{"id":947,"date":"2011-08-09T20:32:08","date_gmt":"2011-08-10T00:32:08","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.espol.edu.ec\/josmvala\/?p=947"},"modified":"2011-08-10T17:42:15","modified_gmt":"2011-08-10T21:42:15","slug":"que-es-la-fotosintesis","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/josmvala\/2011\/08\/09\/que-es-la-fotosintesis\/","title":{"rendered":"Que es la Fotos\u00edntesis?"},"content":{"rendered":"

Es el proceso\u00a0en\u00a0virtud\u00a0del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energ\u00eda en forma de luz y la transforman en energ\u00eda qu\u00edmica. Pr\u00e1cticamente toda la energ\u00eda que consume la vida de la biosfera terrestre \u2014la zona del planeta en la cual hay vida\u2014 procede de la fotos\u00edntesis.<\/p>\n

Una\u00a0ecuaci\u00f3n\u00a0generalizada y no equilibrada de la fotos\u00edntesis en presencia de luz ser\u00eda:<\/p>\n

CO2<\/sub> + 2H2<\/sub>A \u2192 (CH2<\/sub>) + H2<\/sub>O + H2<\/sub>A<\/strong><\/p>\n

El elemento H2<\/sub>A de la f\u00f3rmula representa un compuesto oxidable, es decir, un compuesto del cual se pueden extraer electrones; CO2<\/sub> es el di\u00f3xido de carbono; CH2<\/sub> una generalizaci\u00f3n de los hidratos de carbono que incorpora el organismo vivo. En la gran mayor\u00eda de los organismos fotosint\u00e9ticos, es decir, en las algas y las plantas verdes, H2<\/sub>A es agua (H2<\/sub>O); pero en algunas bacterias fotosint\u00e9ticas, H2<\/sub>A es anh\u00eddrido sulf\u00farico (H2<\/sub>S). La fotos\u00edntesis con agua es la m\u00e1s importante y conocida y, por tanto, ser\u00e1 la que tratemos con detalle.<\/p>\n

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Todos los alimentos que consumimos proceden en \u00faltima instancia de la fotos\u00edntesis que realizan las plantas verdes y las algas. Los vegetales deben el color verde y la capacidad fotosint\u00e9tica a la clorofila, un pigmento abundante en las hojas y, a veces tambi\u00e9n presente en los tallos y otras partes de la planta. <\/p><\/div>\n

La\u00a0fotos\u00edntesis\u00a0se\u00a0realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz. La velocidad de la primera etapa, llamada reacci\u00f3n lum\u00ednica, aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos l\u00edmites), pero no con la temperatura. En la segunda etapa, llamada reacci\u00f3n en la oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos l\u00edmites), pero no con la intensidad luminosa.<\/p>\n

REACCI\u00d3N LUM\u00cdNICA<\/strong><\/p>\n

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Los cloroplastos son diminutas estructuras esf\u00e9ricas verdes esenciales para la fotos\u00edntesis. La mol\u00e9cula de clorofila, un compuesto org\u00e1nico muy complejo de magnesio, carbono e hidr\u00f3geno, regula la absorci\u00f3n de las porciones roja, violeta y azul del espectro visible. <\/p><\/div>\n

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La\u00a0primera\u00a0etapa\u00a0de\u00a0la fotos\u00edntesis es la absorci\u00f3n de luz por los pigmentos. La clorofila es el m\u00e1s importante de \u00e9stos, y es esencial para el proceso. Captura la luz de las regiones violeta y roja del espectro y la transforma en energ\u00eda qu\u00edmica mediante una serie de reacciones. Los distintos tipos de clorofila y otros pigmentos, llamados carotenoides y ficobilinas, absorben longitudes de onda luminosas algo distintas y transfieren la energ\u00eda a la clorofila A, que termina el proceso de transformaci\u00f3n. Estos pigmentos accesorios ampl\u00edan el espectro de energ\u00eda luminosa que aprovecha la fotos\u00edntesis.<\/p>\n<\/div>\n

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La\u00a0fotos\u00edntesis\u00a0tiene lugar dentro de las c\u00e9lulas, en org\u00e1nulos llamados cloroplastos que contienen las clorofilas y otros compuestos, en especial enzimas, necesarios para realizar las distintas reacciones. Estos compuestos est\u00e1n organizados en unidades de cloroplastos llamadas tilacoides; en el interior de \u00e9stos, los pigmentos se disponen en subunidades llamadas fotosistemas. Cuando los pigmentos absorben luz, sus electrones ocupan niveles energ\u00e9ticos m\u00e1s altos, y transfieren la energ\u00eda a un tipo especial de clorofila llamado centro de reacci\u00f3n.<\/p>\n<\/div>\n

