Información+Fotosíntesis

A diferencia de los animales, que necesitan digerir alimentos ya elaborados, las plantas son capaces de producir sus propios alimentos a través de un proceso químico llamado fotosíntesis. Para realizar la fotosíntesis las plantas disponen de un pigmento de color verde llamado clorofila que es el encargado de absorber la luz adecuada para realizar este proceso. Además de las plantas, la fotosíntesis también la realizan las algas verdes y ciertos tipos de bacterias. Estos seres capaces de producir su propio alimento se conocen como autótrofos. La fotosíntesis es un proceso que transforma la energía de la luz del sol en energía química. Consiste, básicamente, en la elaboración de azúcares a partir del C0 ( dióxido de carbono) minerales y agua con la ayuda de la luz solar.
 * Fotosíntesis: **

**Etapas de la fotosíntesis** **Reacciones lumínicas**: es un proceso dependiente de la luz (etapa clara), requiere de energía de la luz para fabricar ATP y moléculas portadoras de energía NADPH reducido, a usarse en la segunda etapa. 6 CO2 + 12 H2O -->> C6H12O6 + 6 O2 En la etapa clara la luz que "golpea" a la clorofila excita a un electrón a un nivel energético superior. En una serie de reacciones la energía se convierte (a lo largo de un proceso de [|transporte de electrones] ) en [|ATP]  y NADPH. El agua se descompone en el proceso liberando oxígeno como producto secundario de la reacción. El ATP y el NADPH se utilizan para fabricar los enlaces C-C en la etapa oscura. Los fotosistemas son los conjuntos de moléculas de clorofila y otros pigmentos empaquetados en los tilacoides. En el "corazón" del fotosistema se encuentra la clorofila que absorbe la luz para convertirse en una forma "activada". La energía contenida en esta clorofila activada se utiliza para hacer funcionar la maquinaria química de la cual depende gran parte de la vida.
 * Ciclo de Calvin- Benson**: es la etapa independiente de la luz (etapa oscura), los productos de la primera etapa mas CO2 son utilizados para formar los enlaces C-C de los carbohidratos. Las reacciones de la etapa oscura usualmente ocurren en la oscuridad si los transportadores de energía provenientes de la etapa clara están presentes. Evidencias recientes sugieren que la enzima más importante de la etapa oscura esta estimulada indirectamente por la luz, de ser así el termino no sería correcto denominarla "etapa oscura". La etapa clara ocurre en la [|grana]  y la oscura en el [|estroma]  de los cloroplastos.
 * Etapa Clara **

** Fase Oscura ** Las reacciones que fijan carbono son también conocidas como reacciones "oscuras" o reacciones "independientes de la luz". El anhídrido carbónico penetra en los unicelulares y <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt; mso-themecolor: text1; msofareastfontfamily: 'Times New Roman'; msofareastlanguage: ES-MX; msothemecolor: text1; text-decoration: none; textunderline: none;">[|autótrofos] <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES-MX; mso-themecolor: text1;"> acuáticos sin necesidad de estructuras especiales. Las plantas terrestres deben protegerse de la desecación y han desarrollado aberturas especiales denominadas <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt; mso-themecolor: text1; msofareastfontfamily: 'Times New Roman'; msofareastlanguage: ES-MX; msothemecolor: text1; text-decoration: none; textunderline: none;">[|estomas] que regulan la entrada y salida del gas por las hojas. El anhídrido carbónico de la atmósfera (o del agua en los organismos acuáticos) es capturado y modificado por la adición de hidrógeno para formar carbohidratos. (Recuerde que la fórmula general de los carbohidratos es [CH2O]n). La transformación del anhídrido carbónico en un compuesto orgánico se conoce como **fijación del Carbono**. La energía para ello proviene de la primera fase de la fotosíntesis. Los sistemas vivientes no pueden utilizar directamente la energía de la luz, pero pueden a través de una complicada serie de reacciones, convertirla en enlaces C-C y, esta energía puede ser luego liberada por la glicólisis y otros procesos metabólicos. A fines de la segunda guerra mundial, en los laboratorios de Berkeley (California), Melvin Calvin y sus colaboradores, usando Carbono-14 (del cual disponía en abundancia) y las entonces nuevas técnicas de intercambio iónico, cromatografía en papel y radioautografía "mapearon" completamente el ciclo del Carbono en la fotosíntesis, por estos trabajos resultó laureado con el premio Nobel en 1961, y el ciclo del carbono se conoce comúnmente como ciclo de Calvin, o de Calvin-Benson. **<span style="color: #008000; font-family: Arial,Helvetica,sans-serif; font-size: 12pt;">El Ciclo De Calvin **

El <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt; mso-themecolor: text1; msofareastfontfamily: 'Times New Roman'; msofareastlanguage: ES-MX; msothemecolor: text1; text-decoration: none; textunderline: none;">[|Ciclo de Calvin] <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES-MX; mso-themecolor: text1;"> (o de los tres carbonos) se desarrolla en estroma de los cloroplastos (¿donde ocurrirá en los procariotas?). El anhídrido carbónico es fijado en la molécula ribulosa 1,5 bifosfato (RuBP). La RuBP tiene 5 carbonos en su molécula. Seis moléculas de anhídrido carbónico entran en el Ciclo de Calvin y, eventualmente, producen una molécula de glucosa.


