Elementos de la fotosíntesis

Elementos de la fotosíntesis

empezar

Para que se lleve a cabo el proceso de la fotosíntesis, se requieren de algunos elementos importantes, como la luz, la clorofila y la serie de reacciones fotosintéticas.

La Luz

La luz es uno de los elementos más importantes de entre todos aquellos que contribuyen al crecimiento y desarrollo de las plantas. Gracias a ella se desencadena el proceso de la fotosíntesis. Hay que recordar que la longitud de onda de las radiaciones electromagnéticas de la luz visible está comprendida entre 400 y 700 nm; abajo de este rango se localizan las radiaciones ultravioletas y arriba de ellas radiaciones infrarrojas. La luz está formada por ondas de partículas que reciben el nombre de fotones. La luz es un factor imprescindible para que las plantas puedan llevar a cabo la fotosíntesis y de la que dependen directamente para sintetizar la materia orgánica a partir de sustancias minerales.

La Luz

La actividad fotosintética y su eficacia aumenta con la luz, la temperatura y el CO2, por lo que, si se quiere conseguir un buen desarrollo del cultivo y un incremento de la productividad, hay que garantizar un buena y correcta iluminación. Cuanto mayor es la iluminación, más eficaz es la fotosíntesis y más rápido se puede llegar a desarrollar la planta. Sin embargo, a medida que la intensidad de la luz aumenta, la velocidad de la fotosíntesis alcanza un límite. A este punto máximo se le denomina “punto de saturación de la luz”, a partir del cual la velocidad del proceso físico-químico de la fotosíntesis se vuelve plana.

Clorofila

En las partes verdes del vegetal, especialmente en las hojas, se localizan dos tipos de clorofila: la clorofila a que es común en todas las células verdes; y clorofila b, que se presenta en muchas algas, que presentan poca diferencia en cuanto a su estructura y espectro de absorción. La clorofila se encuentra en los cloroplastos. Este organelo está formado por una doble membrana, una externa y otra interna, la membrana interna circunda una zona con un líquido denso llamado estoma, en el cual se encuentra inmerso un conjunto de sacos aplanados de forma de disco llamado tilacoides.

Clorofila

El espacio interno de los tilacoides es conocido como luz o lumen del tilacoide y contiene otro tipo de líquido espeso. A menudo los tilacoides se apilan como monedas y forman columnas identificadas como grana. La clorofila es un pigmento que tiene la capacidad de absorber la energía luminosa del Sol, lo cual provoca que algunos de sus electrones dejen su estado basal y pasen al estado de excitación, lo que propicia la transferencia de los electrones a los compuestos transportadores de electrones.

Ver

Reacciones fotosintéticas

Durante la fotosíntesis intervienen de manera activa la energía luminosa y la clorofila. Como materias primas se utilizan: el CO2 y el agua. El producto final de la fotosíntesis es la glucosa. Se obtienen asimismo oxígeno molecular (O2) y agua, expulsados al exterior como subproductos. Las reacciones químicas se llevan a cabo en las dos etapas siguientes: - Reacciones luminosas -Reacciones oscuras

Reacciones luminosas

Los principales fenómenos de esta etapa son la captación de energía lumínica y la excitación de las moléculas de clorofila, con lo que esta libera electrones, por lo que se le conoce también como fase luminosa. Participan dos sistemas activos, cada uno con ciertos tipos de clorofila; reciben el nombre de fotosistema I (FSI) y fotosistema II (FSII), y actúan en las fases siguientes:

Reacciones luminosas

Fase cíclica

Corresponde a un proceso fotosintético primitivo, como el que presentan las bacterias o las células que tienen deficiencias en aceptar hidrógeno del tipo NADP+ (fosfato de nicotin adenín nucleotidoiónico). La luz que incide en el fotosistema I estimula dos electrones de la clorofila a altos niveles de energía, los separa y los traslada a moléculas de ADP formando ATP. Los electrones regresan al fotosistema I y se repite el ciclo: ADP + P+ ATP El fenómeno más destacado en la reacción cíclica es la transformación de la energía luminosa en energía química.

