis es fundamental para el ecosistema y para la vida tal y como los conocemos, dado que permite la creación y circulación de la materia orgánica y la fijación de materia inorgánica. Además, durante la fotosíntesis oxigénica se produce el oxígeno que necesita la mayor parte de los seres vivos para su respiración.

Características de la fotosíntesis

En las plantas y algas, la fotosíntesis se lleva a cabo en organelas llamadas cloroplastos.

A grandes rasgos, la fotosíntesis se caracteriza por lo siguiente:Es un proceso bioquímico de aprovechamiento de la luz solar para la obtención de compuestos orgánicos, o sea, de síntesis de nutrientes a partir de elementos inorgánicos como el agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2).

Puede ser realizada por diversos organismos autótrofos, siempre y cuando tengan pigmentos fotosintéticos (el más importante es la clorofila). Es el proceso de nutrición de las plantas (tanto terrestres como acuáticas), las algas, el fitoplancton, las bacterias fotosintéticas. Algunos pocos animales son capaces de realizar fotosíntesis, entre ellos la babosa marina Elysia chlorotica y la salamandra moteada Ambystoma maculatum (esta última lo hace gracias a la simbiosis con un alga).

En las plantas y las algas, la fotosíntesis se lleva a cabo en organelas especializadas llamadas cloroplastos, en los que se encuentra la clorofila. Las bacterias fotosintéticas también poseen clorofila (u otros pigmentos análogos), pero no tienen cloroplastos.

Existen dos tipos de fotosíntesis, según la sustancia utilizada para fijar el carbono proveniente del dióxido de carbono (CO2). La fotosíntesis oxigénica utiliza agua (H2O) y produce oxígeno (O2), que es liberado al medio circundante. 

Desde la Antigua Grecia ya se postulaba la relación existente entre la luz solar y las plantas. Sin embargo, los avances en el estudio y la comprensión de la fotosíntesis comenzaron a cobrar importancia gracias a los aportes de un conjunto sucesivo de científicos del siglo XVIII, XIX y XX. Por ejemplo, el primero en demostrar la generación de oxígeno en los vegetales fue el clérigo inglés Joseph Priestley (1732-1804) y el primero en formular la ecuación básica de la fotosíntesis fue el botánico alemán Ferdinand Sachs (1832-1897). Más adelante, el bioquímico norteamericano Melvin Calvin (1911-1997), realizó otro enorme aporte, esclareciendo el ciclo de Calvin (una de las fases de la fotosíntesis), lo que le valió el Premio Nobel de Química en 1961.

Ecuación de la fotosíntesis

La ecuación general de la fotosíntesis oxigénica es la siguiente:



La forma correcta de formular esta ecuación químicamente, es decir, la ecuación balanceada de esta reacción, es la siguiente:

Fases de la fotosíntesis

La etapa fotoquímica de la fotosíntesis se produce en presencia de luz solar.

La fotosíntesis como proceso químico ocurre en dos etapas diferenciadas: la etapa luminosa (o lumínica) y la etapa oscura, llamadas así porque solo en la primera interviene directamente la presencia de luz solar (lo cual no significa que la segunda ocurra necesariamente en la oscuridad).

Etapa luminosa o fotoquímica. 

Durante esta fase se dan las reacciones dependientes de la luz en el interior de la planta, es decir, la planta capta la energía solar por medio de la clorofila y la utiliza para producir ATP y NADPH. Todo empieza cuando la molécula de clorofila entra en contacto con la radiación solar y los electrones de sus capas exteriores son excitados, lo que genera una cadena de transporte de electrones (semejante a la electricidad), que es aprovechada para la síntesis de ATP (adenosín trifosfato) y NADPH (nicotín adenín dinucleótido fosfato). 

La ruptura de una molécula de agua en un proceso llamado “fotólisis” permite que una molécula de clorofila recupere el electrón que perdió al ser excitada (se requiere la excitación de varias moléculas de clorofila para llevar a cabo la fase luminosa). Como resultado de la fotólisis de dos moléculas de agua, se produce una molécula de oxígeno que es liberada a la atmósfera como subproducto de esta fase de la fotosíntesis.

