Fotosntesis Convirtiendo la energa lumnica en energa qumica

http://www.mhhe.com/biosci/bio_animations/02_MH_Photosynthesis_Web/index.html Con el fin de que las plantas crezcan, ellas necesitan aportes de dixido de carbono, agua y energa. El proceso qumico por el cual las plantas utilizan estos recursos para la fabricacin de glucosa, los bloques de construccin de la planta, se llama fotosntesis. En el proceso, el oxgeno es producido como un subproducto. La energa para la fotosntesis se origina en el sol y llega a la tierra como luz solar. Esta luz se comporta tanto como onda y como partcula. Las partculas, o fotones, son las unidades de luz ms pequeas. Los fotones oscilan a lo largo de un camino, que se mide en longitudes de onda. La luz emitida por el sol contiene los fotones en un amplio espectro de longitudes de onda, llamado espectro electromagntico. Los organismos fotosintticos utilizan slo una pequea porcin del espectro electromagntico, llamada luz visible. Los organismos fotosintticos contienen pigmentos que facilitan la captura de longitudes de onda de la luz en el rango de luz visible. El color del pigmento proviene de las longitudes de onda de la luz reflejada. Las plantas son de color verde, ya que reflejan longitudes de onda de la luz amarilla y verde. Las longitudes de onda de la luz roja y azul son absorbidas por estos pigmentos y proporcionan energa que se utiliza para la fotosntesis. Dentro de los organismos fotosintticos eucariotas, tambin conocidos como foto auttrofos, las reacciones qumicas de la fotosntesis se producen dentro de las clulas vegetales en estructuras especializadas, conocidas como cloroplastos. La fotosntesis se compone de dos tipos de reacciones - las reacciones dependientes de la luz y el ciclo de Calvin.

Dentro de los cloroplastos hay pequeas estructuras con forma de disco llamadas tilacoides, que estn rodeados por un espacio lleno de lquido llamado estroma. Las reacciones que sintetizan la glucosa, el ciclo de Calvin, ocurren en el estroma. Las reacciones dependientes de la luz ocurren en los tilacoides. Es aqu donde se inicia la conversin de energa luminosa en energa qumica. En la mayora de organismos fotosintticos, los tilacoides contienen pares de foto sistemas, llamados fotosistema I y fotosistema II, que trabajan conjuntamente para transformar la energa que luego utilizarn en el estroma para la fabricacin de azcares. Los fotosistemas de los tilacoides constan de una red de molculas de pigmento accesorio y clorofila, las molculas que absorben los fotones de la luz. Dentro de las molculas de pigmento, la energa lumnica absorbida excita los electrones a un estado superior. Los fotosistemas canalizarn la energa de excitacin recolectada por las molculas de pigmentos a un centro de reaccin, que consiste de una molcula de clorofila alfa asociada a protenas, que luego pasar los electrones a una serie de protenas localizadas en la membrana del tilacoide. Los fotones de luz inciden en los fotosistemas I y II al mismo tiempo. Vamos a examinar lo que sucede con los fotones que inciden al fotosistema II en primer lugar. Los electrones energizados son pasados desde el centro de reaccin del fotosistema II a la cadena de transporte de electrones. Los electrones perdidos por el fotosistema II se sustituyen por un proceso llamado fotlisis, que consiste en la oxidacin de una molcula de agua, produciendo electrones libres y gas oxgeno. Si bien este gas oxgeno es un subproducto de la fotosntesis, tambin es un ingrediente importante para las vas de la respiracin celular. A medida que los electrones pasan a travs de la cadena de transporte de electrones, la energa de los electrones se utiliza para bombear iones de hidrgeno desde el estroma al interior del tilacoides, creando un gradiente de concentracin.

Este gradiente proporciona la energa necesaria para que una protena llamada ATP sintetasa fosforile al ADP para formar ATP.

Los electrones de baja energa que abandonan al fotosistema II son transportados al fotosistema I. En el fotosistema I los electrones de baja energa son re-energizados y

pasan a travs de una cadena de transporte de electrones en la que se usan para reducir al transportador de electrones NADP+ a NADPH.

Cuando el cloroplasto est recibiendo un suministro constante de fotones, las molculas de ATP y NADPH estn siendo rpidamente proporcionadas a las vas metablicas en el estroma. Por lo tanto, el ATP y el NADPH formado durante las reacciones dependientes de luz se utilizan en el estroma para aportar energa a las reacciones del ciclo de Calvin.

El ciclo de Calvin se compone de una serie de reacciones que reducen el dixido de carbono para producir el hidrato de carbono gliceraldehdo- 3 fosfato.

El ciclo consta de tres etapas, en el primero de los cuales est la fijacin del carbono. En este paso el dixido carbono se une a la ribulosa 1,5 bifosfato dando lugar a una molcula de seis tomos de carbono que se divide en dos molculas de tres tomos carbono.

El segundo paso es una secuencia de reacciones que utiliza electrones del NADPH y algo de ATP para reducir al dixido de carbono. En la etapa final, se regenera la ribulosa 1,5 bifosfato.

Por cada tres vueltas del ciclo, se utilizan cinco molculas de gliceraldehdo-3 fosfato para volver a formar tres molculas de ribulosa 1,5 - bifosfato. El resto de gliceraldehdo-3 fosfato se utiliza para sintetizar glucosa, cidos grasos o glicerol.

Se necesitan dos molculas de gliceraldehdo-3 fosfato para hacer una molcula de glucosa fosfato. Por lo tanto, el ciclo de Calvin tiene que ejecutarse 6 veces para producir una molcula de glucosa.

Estas molculas pueden remover sus fosfatos y aadir fructosa para formar sacarosa, la molcula que las plantas utilizan para el transporte de hidratos de carbono a travs de sus sistemas.

La glucosa es tambin la molcula de partida para la sntesis de almidn y de celulosa.

Las plantas producen azcares para su uso como molculas de almacenamiento y como componentes estructurales para su propio beneficio.

Utilizando energa del sol, junto con aportes de agua y dixido de carbono, las plantas actan como fbricas de glucosa.

Los organismos fotosintticos son los principales productores de glucosa en el planeta. Tambin producen oxgeno como subproducto y as servir como una base para la vida, suministrando alimento y oxgeno para las cadenas alimentarias complejas tanto en la tierra como en los ocanos.