LA FOTOSÍNTESIS
Iria Fragueiro Ordoyo
Biología y geología: Fotosíntesis
A diferencia de los animales, la mayoría de las plantas usa la luz para elaborar comida. Células especiales atrapan la luz del sol y la usan para producir azúcares simples y oxígeno a partir de dióxido de carbono y agua. Este proceso anabólico se conoce como fotosíntesis: las plantas transforman la materia inorgánica en materia orgánica utilizando la energía luminosa. Es un proceso biosintético.
Todas las plantas que usan fotosíntesis contienen unos pigmentos importante llamado clorofila, que dan un color verde a las hojas. La estructura química de la clorofila es similar a la de la hemoglobina de la sangre, excepto que la primera contiene magnesio y la hemoglobina, hierro. En cierta manera, ambas cumplen funciones similares. Por ejemplo, cada una interviene en su sistema propio con dióxido de carbono y oxígeno. Las hojas absorben 83% de la luz que incide en ellas, pero usan sólo el 4% en la fotosíntesis; el resto se dispersa a través de las hojas en forma de calor. Las plantas que crecen a la sombra con frecuencia tienen hojas de un verde más intenso: sus hojas tienen una mayor concentración de clorofila para capturar la mayor cantidad de luz posible.
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·IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS La fotosíntesis no es sólo importante para las plantas. Sin ella, la vida animal nunca podría haber evolucionado ni podría continuar La fotosíntesis es importante debido a tres grandes razones: 1. Sintetizan materia orgánica utilizando como fuente de carbono el CO2 atmosférico, que incorpora así a la materia viva e inicia las cadenas tróficas (los organismos fotosintéticos se llaman productores). Los demás organismos necesitan que el carbono esté ya incorporado en compuestos orgánicos. 2. Transforman la energía que reciben del sol en energía química. (los demás organismos necesitan energía para vivir, pero solo la pueden utilizar en forma de energía química. 3. Liberan oxígeno a la atmósfera, ya que es un producto de la fotosíntesis. Todos los organismos del planeta consumen O 2 y liberan CO2 en la respiración celular; en cambio, en la fotosíntesis se realiza al revés, se consume CO2 y se libera O2.
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Las plantas de tierra elaboran sólo el 10% del oxígeno de la Tierra. Gran parte de él procede de una enorme gama de algas marinas. Por ello, así como conservamos la tierra, es necesario que conservemos limpios los océanos. Si las plantas marinas mueren, nosotros también lo haremos. Más de la mitad de toda la fotosíntesis que se produce sobre la Tierra la realizan las algas microscópicas del océano (las diatomeas y los dinoflagelados) es decir, el fitoplancton. La otra contribución importante la realizan las grandes extensiones boscosas y selváticas.
La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos (orgánulos celulares característicos de las plantas), cuyas moléculas, pigmentos fotosintéticos o fotorreceptores, son capaces de absorber la energía luminosa. Estos pigmentos pueden ser de dos tipos: 1. Clorofilas a y b: son de colores verdes, absorben longitudes de onda de los colores violeta, azul, naranja y rojo. (Son los más abundantes). 2. Carotenoides: colores que oscilan desde el amarillo al rijo oscuro, pasando por el marrón. Absorben longitudes de onda de los colores violeta, azul y verde.
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-La eficacia de fotosíntesis (de la cantidad de materia orgánica producida por una unidad de tiempo) se conoce midiendo la cantidad de CO2 absorbido o bien la de O2 liberado. La eficacia se influida por los factores ambientales, como:
Intensidad lumínica: Cuanta mayor luz haya (intensidad), mayor actividad fotosintética habrá, hasta un limite en el que se estabiliza. Concentración de CO2: Incrementa el rendimiento hasta que la planta ya no puede asimilar más. Temperatura: Si es muy baja, la fotosíntesis no se realiza apenas; al ir aumentando, la eficacia fotosintética también aumenta, pero si es excesiva disminuye, debido a la desnaturalización de las enzimas que participan en este proceso.
·PROCESO FOROSINTÉTICO
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La fotosíntesis es un proceso el cual se puede dividir en dos fases, según sea necesaria o no la luz solar. Cada una de estas fases se produce en una zona diferente del cloroplasto y tiene una función distinta en la célula vegetal.
