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LA FOTOSÍNTESIS
La mayoría de las plantas realizan fotosíntesis, con la
excepción de algunas plantas parasitarias, la mayoría de algas y la mayoría de
cianobacterias. Todos ellos son organismos fotoautótrofos que realizan un tipo
de fotosíntesis: la fotosíntesis
oxigénica, denominada así porque generan oxígeno molecular (O2) como sub
producto.
La relación global de
este tipo de fotosíntesis es la siguiente: combina dióxido de carbona (CO2) y
agua (H2O) con ayuda de la energía lumínica, genera glucosa y oxígeno.
Esta relación es la
opuesta a la que tiene lugar en las mitocondrias de las células humanas, donde
la glucosa se “quema” y produce dióxido de carbona y agua.
Existen otro tipo de
fotosíntesis que no utilizan agua como sustrato y que generan otros productos
de desecho diferentes al oxígeno. Estos tipos de fotosíntesis formarían el
grupo de la fotosíntesis anoxigénica.
Por ejemplo, las bacterias del azufre utilizan sulfuro de hidrogeno y producen
azufre en lugar de oxígeno.
Además de poder distinguir
entre fotosíntesis oxigénica y anoxigénica, existen subtipos dentro de cada
grupo, en las plantas se conocen tres tipos principales se fotosíntesis.
LOS
TRES TIPOS DE FOTOSÍNTESIS EN PLANTAS SON:
FOTISÍNTESIS C3: Esla
más común no solo en las plantas también en las algas y bacterias, se observa
en la naturaleza bajo condiciones normales de luz y temperatura. La
fotosíntesis tiene lugar en toda la hoja y las estomas, los poros por donde se
intercambia el CO2, el O2 y el H2O con la atmosfera, permanecen abiertos
durante el día.
En los ambientes
fríos o templados y sin escasez de agua, la fotosíntesis C3 resulta más
eficiente, pues requiere una menor maquinaria enzimática y no requiere
estructuras anatómicas especializadas como ocurre en otros tipos de
fotosíntesis que veremos a continuación.
FOTOSÍNTESIS C4: Es
la ruta fotosintética que siguen muchas plantas tropicales y de ambiente
cálido. El dióxido de carbono es fijado a una primera molécula con 4 átomos de
carbonos que pueden ser ácido málico o ácido aspártico, según el tipo de
extracto de la planta.
En
estas plantas, al igual que en las plantas C3, las estomas permanecen abiertos
durante el día, pero la fotosíntesis no tiene lugar en toda la hoja, sino en
células internas dispuestas en una estructura anatómica especializada
denominada anatomía de Kranz. En
comparación con las plantas C3, las plantas C4 tienen una tasa fotosintética
mayor en condiciones de alta intensidad de luz y de temperatura, y como la PEP
carboxilasa absorbe el CO2 más rápido, las plantas no necesitan mantener las
estomas abiertos tanto tiempo como las C3, disminuyendo así la transpiración y
mejorando la eficiencia del uso del agua.
FOTOSINTESIS CAM:( Metabolismo ácido de las
crasuláceas) y hacen referencia a una ruta fotosintética especial que se
observó por primera vez en la familia Crassulaceae y que
difiere considerablemente de la fotosíntesis C3 y C4. Las plantas CAM absorben
el CO2 durante la noche y lo almacenan en vacuolas en forma de
ácido málico. Al día siguiente, cuando hay luz, el CO2 es
liberado del ácido málico y suministrado al ciclo de Calvin para
sintetizar hidratos de carbono. Una
de las principales ventajas adaptativas de estas plantas es que pueden mantener
las estomas cerrados durante las horas más calidad del día, disminuyendo así al
máximo la pérdida de agua por transpiración.
ESTRUCTURAS
CELULARES QUE PARTICIPAN EL PROCESO DE LA FOTOSINTESIS
La fotosíntesis se lleva a cabo en organelos
denominados cloroplastos, específicamente en las membranas
de los tilacoides, donde se encuentran diferentes pigmentos que capturan la
energía lumínica, tales como la clorofila, los carotenoides,
las ficocianinas y las xantofilas.
Los cloroplastos de todos los organismos
fotosintéticos procariontes y eucariontes poseen tilacoides, que
son sacos aplanados o vesículas que contienen los pigmentos fotosintéticos, y
que se disponen formando una especie de “pila”, que recibe el nombre de grana.
Cabe señalar, que solo los cloroplastos de las células eucariontes están rodeados
por una doble membrana. El interior de los cloroplastos entre las granas
corresponde al estroma proteico, y es donde se encuentran las
enzimas que catalizan la fijación del dióxido de carbono.
Otra estructura fundamental para la fotosíntesis es
las estomas que corresponden a pequeñas aberturas que se encuentran
en la parte inferior de las hojas. Permiten y regulan el intercambio de gases
con la atmósfera y la pérdida de agua por parte de la planta, abriéndose en
presencia de luz y cerrándose en la oscuridad.
BIOMOLECULAS PRESENTES EN EL
PORCESO DE FOTOSÍNTESIS Y SU FUNCIÓN
La fotosíntesis es un
proceso por el cual las plantas fabrican su propio alimento por medio de la luz
solar, transformación de sustancias orgánicas en inorgánicas. Las biomoléculas presentes
dentro del proceso de fotosíntesis encontramos: Agua, dióxido de carbono y
oxígeno.