Etapa oscura o sintética. 

Durante esta fase, que tiene lugar en la matriz o estroma de los cloroplastos, la planta utiliza dióxido de carbono y aprovecha las moléculas generadas durante la etapa previa (energía química) para sintetizar sustancias orgánicas a través de un circuito de reacciones químicas muy complejas conocido como el Ciclo de Calvin-Benson. 

Durante este ciclo, y mediante la intervención de diferentes enzimas, el ATP y el NADPH previamente formados, se sintetiza glucosa a partir del dióxido de carbono que la planta toma de la atmósfera. La incorporación del dióxido de carbono en compuestos orgánicos se conoce como fijación del carbono.

Importancia de la fotosíntesisLa fotosíntesis libera oxígeno en la atmósfera y en el agua.

La fotosíntesis es un proceso vital y central en la biosfera debido a múltiples razones. La primera y más evidente es que produce oxígeno (O2), un gas indispensable para la respiración tanto en el agua como en el aire. Sin plantas, la mayoría de los seres vivos (incluyendo el ser humano) sencillamente no podrían sobrevivir.

Por otro lado, al absorberlo del medio circundante, las plantas fijan el dióxido de carbono (CO2) convirtiéndolo en materia orgánica. Este gas, que exhalamos al respirar, es potencialmente tóxico si no se mantiene dentro de ciertos límites.

Debido a que las plantas utilizan el dióxido de carbono para fabricar su propio alimento, la disminución de la vida vegetal en el planeta incide en el aumento de este gas en la atmósfera, donde funciona como un agente del calentamiento global. Por ejemplo, el CO2 actúa como un gas de efecto invernadero, impidiendo que el exceso de calor que llega a la Tierra se irradie hacia afuera de la atmósfera. Se estima que cada año los organismos fotosintéticos fijan como sustancias orgánicas alrededor de 100.000 millones de toneladas de carbono.

El discurso de esta profesora de Marchena sobre la mala educación de los alumnos (y padres) que se ha hecho viral

Eva María Romero Valderas es una profesora de un colegio de Marchena, España, que escribió una carta cansada por "la mala educación" de los alumnos y la misiva se volvió real.

El texto fue publicado por el diario La Voz de Marchena. Allí la mujer asegura estar cansada del "proteccionismo de los padres, que quieren que sus hijos aprueben sin esfuerzo".

"A mí me gusta enseñar y transmitir. Me gusta el trato con los alumnos, los quiero y animo. Me considero un motor social de cambio, una fuerza generatriz. No soy un burro de carga dispuesto a aguantar hasta que reviente", escribió.

EL TEXTO COMPLETO

Vayan por delante dos premisas:

1ª: No tengo nada en contra del Equipo directivo. Esto que voy a decir a continuación no es producto de una situación puntual que deba resolverse con una modificación del Plan de Centro ni nada parecido. Sí quiero que conste en acta.

2ª: Esto que voy a hacer ahora se llama arenga: discurso militar para enardecer a las tropas antes de entrar a la batalla.

¡Ya estoy harta!

Ya está bien señores, de seguir aguantando.

Yo no estoy aquí para aguantar, y utilizo las palabras textuales que un padre me dijo por teléfono cuando lo llamé para que corrigiera la actitud de su hija, que no me dejaba hacer mi trabajo.

A mí, que yo sepa, me pagan para enseñar, no por aguantar.

Harta de la sociedad, que encumbra a seres que presumen de su ignorancia, que valora a un futbolista o a un ‘nini’ más que a una persona con estudios, respetuosa y educada. De los programas de televisión, que presentan como modélicos a aquellos que sin estudios y sin sacrificio alguno se han colocado ganando un sueldazo por criticar, acostarse con, comprar en…
Estoy harta de aguantar la mala educación con la que llegan, cada vez en mayor porcentaje, los niños al Instituto. La falta de consideración, no digo ya de respeto, hacia mi persona cuando entro en las clases, que parece como si entrara el viento por la ventana.

