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Explicación

Tres reacciones de los seres vivos

Las ecuaciones de palabras dicen qué sustancias reaccionan y cuáles se forman, sin fórmulas:

Fotosíntesis (en las hojas de las plantas, las algas y algunas bacterias, con la energía de la luz y gracias a la clorofila): $\text{dióxido de carbono} + \text{agua} \xrightarrow{\text{luz}} \text{glucosa} + \text{oxígeno}$

Respiración celular (en las células de casi todos los seres vivos, también en las de las plantas, de día y de noche): $\text{glucosa} + \text{oxígeno} \rightarrow \text{dióxido de carbono} + \text{agua} + \text{energía}$

Fermentación alcohólica (levaduras, sin oxígeno): $\text{glucosa} \rightarrow \text{etanol (alcohol)} + \text{dióxido de carbono}$

Con fórmulas (la glucosa es $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$ y el etanol, $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ ): $6\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{luz}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\,\text{O}_2$ $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\,\text{O}_2 \rightarrow 6\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O}$ $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\,\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\,\text{CO}_2$

Fotosíntesis y respiración: una al revés de la otra

	Fotosíntesis	Respiración celular
¿Quién la hace?	plantas, algas	casi todos los seres vivos (también las plantas)
¿Dónde?	cloroplastos (hojas verdes)	mitocondrias (en todas las células)
¿Cuándo?	solo con luz	siempre
Reactivos	dióxido de carbono y agua	glucosa y oxígeno
Productos	glucosa y oxígeno	dióxido de carbono y agua
Energía	la absorbe (de la luz)	la desprende

La fermentación en la cocina

En el pan, las levaduras fermentan los azúcares de la harina: el $\text{CO}_2$ forma burbujas que hacen subir la masa, y el poco alcohol que se forma se evapora en el horno. En el vino y la cerveza se aprovecha el alcohol. En el yogur actúan bacterias que producen otra fermentación (la láctica): el azúcar de la leche se transforma en ácido láctico, que la espesa y le da su sabor ácido.

Puntos clave

Fotosíntesis: dióxido de carbono + agua → (luz) glucosa + oxígeno.
Respiración celular: glucosa + oxígeno → dióxido de carbono + agua + energía.
Fermentación alcohólica: glucosa → etanol + dióxido de carbono (levaduras, sin oxígeno).
La fotosíntesis y la respiración son reacciones inversas: una absorbe energía y la otra la desprende.
Las plantas hacen las dos: fotosíntesis con luz y respiración siempre.

Errores frecuentes

ErrorPensar que las plantas no respiran, o que solo respiran de noche.
Cómo corregirloLas plantas respiran siempre; de día, además, hacen la fotosíntesis, que produce más oxígeno del que gastan.
ErrorConfundir respiración (intercambio de gases en los pulmones) con respiración celular.
Cómo corregirloLa respiración celular es la reacción química que ocurre dentro de las células y libera la energía de la glucosa.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. El globo y la levadura experimental
En una botella pequeña se echan 100 mL de agua tibia, dos cucharadas de azúcar y un sobre de levadura de panadería. Se tapa la boca con un globo. Al cabo de media hora el globo se ha hinchado. a) ¿Qué reacción ha ocurrido? Escribe su ecuación de palabras. b) ¿Qué gas hincha el globo? ¿Cómo podrías comprobarlo? c) ¿Qué pasaría si usaras agua muy fría?

Resolución
a) Fermentación alcohólica: las levaduras transforman el azúcar: $\text{glucosa} \rightarrow \text{etanol} + \text{dióxido de carbono}$ b) Dióxido de carbono. Se comprueba haciendo burbujear el gas del globo en agua de cal: se enturbia (se vuelve blanca). También apaga una cerilla encendida. c) La fermentación sería mucho más lenta: a baja temperatura las reacciones (y las levaduras) van más despacio, y el globo apenas se hincharía.
Ejemplo 2. ¿Cuánto CO₂ hace subir el pan? numérico
Las levaduras fermentan 90 g de glucosa según $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\,\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\,\text{CO}_2$ . ¿Qué masa de dióxido de carbono se forma? ¿Y de etanol? Datos: H = 1 u; C = 12 u; O = 16 u.

