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Fotosíntesis

Fotosíntesis
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Concepto:La fotosíntesis es un proceso metabólico celular, regulado por enzimas, en el que a partir del dióxido de carbono y el agua se sintetizan compuestos orgánicos, utilizando como fuente de energía la luz absorbida por los pigmentos y se obtiene como subproducto el dióxigeno.

Fotosíntesis. La Fotosíntesis es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química.

Descubrimiento de la fotosíntesis

A comienzos del año 2009, se publicó un artículo en la revista Nature Geoscience en el que científicos norteamericanos daban a conocer el hallazgo de pequeños cristales de hematita (en Cratón de Pilbara, en el noroeste de Australia), un mineral de hierro que data de la época del Eón Arcaico, demostrando la existencia de agua rica en oxígeno y consecuentemente, de organismos fotosintetizadores capaces de producirlo.

Gracias al estudio realizado, se ha llegado a la conclusión de la existencia de fotosíntesis oxigénica y de la oxigenación de la atmósfera y de los océanos hace más de 3.460 millones de años, así como también se deduce la existencia de un número considerable de organismos capaces de llevar a cabo la fotosíntesis para oxigenar la masa de agua mencionada, aunque sólo fuese de manera ocasional.

Hacia mediados del siglo XVIII Priestley descubrió que un animal y una planta encerrados juntos en una cámara de vidrio podían sobrevivir, mientras que el animal o la planta no podían sobrevivir si se encerraban por separado. Dedujo que la planta cambiaba el aire (viciado) exhalado por el animal en aire (bueno), o como diríamos actualmente, la planta toma el CO2 exhalado por el animal y el animal toma el O2 desprendido por la planta. Más adelante Igenhouz demostró que el efecto Priestley se debía a la presencia de la luz y del tejido verde vivo. Los trabajos realizados durante el siglo XIX demostraron que el CO2 y el agua absorbidos por una planta verde producen O2 y un producto final orgánico. Este producto final fue luego identificado como un hidrato de carbono. Así hasta casi a principios del presente siglo no pudo escribirse la ecuación general de la fotosíntesis.

CO2 + H2O +luz + clorofila = Hidrato de carbono + O2

La ecuación anterior es meramente un registro vago de entrada y salidas, indica qué clases de materias entran en la fotosíntesis y que clases salen de ellas, pero no da, por ejemplo, una información cuantitativa referente a estas materias. Además, no indica ni la cantidad ni la clase de luz requerida y no especifica las necesidades de las células vivas con granos intactos. Sobre todo, este estado no indica los numerosos procesos intermedios que actualmente sabemos que tienen lugar entre las entradas y salidas.

Luz y clorofila

La clorofila se percibe como la sustancia verde. Esta observación elemental nos explica en realidad muchas cosas acerca del papel que desempeña la molécula de clorofila en la fotosíntesis.

El significado del color

Un objeto que absorba toda la luz que recibe, no trasmitiendo ni reflejando nada, será invisible y aparecería como un hueco en el espacio. Un objeto negro se acerca más a esta condición teórica. Un objeto que trasmita toda la luz será completamente transparente, y por ello será invisible. Y un objeto que refleje toda la luz nos aparecerá con el color de la luz que recibe. La naturaleza subjetiva de la luz se revela en numerosos casos conocidos. Por ejemplo, ciertas personas ciegas para los colores no pueden distinguir los objetos rojos y verdes. En este caso, evidentemente el defecto no reside en los objetos, sino en el mecanismo visual de los observadores. Evidentemente, aunque nosotros decimos "la clorofila es verde", debemos tener en cuenta que la clorofila como tal no tiene en realidad un color propio. La frase es una forma verbal abreviada para exponer: "Las propiedades de la molécula de clorofila son tales que absorbe ciertas ondas luminosas y refleja y trasmite otras. Si estas ondas reflejadas o trasmitidas llegan al ojo, la mayor parte de nosotros las interpretamos como "verde".

Pigmentos y cloroplastos

Los orgánulos citoplasmáticos encargados de la realización de la fotosíntesis son los cloroplastos, unas estructuras polimorfas y de color verde (esta coloración es debida a la presencia del pigmento clorofila) propias de las células vegetales. En el interior de estos orgánulos se halla una cámara que contiene un medio interno llamado estroma, que alberga diversos componentes, entre los que cabe destacar Enzimas encargadas de la transformación del Dióxido de carbono en materia orgánica y unos sáculos aplastados denominados Tilacoides o lamelas, cuya membrana contiene pigmentos fotosintéticos. En términos medios, una célula foliar tiene entre cincuenta y sesenta cloroplastos en su interior.