 * La vía de 4 Carbonos **

<span style="font-family: Arial,Helvetica,sans-serif;"><span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES-MX; mso-themecolor: text1;">Algunas plantas han desarrollado un ciclo previo para evitar la **Fotorrespiración**, donde la fijación del CO2 comienza en el fosfoenolpiruvato (PEP), molécula de tres a 3-C, que se convierte en oxalacético de cuatro carbonos. El oxálico es convertido en ácido málico (también de cuatro carbonos). Todo esto ocurre en las células del parénquima clorofiliano del masofilo y luego el ácido málico pasa a las células de la <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt; mso-themecolor: text1; msofareastfontfamily: 'Times New Roman'; msofareastlanguage: ES-MX; msothemecolor: text1; text-decoration: none; textunderline: none;">[|vaina fascicular] <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES-MX; mso-themecolor: text1;"> donde se desdobla nuevamente en PEP y anhídrido carbónico, que entra en el ciclo de Calvin, mientras que el PEP vuelve a las células del mesófilo. La glucosa formada puede ser transportada rápidamente al resto de la planta.

<span style="color: #008000; display: block; font-family: Arial,Helvetica,sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%; text-align: center;">Importancia biológica de la fotosíntesis
<span style="font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt; line-height: 115%;">La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la Biosfera por varios motivos: <span style="font-family: 'Arial','sans-serif';">“Se puede concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis. “
 * 1) <span style="font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt;">La **__síntesis de materia orgánica__** a partir de la inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.
 * 2) <span style="font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt;">Produce la **__transformación de la energía luminosa en energía química__**, necesaria y utilizada por los seres vivos
 * 3) <span style="font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt;">En la fotosíntesis se **__libera oxígeno__**, que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante.
 * 4) <span style="font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt;">La fotosíntesis fue causante del **__cambio producido en la atmósfera primitiva__**, que era anaerobia y reductora.
 * 5) <span style="font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt;">De la fotosíntesis depende también la **__energía almacenada en combustibles fósiles__** como carbón, petróleo y gas natural.
 * 6) <span style="font-family: 'Arial','sans-serif'; font-size: 12pt;">El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.

<span style="display: block; font-family: Arial,Helvetica,sans-serif; text-align: left;">** La Fotosíntesis **

La fotosíntesis es uno de los procesos metabólicos de los que se valen las células para obtener energía. Es un proceso complejo, mediante el cual los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa procedente del sol y la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con ellos transforman el agua y el CO 2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno:

CO2 + H2O+ LUZ GLUCOSA + O2

La ** energía captada ** en la fotosíntesis y el ** poder reductor ** adquirido en el proceso, hacen posible la reducción y la asimilación de los bioelementos necesarios, como nitrógeno y azufre, además de carbono, para ** formar materia viva **. La radiación luminosa llega a la tierra en forma de"pequeños paquetes", conocidos como cuantos o fotones. Los seres fotosintéticos captan la luz mediante diversos pigmentos fotosensibles, entre los que destacan por su abundancia las ** clorofilas ** y carotenos. Al absorber los pigmentos la luz, electrones de sus moléculas adquieren niveles energéticos superiores, cuando vuelven a su nivel inicial liberan la energía que sirve para activar una reacción química: una molécula de pigmento se **// oxida //** al perder un electrón que es recogido por otra sustancia, que se **// reduce //**. Así la ** clorofila puede transformar **la energía luminosa en energía química. . En la fotosíntesis se diferencian dos etapas, con dos tipos de reacciones: 1. Fase luminosa: ** en en tilacoide ** en ella se producen transferencias de electrones. 2. Fase oscura: ** en el estroma **. En ella se realiza la fijación de carbono