El agua
interviene como fuente de electrones. Puesto que la molécula de agua es un
agente reductor muy débil, sus electrones deben ser energizados por los fotones
de la luz solar, reemplazan a los electrones retirados de
la clorofila, una vez cumplido el proceso del fotosistema.
Proporciona oxígeno en el proceso de la fotosíntesis.
Es la encargada de traer
los nutrientes a las plantas.
El agua es un
componente que, en la fotosíntesis cumple una función muy importante para
la vida de las plantas. Este proceso hace que las plantas requieran y obtengan
dióxido de carbono de la capa atmosférica.
Dióxido
de carbono a través de la fotosíntesis, los organismos con
clorofila toman el CO2 atmosférico o disuelto en agua para formar moléculas más
complejas, como carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, sirve
como base para la formación de compuestos orgánicos que son nutrientes para las
plantas y los animales.
La fotosíntesis produce oxígeno,
que es el componente vital para la vida el ser humano, si la planta dejara de
hacerlo, se acabaría la vida en el planeta.
EL PROCESO COMPLETO DE LA ALIMENTACIÓN DE LAS PLANTAS
CONSISTE EN:
a- Absorción: Para
que el proceso de fotosíntesis se lleve a cabo es necesario que, en primer
lugar, ingresen a la planta agua y dióxido de carbono, que serán la materia
prima para la obtención de energía.
b- Circulación: Con
el agua y los minerales absorbidos por las raíces hasta las hojas a través del
tallo. El agua entra a la planta por las raíces, para luego ser
transportada hacia las hojas por los conductos del xilema, que corresponden a
un tipo de haces vasculares encargados del transporte y suministro de agua y
sales minerales, cuya mezcla recibe el nombre de savia cruda, y se mueve desde
las raíces a las hojas de la planta.
El dióxido de carbono ingresa a través de los estomas.
Cuando la concentración de sales al interior de las células es mayor que fuera
de estas, el agua ingresa a ellas por osmosis, provocando que se hinchen y se
cierre así el estoma. Por el contrario, cuando la concentración de sales es
mayor fuera de las células, el agua sale de estas y el estoma se abre,
permitiendo que el dióxido de carbono ingrese al interior de la hoja.
c- Fotosíntesis: Se
realiza en las hojas, que se orientan hacia la luz. La clorofila de las hojas
atrapa la luz del Sol. A partir de la luz del Sol y el dióxido de carbono, se
transforma la savia bruta en savia elaborada, que constituye el alimento de la
planta.
Una vez que la planta sintetiza glucosa, esta puede
utilizarse de varias maneras, por ejemplo, en la formación de polímeros como el
almidón, que tiene un alto valor energético, y se almacena en tejidos de
reserva; y la celulosa, principal constituyente de las paredes celulares y los
tejidos que brindan sostén a la planta. Además, la planta produce oxígeno
que es expulsado por las hojas.
d- Respiración: Las
plantas, al igual que los animales, tomando oxígeno y expulsando dióxido de
carbono. El proceso se produce sobre todo en las hojas y el los tallos verdes.
La respiración la hacen tanto de día como por la noche, en la que, ante la
falta de luz, las plantas realizan solamente la función de respiración.
ORGANISMOS
QUE REALIZAN EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS
Los organismos que realizan fotosíntesis se
llaman foto autótrofos y se componen de plantas verdes, algas
y algunas bacterias.
Los eucariontes fotosintéticos
(plantas y algas) poseen dentro de sus células, estructuras especializadas que
se llaman cloroplastos, donde se produce la fotosíntesis.
LAS PLANTAS
Los organismos fotosintéticos más visibles son las
plantas. Se definen como eucariotas fotosintéticas sedentarias, multicelulares,
con células rodeadas por una pared celular de celulosa. Este grupo suministra
las frutas, frutos secos y verduras en nuestra alimentación, la madera y las
medicinas para las enfermedades. Las plantas, por lo general, se clasifican en
musgos, helechos, coníferas y plantas con flores.
LOS PROTISTAS (Algas)
Las algas poseen una estructura microscópica similar a
la de las plantas, pero sus órganos no son tan sofisticados como la de las
plantas.
Las algas pueden ser unicelulares como la Euglena,
coloniales como en Volvox o pluricelulares como las algas marrones que forman
los bosques de algas bajo el agua.
Los procariotas fotosintéticos (bacterias) no tienen
de este tipo de membranas y llevan a cabo la fotosíntesis en los pliegues de la
membrana plasmática. Los cloroplastos poseen algunas peculiaridades de los
procariotas y pueden haberse originado de una procariota fotosintética que
entró en una correlación simbiótica con un organismo eucariota.
LAS BACTERIAS
Las cianobacterias, anteriormente conocido como algas
Verdi azules, son acuáticas y un probable postulante del organismo que se
convirtió en el cloroplasto que se encuentra en las plantas y en las algas. Otras
bacterias fotosintéticas muestran una variedad en los pigmentos y los procesos
para la fotosíntesis, incluyendo la capacidad de utilizar moléculas diferentes
al agua como el donador de electrones, sin producir oxígeno.
