EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS.

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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.