Los organismos que tienen la capacidad de llevar a cabo la fotosíntesis son llamados Fotoautótrofos (otra nomenclatura posible es la de Autótrofos, pero se debe tener en cuenta que bajo esta denominación también se engloban aquellas bacterias que realizan la Quimiosíntesis) y fijan el CO2 atmosférico. En la actualidad se diferencian dos tipos de procesos fotosintéticos, que son la fotosíntesis oxigénica y la fotosíntesis anoxigénica. La primera de las modalidades es la propia de las plantas superiores, las algas y las cianobacterias, donde el dador de electrones es el agua y, como consecuencia, se desprende oxígeno. Mientras que la segunda, también conocida con el nombre de fotosíntesis bacteriana, la realizan las bacterias purpúreas y verdes del azufre, en las que en dador de electrones es el sulfuro de hidrógeno, y consecuentemente, el elemento químico liberado no será oxígeno sino azufre, que puede ser acumulado en el interior de la bacteria, o en su defecto, expulsado al agua.

Los distintos grupos de organismos poseen diferentes clases de combinaciones de clorofila. Todas las clases de moléculas contienen un esqueleto tetrapirrólico en forma de anillo, con un átomo de magnesio en el centro del mismo. Este anillo representa la cabeza de la molécula. Adherida a un punto del mismo se halla la "cola", una larga cadena de carbonos enlazados.

En los cloroplastos de diferentes grupos de plantas, las diversas clorofilas, carotenoides y xantofilas existen en diferentes proporciones; de ahí los diversos colores externos de las plantas y también los diversos tonos más claros y oscuros de verde en un paisaje.

Los materiales y la maquinaria para la producción de alimentos están ahora reunidos.

En una planta vascular, las ramificaciones de las raíces han suministrado agua, minerales y una cierta cantidad de gases disueltos a la célula verde, por ejemplo dióxido de carbono. Los estomas han introducido en la planta la mayor parte de los gases. En el interior de la célula verde se encuentran ya dispuestos los cloroplastos y sus granos, que contienen los pigmentos, las enzimas y toda la maquinaria química necesaria para la producción de alimentos. Estos materiales y estructuras constituyen el escenario para la fotosíntesis. La representación empieza cuando la luz solar ilumina la escena.

Etapas

  • Reacciones lumínicas o fotoquímicas.

Requieren de la presencia de luz solar la cual se transforma en energía química utilizable por los organismos en forma de ATP, estas reacciones ocurren en los tilacoides, y para su estudio más detallado las reacciones fotoquímicas se clasifican fotofosforilación cíclica y fotofosforilación no cíclica.

  • Reacciones de fijación del carbono o reacciones en la oscuridad.

Requieren o no de la presencia de luz solar, y son reacciones que van a ocurrir en los estomas.

  • Quimiosíntesis.

Toman del medio ambiente compuestos inorgánicos y O2 y los combinan en el interior de sus células y como resultado de estas reacciones se libera energía (reacciones exergónicas) empleándola en la síntesis de ATP (reacciones endergónicas), formándose subproductos inorgánicos.

Importancia biológica de la fotosíntesis

La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la biosfera por varios motivos:

  • Cada año unos 200 000 millones de toneladas de carbono son utilizadas en el proceso fotosintético. Por este motivo la fotosíntesis es el acontecimiento químico que ocupa el primer lugar en cuanto a volumen de masa afectada y el segundo lugar entre los procesos de todas clases que tienen lugar en la tierra.
  • La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis; que irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas.
  • Es la causante del cambio producido en la Atmósfera primitiva, que era Anaerobia y reductora.
  • Durante el proceso se libera el dioxígeno a la atmósfera, lo que implica:
  1. La transformación de la atmósfera primitiva eminentemente reductora en la atmósfera actual rica en dioxígeno.
  2. La formación de la capa de ozono que impide que las radiaciones solares que afectan la vida lleguen a la tierra.
  3. El surgimiento de la respiración aerobia en los organismos que tenían variaciones favorables en relación con este medio ambiente.
  4. Formación de óxidos metálicos y no metálicos.

Utilidad

Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar Moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Además, se debe tener en cuenta que la vida en la Tierra se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica (imprescindible para la constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y la materia inorgánica. De hecho, cada año los organismos fotosintetizadores fijan en forma de materia orgánica en torno a 100.000 millones de toneladas de carbono.

Bibliografía

  1. La ciencia de la Biología. Paúl B. Weioz. Edic. Omega 1973 Barcelona ( España)
  2. Biología 4 Décimo grado.La Habana,Editorial Pueblo y Educación 2001 Primera parte.

Fuentes