Fotosíntesis, luz y vida
La vida sobre la Tierra depende de la luz. La energía lumínica es capturada por los organismos fotosintéticos quienes la usan para formar carbohidratos y oxígeno libre a partir del dióxido de carbono y del agua, en una serie compleja de reacciones. En la fotosíntesis, la energía lumínica se convierte en energía química y el carbono se fija en compuestos orgánicos. La ecuación generalizada para este proceso es:
CO2 + 2·H2A + energía lumínica ⟶ (CH2O) + H2O + 2·A
En la cual H2A significa agua o alguna otra sustancia cuyos electrones puedan ser desprendidos.
La energía lumínica es capturada por fotorreceptores quimicos, como la clorofila y los carotenoides, llamados pigmentos fotosinteticos. La fotosíntesis en los eucariotas ocurre dentro de organelas llamadas cloroplastos, que están rodeados por dos membranas. Dentro de las membranas del cloroplasto está contenida una solución de compuestos orgánicos e iones, conocida como estroma, y un sistema complejo de membranas internas fusionadas que forman sacos llamados tilacoides. Los tilacoides se apilan formando las granas. Los pigmentos y otras moléculas responsables de la captura de la luz están situados en las membranas tilacoides, una serie de membranas internas que se encuentran en los cloroplastos. En los procariotas fotosintéticos, que no contienen organelas internas, los tilacoides pueden formar parte de la membrana celular, pueden aparecer aislados en el citoplasma o constituir, como en el caso de las cianobacterias, una compleja estructura de la membrana interna.
La fotosíntesis ocurre en dos etapas. La etapa de reacciones lumínicas donde la luz es capturada por los organismos fotosinteticos y se conserva en forma de ATP y NADPH: Y la reacciones de fijación de carbono, antiguamente llamada obscura ya que no es necesaria la luz, directa, solo para la activación enzimatica. La energía almacenada en los ATP y NADPH es utilizada para fijar CO2 en hidratos de carbono.
Se ha postulado un modelo para explicar cómo ocurren las reacciones que capturan energía. Según este modelo, la energía lumínica incide sobre pigmentos antena del Fotosistema II; luego, los electrones pasan cuesta abajo al Fotosistema I, a lo largo de una cadena de transportadores de electrones. Este pasaje genera un gradiente de protones que impulsa la síntesis de ATP a partir de ADP, proceso llamado fotofosforilación.
Al igual que la fosforilación oxidativa en las mitocondrias, la fotofosforilación en los cloroplastos es un proceso quimiosmótico. En las reacciones de fijación del carbono los productos de la primera etapa de la fotosíntesis se usan en la síntesis de moléculas orgánicas. Estas reacciones, que ocurren en el estroma, forman parte de un proceso denominado Ciclo de Calvin. Las moléculas orgánicas obtenidas en el Ciclo de Calvin -azúcares de seis carbonos- son usadas por las células vegetales para elaborar glúcidos, aminoácidos y ácidos grasos. Estas moléculas son utilizadas in situ para los propios fines de la planta y para exportar a otras partes de su cuerpo.
Bibliografía:
- Apuntes de clase - Facultad de Agronomía - U.B.A
- A. Lehninger, D, Nelson y M. Cox. "Principios de bioquímica". Editorial Omega, 2.000
- Helena Curtis - N. Sue Barnes. "Biología". Sexta edición en español
Autor: Diana Victoria Netto. Ingeniera Agrónoma. Argentina.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
Conservación de la energía en forma de ATP y NADPH utilizada para fijar CO2 en hidratos de carbono.