Resolución
Masas moleculares: $M(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6) = 6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 + 6 \cdot 16 = 180$ u; $M(\text{CO}_2) = 44$ u; $M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46$ u. Según la ecuación, 180 g de glucosa dan $2 \cdot 44 = 88$ g de $\text{CO}_2$ y $2 \cdot 46 = 92$ g de etanol. $m(\text{CO}_2) = 90\ \text{g} \cdot \frac{88}{180} = 44\ \text{g} \qquad m(\text{etanol}) = 90\ \text{g} \cdot \frac{92}{180} = 46\ \text{g}$ Comprobación (Lavoisier): $44 + 46 = 90$ g. ✔

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
Escribe la ecuación de palabras de la fotosíntesis y la de la respiración celular. ¿Qué tienen en común sus reactivos y productos?

Ver solución
Fotosíntesis: CO₂ + agua → glucosa + O₂. Respiración: glucosa + O₂ → CO₂ + agua + energía. Son inversas.
Fotosíntesis: dióxido de carbono + agua $\xrightarrow{\text{luz}}$ glucosa + oxígeno. Respiración celular: glucosa + oxígeno $\rightarrow$ dióxido de carbono + agua + energía. Los reactivos de una son los productos de la otra: son reacciones inversas. La fotosíntesis absorbe energía de la luz y la respiración la desprende.
2. Media
Comprueba que la ecuación de la fotosíntesis está ajustada contando los átomos de cada elemento: $6\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\,\text{O}_2$
Ver solución
C: 6 = 6; H: 12 = 12; O: 18 = 18.
- C: izquierda $6 \cdot 1 = 6$ ; derecha 6. ✔
- H: izquierda $6 \cdot 2 = 12$ ; derecha 12. ✔
- O: izquierda $6 \cdot 2 + 6 \cdot 1 = 18$ ; derecha $6 + 6 \cdot 2 = 18$ . ✔
3. Media
En un acuario con plantas se mide el oxígeno disuelto en el agua: aumenta durante el día y disminuye durante la noche. Explica por qué.
Ver solución
De día la fotosíntesis produce más O₂ del que gasta la respiración; de noche solo hay respiración.
- De día, las plantas hacen la fotosíntesis (produce oxígeno) y a la vez respiran (gasta oxígeno). Con luz, la fotosíntesis produce más oxígeno del que gasta la respiración: el oxígeno aumenta.
- De noche no hay luz ni fotosíntesis; las plantas y los peces solo respiran y gastan oxígeno: disminuye.

Para practicar más

1. Fácil

Copia y completa la tabla:

	Fotosíntesis	Respiración celular	Fermentación alcohólica
¿Quién la hace?
Reactivos
Productos
¿Necesita oxígeno?

Ver solución

Fotosíntesis: plantas y algas; CO₂ + agua; glucosa + O₂; no (lo produce). Respiración: casi todos los seres vivos; glucosa + O₂; CO₂ + agua; sí. Fermentación: levaduras; glucosa; etanol + CO₂; no.

	Fotosíntesis	Respiración celular	Fermentación alcohólica
¿Quién la hace?	plantas y algas	casi todos los seres vivos	levaduras
Reactivos	dióxido de carbono y agua	glucosa y oxígeno	glucosa
Productos	glucosa y oxígeno	dióxido de carbono y agua	etanol y dióxido de carbono
¿Necesita oxígeno?	no (lo produce)	sí	no

2. Media
¿Por qué se dice que los bosques, como los pinares de la sierra de Guadarrama, ayudan a frenar el aumento de dióxido de carbono en la atmósfera? Usa las ecuaciones de la fotosíntesis y de la respiración.

Ver solución
Con la fotosíntesis toman CO₂ del aire y lo guardan como glucosa y madera; mientras crecen, toman más CO₂ del que devuelven al respirar.
En la fotosíntesis los árboles toman dióxido de carbono del aire y lo convierten en glucosa, con la que fabrican madera, hojas y raíces. Al respirar devuelven parte de ese $\text{CO}_2$ , pero mientras el bosque crece fabrica más materia de la que gasta: retiene carbono. Si el bosque se quema, ese carbono vuelve a la atmósfera como $\text{CO}_2$ (combustión).
3. Difícil
Una planta fabrica 36 g de glucosa por fotosíntesis según $6\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\,\text{O}_2$ . ¿Qué masa de oxígeno desprende? Datos: H = 1 u; C = 12 u; O = 16 u.

Ver solución
38,4 g de O₂.
$M(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6) = 180$ u; $M(\text{O}_2) = 32$ u. Según la ecuación, por cada 180 g de glucosa se desprenden $6 \cdot 32 = 192$ g de oxígeno: $m(\text{O}_2) = 36\ \text{g} \cdot \frac{192}{180} = 38{,}4\ \text{g}$

Ampliación: fotosíntesis, respiración y fermentación