¿A quién no le gustaría ponerse al sol, meter los pies en la tierra y de esta forma obtener la energía para vivir? Desgraciadamente son los organismos fotosintéticos, las plantas superiores, las algas, microalgas y bacterias fotosintéticas,  los privilegiados que poseen este don.

Humano: me pinté de verde, me puse al sol tod el día y sigo con hambre.  Planta: pues yo no sé como lo hago; chupé un poco de agua, poco de CO2 del aire, tomé un puco de sol, y lo siguiente que sé es que estoy llena de azucares.

Humano: me pinté de verde, me puse al sol tod el día y sigo con hambre.
Planta: pues yo no sé como lo hago; chupé un poco de agua, poco de CO2 del aire, tomé un puco de sol, y lo siguiente que sé es que estoy llena de azucares.

 

Y en esto consiste el proceso de la fotosíntesis: se rompe una molécula de agua con la energía solar, el oxígeno del agua se libera a la atmósfera, los electrones procedentes de los átomos de hidrógeno exitados por la luz del sol se cargan de energía que es usada para condensar las moléculas simples de CO2 en biomoléculas complejas como azucares.  Todo el proceso ocurre en los orgánulos especializados de la célula vegetal, llamados cloroplastos. Hoy día se reconoce que el cloroplasto es un huesped simbiótico de la célula vegetal, y que tiene mucho en común con las bactarias fotosintéticas.

Un cloroplasto es esencialmente una mochilita con  muchos compartimentos dentro. Estos compartimentos se denominan tilacoides.

Estructuctura del cloroplasto

Estructuctura del cloroplasto

En la imagen se ve un cloroplasto abierto por la mitad. Se aprecia que éste tiene doble membrana: una de ellas es externa, la que le proporciona la célula vegetal, y una interna, suya propia cuyas numerosas invaginaciones son los tilacoides. Los tilacoides se encuentran apilados en estructuras llamadas “grana”, y estás suspendidos en el líquido que llena el espacio interno del cloroplasto, el “estroma”. Además es importante mencionar que el cloroplasto posee su ADN propio pero no tiene núcleo, igual que las bacterias, además sus ribosomas (máquinas de producir proteínas) son típicos de las bacterias también. Ω

Es la membrana del tilacoide donde la energía luminosa, la radiación electromagnética, se convierte en la energía química, una de las moléculas claves de la vida, el ATP. Sin entrar en mucho detalle El ATP es la moneda que utiliza la célula para pagar sus necesidades, sea la síntesis de azucares, grasas o proteínas, que son moléculas complejas imprescindibles para la vida. Toda generación de moléculas complejas necesita de ATP, y para generar un mol del mismo se necesitan unos 31 kj de energía.

Para conseguir la energía, la membrana del tilocoide cuenta con numerosas máquinas moléculares.  El esquema, que admito que es complicado resume todo el proceso:

Esquema de generación de energía en la fotosíntesis

Esquema de generación de energía en la fotosíntesis

Inicialmente la luz incide sobre “el complejo antena” del fotosistema I,  que es un reservorio de pigmentos, entre ellos la clorofila, cuya función es recoger la luz  y con su ayuda romper el agua, dos moléculas en un paso, para libera el oxígeno y 4 protones en el espacio del tilacoide, mientras los electrónes cargados de energía del sol son conducidos, con la molécula transportadora de electrones plastoquinona Q,  al complejo proteíco citocromo b6f donde cede la  energía, que sirve para bombear protones dentro del tilacoide. Después el transportador de electrones plastocianina pc lleva a éstos al  fotosistema I que los recarga con energía solar.  Al final se acamula una buena cantidad de protones en el espacio tilacoidal y los electrones cargados de energía solar. Estos protones salen a través del complejo ATP sintasa al estroma, ocacionando lo mismo que la caída de agua cayendo sobre una turbina (ATP sintasa) pero en forma de moléculas de ATP. Por otra parte los electrones cargados llegan a través de ferredoxina al complejo ferredoxina – NADP reductasa, donde la energía cedida se aprovecha para cargar los protones salientes a las moléculas de NADP, generando así el poder reductor, o NADPH. Las moléculas de NADPH se denominan muchas veces como el poder reductor porqué son imprescindibles en las reacciones de oxidación, donde recogen electrones procedentes de rotura de moléculas, o reducción donde reducen, o cargan de electrones otras moléculas.

De esta forma se obtiene el ATP, molécula que transporta energía, y el poder reductor que aporta electrones, ambas cosas necesarias para la síntesis de biomoléculas, que en plantas se sintetizan a partir de CO2, en un complejo proceso llamado el ciclo de Calvin.

Así que de forma general:

Esquema general de la fotosííntesis

Esquema general de la fotosííntesis

Los azucares generados en el ciclo de Calvinpueden ser quemados para regenerar energía, almacenarse en un almacen energético, o transformarse en aceite vegetal, que tienen importantes funciones en la célula vegetal, tanto de almacén energético, como la estructura de las membranas célulares.

 

One Response to “Hablemos de la fotosíntesis.”

  1. [...] En una de las entradas ya he mencionado que las microalgas son grandes productoras de aceites, útiles en la producción de biodiesel, lo que sucede es que empiezan a producir los ácidos grasos sólo en condiciones de estrés.  Tradicionalmente, para incrementar el almacenaje de moléculas energéticas ( como los ácidos grasos) en todos los microorganismos, se ha recurrido a la privación de nutrientes en los medios de cultivo, como el N, P, o S, lo que imposibilita fabricar proteínas necesarias para que un organismo crezca y se multiplique, y por tanto no puede gastar la energía en estas funciones. La energía que se ahorra en el crecimiento es almacenada como moléculas de reserva (almidón), o lo que no interesa ahora, ácidos grasos. Es resumen, microalga j..a, microalga buena productora. Buena estrategia, fácil, pero tiene su trampa. La privación de nutrientes también lleva a relentizar la fotosíntesis, tan necesaria pàra fijar carbono y producir energía, ambos imprescindibles para la síntesis de cualquier molécula, incluidos los ácidos grasos (mira la entrada anterior). [...]

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