Cloroplastos y luz

Reacciones luminosas

Fase acíclica

Al incidir la luz en el fotosistema I a niveles energéticos más altos se liberan dos electrones, que se separan de la clorofila y se unen al NADP+ formando NADPH2. La luz carga de energía al fotosistema II, liberándose electrones que entran en la cadena transportadora de electrones del fotosistema I y reemplazan a los electrones perdidos en la reacción anterior, con lo cual el fotosistema I queda listo para captar más energía y repetir el ciclo.

+info

Reacciones oscuras

Durante este proceso se logra la fijación de dióxido de carbono para formar una molécula orgánica, la glucosa, mediante complicadas reacciones que se efectúan sin luz, por lo que a esta etapa también se le llama fase oscura. El conjunto de reacciones que se llevan a cabo en esta fase recibe el nombre de Ciclo del Carbono o Ciclo de Calvin, en honor al descubridor Melvin Calvin (premio Nobel de química en 1961), quien utilizó CO2 marcado con carbono catorce (C14) para conocer los productos intermedios.

El Ciclo de Calvin se realiza en el estroma de los Cloroplastos y en él intervienen numerosas enzimas. De manera general, cada paso del ciclo se lleva a cabo en 3 etapas:

En resumen:

¡Gracias!

Etapa 2: Regeneración

Cada molécula de 3PGA se fosforila por el ATP y se convierte en 1-3 bifosfoglicerato. Enseguida los 1-3 bifosfoglicerato son reducidos por el NADPH (que procede de las reacciones dependientes de la luz) y se convierten en gliceraldehido- 3-fosfato (G3P) y pierde un fosfato. Dos moléculas de G3P de tres carbonos cada uno, salen del ciclo y son utilizadas en la síntesis de azúcares, al mismo tiempo ingresan al ciclo 6 carbonos en forma de C02.

La clorofila a es el pigmento implicado en forma directa en las reacciones de la energía lumínica, en tanto que, la clorofila b no participa directamente, sin embargo, al absorber luz de distintas longitudes de onda de las que absorbe la clorofila a, amplía el rango de luz que una planta puede disponer para las reacciones dependiente de la luz.

Etapa 3: Regeneración de molécula inicial

Las seis moléculas de CO2 que ingresan al sistema lo hacen en seis vueltas del ciclo, en cada una el carbono se une a una molécula de cinco carbonos de ribulosa bifosfato (RuBP) lo que produce un total de doce moléculas de gliceraldehído-3-fosfato (G3P). Dos de ellas se salen del sistema para producir un azúcar de seis carbonos y 10 permanecen para mantener el ciclo (10 moléculas de tres carbonos de G3P se utilizan para regenerar seis moléculas de cinco carbonos de RuBP con la que se inició el ciclo).

Etapa 1: Fijación del carbono

El ciclo se inicia cuando el bióxido de carbono (CO2), difundido en el interior del estroma del cloroplasto se une a la molécula de un azúcar de cinco carbonos llamada ribulosa bifosfato (RuBP), reacción catalizada por la enzima ribulosa bifosfato carboxilasa/oxigenasa, también llamada Rubisco, que es la enzima más abundante en el medio biológico. De esta reacción se forma un intermediario inestable de seis átomos de carbono que luego se descompone en dos moléculas de tres carbonos cada una llamada 3-fosfoglicerato (3PGA).

Como el fotosistema II queda incompleto, los electrones faltantes son aportados en la siguiente etapa, al romperse las moléculas de agua. Los iones hidrógeno provienen de la ruptura de las moléculas de agua, y al mismo tiempo se libera O2. Esto significa que el oxígeno producido en la fotosíntesis proviene del agua. La reacción acíclica se resume como sigue:

Como resultado final de las reacciones luminosas acíclicas se obtienen dos moléculas de fosfodinucleótido de niacina-adenina reducido (NADPH2), y dos moléculas de trifosfato de adenosina (ATP) por cada molécula de oxígeno que se desprende (O2).