1. FASE LUMINOSA a) Fase luminosa acíclica: esta fase comienza al llegar fotones de la luz al fotosistema II (P680). Los fotones de la luz excitan al pigmento diana P680 de este fotosistema, el cual pierde tantos electrones como fotones absorbe. Tras esta excitación, los electrones pasan por una cadena transportadora de electrones, formados por transportadores de electrones como la plastoquinona (Pq), el complejo de los citocromos b-f y la plastocianina (Pc), moléculas capaces de ganar y perder esos electrones. Pero para que se puedan recuperar los electrones que perdió el fotosistema P680 se produce la hidrólisis de agua (fotolisis del agua) que se descompone en 2H+, 2e- y un átomo de oxígeno. El átomo de oxígeno, unido a un segundo átomo, formará una molécula de O2, y es eliminado al exterior. El oxígeno liberado durante el día por las plantas se origina en este proceso. Este proceso se realiza en la cara interna de la membrana de los tilacoides.
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Por último, los electrones son introducidos en el interior del tilacoide por el citocromo b-f que actúa como una bomba de protones mandándolos al espacio tilacoidal y creando un gradiente de H+, igual que ocurría en la mitocondria (hipótesis quimiosmótica de Mitchell) a ambos lados de la membrana. Esto hace salir protones a través de las ATP sintetasas, con la consiguiente síntesis de ATP que se acumula en el estroma (fosforilación del ADP). Por otro lado, los fotones también inciden en el Fotosistema I (P700); la clorofila P700 pierde dos electrones que son captados por aceptores sucesivos. Los electrones que la clorofila pierde son repuestos por la plastocianina (Pc) que lo recibe del citocromo b-f. Al final los electrones pasan a la enzima NADPreductasa y se forma NADPH (foto reducción del NADP).
b) Fase luminosa cíclica: En esta fotofosforilación sólo interviene el fotosistema I, y se llama cíclica ya que los electrones perdidos por el P700 regresan de nuevo a dicho fotosistema. La finalidad de esta fase cíclica es fabricar ATP y no NADPH, ya que como veremos, en la fase oscura se necesita más ATP que NADPH. Al chocar los fotones sobre el fotosistema I, los electrones adquieren la energía necesaria para ser capturados por la ferredoxina, pero ahora, en vez de continuar hacia el NADP, son desviados hacia la cadena de transporte de electrones que conecta los fotosistemas I y II, concretamente al complejo citocromo b-f, que bombea protones al espacio tilacoidal para que luego se sintetice ATP al pasar por el canal de la ATP-sintetasa. Se llama ahora fotofosforilación cíclica ya que el flujo de electrones es cíclico, son los mismos que perdió el P700 los que vuelven cíclicamente a él. Así pues, en este caso no se forma NADPH, no interviene el agua ni se libera O2.
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2. FASE OSCURA El proceso fundamental de la fase oscura es la fijación reductora del C a partir del CO2, formándose primero glúcidos sencillos de los que derivarán el resto de compuestos orgánicos. Este proceso ocurre en la mayoría de las plantas a través de una secuencia cíclica de reacciones conocida como ciclo de Calvin o ciclo C3. El ciclo se inicia a partir de un enzima de elevado peso molecular, la ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa, enzima más abundante en la biosfera), que cataliza la incorporación al ciclo del CO2 atmosférico, o del agua si se trata de plantas acuáticas. Se distinguen tres etapas en el ciclo de Calvin: a) Carboxilación: mediante el enzima RuBisCo, el CO2 se fija a un azúcar preexistente, la ribulosa-1,5-difosfato, formándose un compuesto muy inestable de seis carbonos que se rompe inmediatamente en dos moléculas de 3-fosfoglicerato. b) Reducción: El 3-fosfoglicerato se reduce a gliceraldehido3-fosfato consumiéndose el NADPH y el ATP que se obtuvieron en la fase luminosa. c) Recuperación: de cada seis moléculas de gliceraldehido-3fosfato que se forman, una se considera el rendimiento neto de la fotosíntesis. Las otras cinco sufren una serie de transformaciones consecutivas en las que también se consume ATP, para regenerar la ribulosa 1,5-difosfato, con la que se cierra el ciclo.
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