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En\u00a0la\u00a0actualidad\u00a0se\u00a0conocen dos fotosistemas, llamados I y II. La energ\u00eda luminosa es atrapada primero en el fotosistema II, y los electrones cargados de energ\u00eda saltan a un receptor de electrones; el hueco que dejan es reemplazado en el fotosistema II por electrones procedentes de mol\u00e9culas de agua, reacci\u00f3n que va acompa\u00f1ada de liberaci\u00f3n de ox\u00edgeno. Los electrones energ\u00e9ticos recorren una cadena de transporte de electrones que los conduce al fotosistema I, y en el curso de este fen\u00f3meno se genera un trifosfato de adenosina o ATP, rico en energ\u00eda. La luz absorbida por el fotosistema I pasa a continuaci\u00f3n a su centro de reacci\u00f3n, y los electrones energ\u00e9ticos saltan a su aceptor de electrones. Otra cadena de transporte los conduce para que transfieran la energ\u00eda a la coenzima dinucleotido fosfato de nicotinamida y adenina o NADP que, como consecuencia, se reduce a NADPH2<\/sub>. Los electrones perdidos por el fotosistema I son sustituidos por los enviados por la cadena de transporte de electrones del fotosistema II. La reacci\u00f3n en presencia de luz termina con el almacenamiento de la energ\u00eda producida en forma de ATP y NADPH2<\/sub>.<\/p>\n<\/div>\n

REACCI\u00d3N EN LA OSCURIDAD<\/strong><\/p>\n

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La\u00a0reacci\u00f3n\u00a0en\u00a0la\u00a0oscuridad tiene lugar en el estroma o matriz de los cloroplastos, donde la energ\u00eda almacenada en forma de ATP y NADPH2<\/sub> se usa para reducir el di\u00f3xido de carbono a carbono org\u00e1nico. Esta funci\u00f3n se lleva a cabo mediante una serie de reacciones llamada ciclo de Calvin, activadas por la energ\u00eda de ATP y NADPH2<\/sub>. Cada vez que se recorre el ciclo entra una mol\u00e9cula de di\u00f3xido de carbono, que inicialmente se combina con un az\u00facar de cinco carbonos llamado ribulosa 1,5-difosfato para formar dos mol\u00e9culas de un compuesto de tres carbonos llamado 3-fosfoglicerato. Tres recorridos del ciclo, en cada uno de los cuales se consume una mol\u00e9cula de di\u00f3xido de carbono, dos de NADPH2<\/sub> y tres de ATP, rinden una mol\u00e9cula con tres carbonos llamada gliceraldeh\u00eddo 3-fosfato; dos de estas mol\u00e9culas se combinan para formar el az\u00facar de seis carbonos glucosa. En cada recorrido del ciclo, se regenera la ribulosa 1,5-difosfato.<\/p>\n<\/div>\n

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Por\u00a0tanto,\u00a0el\u00a0efecto\u00a0neto de la fotos\u00edntesis es la captura temporal de energ\u00eda luminosa en los enlaces qu\u00edmicos de ATP y NADPH2<\/sub> por medio de la reacci\u00f3n en presencia de luz, y la captura permanente de esa energ\u00eda en forma de glucosa mediante la reacci\u00f3n en la oscuridad. En el curso de la reacci\u00f3n en presencia de luz se escinde la mol\u00e9cula de agua para obtener los electrones que transfieren la energ\u00eda luminosa con la que se forman ATP y NADPH2<\/sub>. El di\u00f3xido de carbono se reduce en el curso de la reacci\u00f3n en la oscuridad para convertirse en base de la mol\u00e9cula de az\u00facar. La ecuaci\u00f3n completa y equilibrada de la fotos\u00edntesis en la que el agua act\u00faa como donante de electrones y en presencia de luz es 6<\/p>\n

CO2<\/sub> + 12H2<\/sub>O\u00a0\u2192\u00a0C6<\/sub>H12<\/sub>O6<\/sub> + 6O2<\/sub> + 6H2<\/sub>O<\/strong><\/p>\n

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El qu\u00edmico estadounidense Melvin Calvin fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiolog\u00eda y Medicina en 1961. Calvin detect\u00f3 la secuencia de reacciones qu\u00edmicas producida por las plantas al convertir di\u00f3xido de carbono gaseoso y agua en ox\u00edgeno e hidratos de carbono, proceso conocido como ciclo de Calvin. <\/p><\/div>\n<\/div>\n

FOTOS\u00cdNTESIS ARTIFICIAL<\/strong><\/p>\n

Si\u00a0los\u00a0qu\u00edmicos\u00a0lograran reproducir la fotos\u00edntesis por medios artificiales, se abrir\u00eda la posibilidad de capturar energ\u00eda solar a gran escala. En la actualidad se trabaja mucho en este tipo de investigaci\u00f3n. Todav\u00eda no se ha logrado sintetizar una mol\u00e9cula artificial que se mantenga polarizada durante un tiempo suficiente para reaccionar de forma \u00fatil con otras mol\u00e9culas, pero las perspectivas son prometedoras.<\/p>\n