** FASE LUMINOSA ** <span style="display: block; font-family: Arial,Helvetica,sans-serif; text-align: left;"> Los hechos que ocurren en la fase luminosa de la fotosíntesis se pueden resumir en estos puntos: 1. Síntesis de ATP o ** fotofosforilación ** que puede ser: o acíclica o abierta o cíclica o cerrada 2. Síntesis de ** poder reductor ** NADPH 3. ** Fotolisis ** del agua Los pigmentos presentes en los tilacoides de los cloroplastos se encuentran organizados en ** fotosistemas ** (conjuntos funcionales formados por más de 200 moléculas de pigmentos); la luz captada en ellos por pigmentos que hacen de ** antena **, es llevada hasta la molécula de "clorofila diana" que es la molécula que se oxida al liberar un electrón, que es el que irá pasando por una serie de transportadores, en cuyo recorrido liberará la energía. Existen dos tipos de fotosistemas, el fotosistema I (FSI), está asociado a moléculas de clorofila que absorben a longitudes de ondas largas (700 nm)y se conoce como P700. El fotosistema II (FSII), está asociado a moléculas de clorofila que absorben a 680 nm. por eso se denomina P680. La luz es recibida en el FSII por la clorofila P680 que se oxida al liberar un electrón que asciende a un nivel superior de energía; ese electrón es recogido por una sustancia aceptora de electrones que se reduce,la Plastoquinona (PQ) y desde ésta va pasando a lo largo de una cadena transportadora de electrones, entre los que están varios citocromos (cyt b/f) y así llega hasta la plastocianina (PC) que se los cederá a moléculas de clorofila del FSI. En el descenso por esta cadena, con oxidación y reducción en cada paso, el electrón va liberando la energía que tenía en exceso; energía que se utiliza para bombear protones de hidrógeno desde el estroma hasta el interior de los tilacoides, generando un gradiente electroquímico de protones. Estos protones vuelven al estroma a través de la ATP-asa y se originan moléculas de ATP. El fotosistema II se reduce al recibir electrones procedentes de una molécula de H2O, que también por acción de la luz, se descompone en hidrógeno y oxígeno, en el proceso llamado fotólisis del H2O. De este modo se puede mantener un ** flujo continuo de **electrones desde el agua hacia el fotosistema II y de éste al fotosistema I. En el fotosistema I la luz produce el mismo efecto sobre la clorofila P700, de modo que algún electrón adquiere un nivel energético superior y abandona la molécula, es recogido por otro aceptor de electrones, la ferredoxina y pasa por una nueva cadena de transporte hasta llegar a una molécula de NADP+ que es reducida a NADPH,al recibir dos electrones y un protón H+ que también procede de la descomposición del H2O. Los dos fotosistemas pueden actuar conjuntamente - proceso conocido como ** esquema **en Z, para producir la ** fotofosforilación ** (obtención de ATP) o hacerlo solamente el fotosistema I; se diferencia entonces entre ** fosforilación no cíclica o acíclica ** cuando actúan los dos, y ** fotofosforilación cíclica ** , cuando actúa el fotosistema I unicamente. En la ** fotofosforilación acíclica se obtiene ATP y se reduce el NADP+ a NADPH **, mientras que en la foto** fosforilación cíclica únicamente se obtiene ATP y no se libera **oxígeno.

** FASE OSCURA ** <span style="display: block; font-family: Arial,Helvetica,sans-serif; text-align: left;">

En esta fase, se va a utilizar la energía química obtenida en la fase luminosa, en reducir CO2, Nitratos y Sulfatos y asimilar los bioelementos C, H, y S, con el fin de sintetizar glúcidos, aminoácidos y otras sustancias. Las plantas obtiene el CO2 del aire a través de los ** estomas ** de sus hojas. El proceso de reducción del carbono es cíclico y se conoce como ** Ciclo de Calvin. **, en honor de su descubridor M. Calvin. La fijación del CO2 se produce en tres fases: 1. ** Carboxilativa ** : El CO2 se fija a una molécula de 5C, la ** ribulosa 1,5 difosfato **, formándose un compuesto inestable de 6C, que se divide en dos moléculas deácido 3 fosfoglicérico conocido también con las siglas de PGA 2. ** Reductiva ** :El ácido 3 fosfoglicérico se reduce a ** gliceraldehido 3 fosfato **, también conocido como PGAL ,utilizándose ATP Y NADPH. 3. ** Regenerativa/Sintética ** : Las moléculas de gliceraldehido 3 fosfato formadas siguen diversas rutas; de cada seis moléculas, cinco se utilizan para regenerar laribulosa 1,5 difosfato y hacer que el ** ciclo de calvin ** pueda seguir, y una será empleada para poder sintetizar moléculas de ** glucosa ** (vía de las hexosas), ** ácidos ** grasos, ** amoinoácidos ** ... etc; y en general todas las moléculas que necesita la célula.

En el ciclo para fijar el CO2, intervienen una serie de enzimas, y la más conocida es la enzima ** Rubisco ** ( ** ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa/oxidasa ** ), que puede actuar como carboxilasa o como oxidasa, según la concentración de CO2. Si la concentración de CO2 es baja, funciona como oxidasa, y en lugar de ayudar a la fijación de CO2 mediante el ciclo de Calvin, se produce la oxidación de glúcidos hasta CO2 y H2O, y al proceso se le conoce como ** fotorrespiración. ** La fotorrespiración no debe confundirse con la respiración mitocondrial, la energía se pierde y no se produce ni ATP ni NADPH; y como se ve en el esquema se disminuye el rendimiento de la fotosíntesis, porque sólo se produce una molécula de PGA que pasará al ciclo de Calvin; en cambio cuando funciona como carboxilasa, se obtienen dos moléculas de PGA.