UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA FACULTAD DE ODONTOLOGÍA
ALUMNA: Daniela Vasquez
LA FOTOSÍNTESIS Y EL CLOROPLASTO
6.1 Estructura y función del cloroplasto 6.2 Revisión del metabolismo sintético 6.3 La absorción de la luz
FOTOSÍNTESIS
A diferencia de los animales, que necesitan digerir alimentos ya elaborados, las plantas son capaces de producir sus propios alimentos a través de un proceso químico llamado fotosíntesis. Para realizar la fotosíntesis las plantas disponen de un pigmento de color verde llamado clorofila que es el encargado de absorber la luz adecuada para realizar este proceso. Además de las plantas, la fotosíntesis también la realizan las algas verdes y ciertos tipos de bacterias. Estos seres capaces de producir su propio alimento se conocen como autótrofos. La fotosíntesis es un proceso que transforma la energía de la luz del sol en energía química. Consiste, básicamente, en la elaboración de azúcares a partir del C02 ( dióxido de carbono) minerales y agua con la ayuda de la luz solar. CO2+H2O+ Luz = (CH2O)+ CO2
Factores que condicionan la fotosíntesis
La luz: Es necesaria para que se pueda realizar este proceso. Debe ser una luz adecuada puesto que su eficacia depende de las diferentes longitudes de onda del espectro visible. La más eficaz es la rojoanaranjada. La luz azul es muy poco eficaz y prácticamente nula la verde, aunque algunas plantas marinas son capaces de aprovecharla. El agua: Componente imprescindible en la reacción química de la fotosíntesis. Constituye también el medio necesario para que se puedan disolver los elementos químicos del suelo que la plantas deben utilizar para construir sus tejidos. El dióxido de carbono: Constituye el " material" que, fijado con el agua, las plantas utilizan para sintetizar hidratos de carbono. Penetra en las hojas a través de los estomas, aunque, en una proporción muy pequeña, puede proceder del bicarbonato disuelto en el agua del suelo que la plantas absorben mediante sus raíces.
Los pigmentos : Son las substancias que absorben la luz necesaria para producir la reacción . Entre ellos, el principal es la clorofila o pigmento verde que da el color a las plantas. La clorofila se encuentra mezclada con otros pigmentos, aunque al aparecer en una mayor proporción, generalmente impone su color sobre el resto que queda enmascarado. La temperatura: Es necesaria una temperatura determinada para que puede producirse la reacción. Se considera que la temperatura ideal para una productividad máxima se encuentra entre los 20 y los 30 ºC, sin embargo puede producirse entre los 0 y los 50 ºC, de acuerdo a las condiciones en que cada planta se ha ido adaptando a su medio. Es posible incluso con una temperatura de -0,5 ºC. Por debajo del punto de congelación no puede darse la fotosíntesis.
CLOROPLASTO
Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos eucariontes fotosintetizadores se ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas que convierten la energía luminosa en energía química, como la clorofila. El término cloroplastos sirve alternativamente para designar a cualquier plasto dedicado a la fotosíntesis, o específicamente a los plastos verdes propios de las algas verdes y las plantas.
ESTRUCTURA
Las dos membranas del cloroplasto poseen una diversa estructura continua que delimita completamente el cloroplasto. Ambas se separan por un espacio intermembranoso llamado a veces indebidamente espacio periplastidial. La membrana externa es muy permeable gracias a la presencia de porinas, pero en menor medida que la membrana interna, que contiene proteínas específicas para el transporte. La cavidad interna llamada estroma, en la que se llevan a cabo reacciones de fijación de CO2, contiene ADN circular, ribosomas (de tipo 70S, como los bacterianos), gránulos de almidón, lípidos y otras sustancias. También, hay una serie de sáculos delimitados por una membrana llamados tilacoides que en los cloroplastos de las plantas terrestres se organizan en apilamientos llamados grana (plural de granum, grano). Las membranas de los tilacoides contienen sustancias como los pigmentos fotosintéticos (clorofila, carotenoides, xantófilas) y distintos lípidos; proteínas de la cadena de transporte de electrones fotosintética y enzimas, como la ATP-sintetasa.
Al observar la estructura del cloroplasto y compararlo con el de la mitocondria, se nota que tiene dos
sistemas de membrana, delimitando un compartimento interno (matriz) y otro externo, el espacio perimitocondrial; mientras que el cloroplasto tiene tres, que forman tres compartimentos, el espacio intermembrana, el estroma y el espacio intratilacoidal.
FUNCIÓN
El cloroplasto es el orgánulo donde se realiza la fotosíntesis de los organismos eucariotas autótrofos. El conjunto de reacciones de la fotosíntesis es realizada gracias a todo un complejo de moléculas presentes en el cloroplasto, una en particular, presente en la membrana de los tilacoides, es la responsable de tomar la energía del Sol, es llamada clorofila a. Existen dos fases, que se desarrollan en compartimentos distintos: Fase luminosa: Se realiza en la membrana de los tilacoides, donde se halla la cadena de transporte de electrones y la ATP-sintetasa responsables de la conversión de la energía lumínica en energía química (ATP) y de la generación poder reductor (NADPH). Fase oscura: Se produce en el estroma, donde se halla el enzima RuBisCO, responsable de la fijación del CO 2 mediante el ciclo de Calvin.
METABOLISMO FOTOSINTÉTICO
Un avance importante se produjo a principios de 1930 con la proposición de Niel. Considerando la ecuación general de la fotosíntesis:
CO2 + H2O o
o
o
(CH2O) + O2
La creencia prevaleciente el 1930 era que la energía de la luz se usaba para separar el CO2 con lo q se liberaba el O2 y se transfería el átomo de C a una molécula de H2O para formar un carbohidrato (CH2O). En 1931 Niel propuso un mecanismo alternativo basado con bacterias del S. Demostrando que estos organismos eran capaces de reducir el CO2 en carbohidratos con la energía de la luz sin producir O2. La reacción propuesta era:
CO2 + 2 SH2
(CH2O) + H20 + 2S
ABSORCIÓN DE LA LUZ
o
o
La luz viaja en paquetes de energía llamados fotones que se consideran ´´partículas ´´ de luz. El contenido de energía de un fotón depende de la longitud de onda de la luz de acuerdo con la ecuación Donde h es la constante de Planck (1.585 x10E34 cal/seg), c es la velocidad de la luz (3x10E10 cm /seg) y λ es la longitud de onda de la radiación. Esta ecuación muestra que los fotones con longitudes de onda mas corta tienen mayor energía. La absorción de la luz es el primer paso en cualquier proceso químico. Cuando una molécula absorbe un fotón un electrón se vuelve lo bastante energético para trasladarse de un orbital interno a un externo.
La molécula cambia de estado basal a estado de excitación cuando el número de orbitales en los que un electrón puede existir es limitado y cada orbital tiene un nivel especifico de energía, se deduce que cualquier átomo o molécula solo absorber ciertas longitudes de onda especificas.
En una molécula de clorofila, que es el pigmento fotosintético absorbente de luz mas importante. Si el electrón de una molécula de clorofila excitada regresa al orbital inferior, la energía que había absorbido debe liberarse. Si la energía se libera en forma de calor o luz (fluorescencia o fosforescencia) la clorofila regreso al estado basal original y la energía del fotón no se utilizo.