Harta del proteccionismo de los padres, que quieren que sus hijos aprueben sin esfuerzo y sin sufrir, sin traumas…De la falta de valoración del esfuerzo que sí hacemos nosotros.
Harta de la Administración, que cambia las leyes y la normativa que rige en mi trabajo sin preguntarme qué opino y sin darme formación para hacer bien mi nuevo trabajo. Que me coloca dos horas más en el horario lectivo y me explota laboralmente, porque yo, en los últimos años, lo único que hago es trabajar, trabajar como una posesa. Ya, hasta mis hijos me lo dicen.
Ahora dicen que nos van a devolver esas horas, ¿sabéis donde nos la van a devolver? En el horario irregular que dedicamos en casa, el que nadie ve. Yo tardo cinco horas en corregir 30 exámenes de 1º de Bachillerato, entonces ¿ya esa semana no doy ni una hora más en casa, no? Ya no programo, no preparo mis exámenes, no me actualizo para utilizar la Tablet (que me he comprado de mi bolsillo para trabajar mejor), ni para saber utilizar la plataforma digital del Centro, no relleno informes de faltas, no redacto actas…y un largo etcétera de tareas invisibles.

El colmo es que algunos de nosotros nos hemos planteado pedir reducción de jornada, cobrando menos, para hacer bien nuestro trabajo. Pero, ¿adónde vamos a llegar? ¿En qué trabajo se hace eso? ¿Dónde se ha visto renunciar a tu salario para dormir con la conciencia tranquila? Esto no pasa en ningún lado.

Y encima de todo hay que aguantar “¡Qué bien viven los maestros!” Porque para la sociedad somos unos privilegiados que “no damos un palo al agua”.

Las 67 propuestas de mejora de la Educación famosas no vienen sino a machacarnos todavía más. ¿Qué vamos a hacer cuando a un alumno no lo podamos expulsar unos días por mal comportamiento? Además, tampoco está bien visto que lo pongamos a barrer o hacer tareas para la comunidad…el padre no quiere que humillemos a su hijo. Pues yo creo que debemos imbuirnos de la gracia del Juez Calatayud. Autoridad somos igual que él. Ejerzamos nuestra autoridad, es lo único que la ley nos reconoce, hagámosla efectiva.

Tenemos que hacernos oír, actuar como colectivo, no irnos quejando por los rincones, a escondidas, que parece que nos da vergüenza. Así no se nos oye fuera. Gritemos nuestro inconformismo, no podemos seguir así, exijamos nuestros derechos como trabajadores, que parece que todo el mundo tiene derechos menos nosotros.

Enseñamos a nuestros alumnos por ser críticos, mentes libre pensadoras que puedan elegir y discriminar lo que les conviene de lo que no, y nosotros somos los primeros aborregados, no hacemos nada, seguimos agachando la testuz para que el yugo nos caiga con más fuerza.

Yo así no aguanto más, vosotros haced lo que queráis. Llevo 19 años en la docencia, tengo 45, a lo mejor es mi crisis de la mediana edad...pero, si algo me han dado los años es valor, no tengo miedo, y, como me aprieten más el tornillo, saltaré como un resorte. Solo quiero avisar: de aquí en adelante no pienso quedarme callada ‘por educación’. Contestaré en el mismo tono y con la misma contundencia que se me trate.

A mí me gusta enseñar y transmitir. Me gusta el trato con los alumnos, los quiero y animo. Me considero un motor social de cambio, una fuerza generatriz. No soy un burro de carga dispuesto a aguantar hasta que reviente.

2.1 Ciencia y tecnología en la interacción ser humano-naturaleza

Ciencia y tecnología están íntimamente relacionadas de manera que se apoyan mutuamente en los descubrimientos y avances científicos y tecnológicos. Tanto la ciencia como la tecnología son producto del conocimiento humano, del cúmulo de saberes organizados y sistematizados en continua creación; ambas se construyen a partir de la búsqueda de soluciones a diversos problemas.

LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA Y LAS NECESIDADES DEL SER HUMANO
Hace aproximadamente 8 a 10 mil años, el ser humano descubrió la agricultura y se hizo sedentario, comenzó así una de las primeras revoluciones tecnológicas: la domesticación de plantas y animales, que generó el surgimiento de la agricultura y la ganadería. A ésta se le llama la primera revolución tecnología.

CIENCIA Y TECNOLOGÍA PARA CONSERVAR LA SALUD
Gracias a los descubrimientos científicos y al desarrollar tecnológico, que han jugado un papel muy importante en el diagnóstico y tratamiento de las enfermedades, los médicos cuentan con diversos aparatos y técnicas que permiten ver el interior del cuerpo humano, entre ellos los rayos x, la resonancia magnética y la endoscopia de fibra óptica.

Se denomina biotecnología al uso de células vivas para la producción y la optimización de medicamentos, alimentos y otros productos de utilidad para el ser humano. La noción también refiere al estudio de esta técnica y a sus aplicaciones.

Puede decirse que la biotecnología está centrada en el análisis de los organismos con vida para, a través de la tecnología, aprovechar sus recursos y capacidades. La industria farmacéutica, la agricultura y la producción alimentaria son algunos de los campos que apelan a la biotecnología para mejorar su oferta.

Dicho de otro modo, la biotecnología consiste en aplicar los conocimientos de la ingeniería y de otras ciencias para usar agentes biológicos en el tratamiento de recursos orgánicos o, incluso, inorgánicos. Esto permite obtener o modificar diferentes tipos de productos.

Es posible diferenciar entre distintas clases de biotecnología. Cuando se aplica a la producción agrícola, se habla de biotecnología verde (que permite el desarrollo de plantas transgénicas, por ejemplo). La biotecnología roja, por su parte, se utiliza en la medicina (como cuando se generan vacunas o antibióticos a partir de microorganismos).

La biotecnología azul supone la aplicación de esta disciplina en un ambiente acuático, mientras que la biotecnología blanca está vinculada a la industria en general.

Existen numerosos procesos que pueden llevarse a cabo gracias a la biotecnología. La biodegradación consiste en la utilización de microorganismos para la descomposición de una sustancia. La biorremediación, por otro lado, supone la utilización de estos organismos para recuperar un lugar cuyas condiciones naturales fueron afectadas por la contaminación o por otro factor.

Ventajas de la biotecnología

Una de las principales ventajas de la biotecnología es que permite obtener un mayor rendimiento de los cultivos. Esto se debe a que el uso de organismos modificados genéticamente les aporta un nivel superior de nutrición sin aumentar los recursos, y el resultado es una disminución en las probabilidades de pérdidas a causa de plagas o enfermedades, dos factores que suelen arruinar muchas cosechas al año.

Otra de las ventajas es una marcada disminución en el uso de plaguicidas, algo que tiene lugar de forma natural como consecuencia lógica de la modificación genética de un organismo para volverlo más resistente a una plaga en particular. Esto no sólo representa un ahorros de dinero y recursos, sino también una reducción de los riesgos asociados a los plaguicidas.

Los alimentos fabricados haciendo uso de la biotecnología poseen un valor nutricional mayor que los demás, gracias a la posibilidad de agregarles proteínas y vitaminas, además de disminuir las proporciones de toxinas y alergenos naturales. Asimismo, es digna de ser mencionada la versatilidad de estos cultivos, que pueden llevarse a cabo en un abanico de condiciones más amplio y, por lo tanto, son más aptos para los países menos favorecidos.

Desventajas de la biotecnología

A pesar de que en un primer momento el concepto de biotecnología y todas sus aplicaciones puedan tener un gran atractivo, también acarrean ciertas desventajas. Una de las consecuencias negativas de su uso para aumentar el rendimiento de los cultivos es la reducción de mano de obra, un problema que lleva décadas azotando a millones de trabajadores y oponiéndolos a la mecanización de los procesos industriales.

Por otra parte, dado que el acceso a las tecnologías relacionadas con este tipo de producción exige grandes sumas de dinero, además de terrenos que reúnan ciertas condiciones bien específicas, los agricultores de bajos recursos no pueden competir con las grandes compañías, y esto suma aún más desempleo.

Desde un punto de vista meramente biológico, la transferencia de toxinas de un organismo a otro puede dar lugar al surgimiento de toxinas nuevas, entre otros fenómenos que pueden derivar en reacciones alérgicas.