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2 Fases importantes en la fotosíntesis de las plantas y sus etapas

Los organismos según su tipo de nutrición se dividen en autótrofo y heterótrofo, los organismos capaces realizar fotosíntesis son los autótrofos, aquí vamos a encontrar alguna bacterias, cianobacterias y por supuesto a la plantas. La fotosíntesis de las plantas siempre la definen como el proceso que transforma la energía solar en energía química y efectivamente es así, pero todo esto ocurre bajo ciertas condiciones y procesos muy complejos que abordaremos en esta ocasión de la forma más sencilla posible.

Hoja en presencia de luz

Lo primero que debemos tener en cuenta es que para que exista la fotosíntesis es obligatorio que haya presencia de luz y agua, esto son los factores primordiales para que se originen todo los demás  procesos.

La fórmula de la fotosíntesis nos dice:

  • 6 Moléculas de Dióxido de Carbono  + 6 Moléculas de Agua (en presencia de luz) nos da como resultado Carbohidratos y agua.

Entonces en resumen podríamos decir que la Energía Química + Dióxido de Carbono generan azúcares. Este proceso de captación de la luz ocurre en los cloroplastos (organelo de la célula vegetal).

Como cultura general hay que recordar un principio muy importante para poder comprender el fenómeno de la luz, hay unos principios que establecen que:

  1. Si la longitud de onda es larga, la luz irradia calor.
  2. Si la longitud de onda es corta, transmite más energía.

Sabiendo todo esto podemos definir la fotosíntesis de las plantas de manera más formal, la definimos entonces como el proceso mediante el cual las plantas usan la energía de la luz para poder sintetizar compuestos orgánicos a partir de  y . La fotosíntesis también involucra una serie de reacciones muy complejas donde participa la absorción de luz, la conversión de energía, la transferencia de electrones y sistemas multienzimáticos.

Las plantas durante las tres primeras fases de su ciclo ontogenético (germinación, emergencia y establecimiento) son organismos heterótrofos, es decir dependen de la reserva energética de la semilla (ésta se encuentra en la testa).

2 Fases de la fotosíntesis de las plantas.

Cloroplastos y mecanismos fotosínteticos

¿Qué es la fotosíntesis?

La fotosíntesis es un proceso biológico verdaderamente complejo, en las que podemos encontrar dos fases muy bien diferenciadas. La primera de absorción y conversión  de energía y la segunda de toma y asimilación de elementos constituidos de la materia orgánica (C, H, O, N y S).

En ambas fases la toma de energía y la toma de elementos están perfectamente coordinadas e interrelacionadas. Es muy común en la actualidad que las fases reciban el nombre de: Fase de Luz y Fase Oscuridad; esto es un error ya que se sabe que la luz es un factor muy esencial en todo el proceso de la fotosíntesis como elemento de regulación y como control de ambas fases.

Entonces podemos decir que realmente existe una Fase de absorción de energía y una Fase de Foto-asimilación de elementos esenciales.

1. Fase Luminosa o Fase de Absorción de Energía:

Comienza con la absorción de luz por parte de los pigmentos fotosintéticos, esta fase constituye el inicio o el punto de partida de la fotosíntesis. Estos pigmentos, son pigmentos-proteínas denominados como antenas, son los llamados cosechadores de luz.

Todo el conjunto que forman las moléculas de la antena, el centro de reacción y el aceptor primario de electrones se les denomina Fotosistema. En las plantas existen dos tipos de Fotosistemas. En el primero tenemos al centro de reacción y está compuesto por la clorofila A y se conoce como P700, este primer Fotosistema se le denomina Fotosistema I.

El segundo es el Fotosistema II y lo diferenciamos del primero porque tiene en su centro de reacción un pigmento de clorofila A conocido como P680. Cuando los fotosistemas están unidos ocurren las siguientes series de reacciones bioquímicas:

  1. El electrón transferido pasa por una cadena de transporte de electrones y allí genera un ATP.
  2. Se produce la fotolisis del agua que cede un electrón al fotosistema II .reponiendo el electrón transferido a la cadena de transporte de electrones.
  3. En el Fotosistema I el centro de reacción P700 atrapa la energía lumínica.
  4. El electrón perdido por el centro de reacción P700 es reemplazado por el proveniente del Fotosistema II.

Luego de esto ocurren dos procesos bioquímicos que son la Fosforilación Cíclica y la Fosforilación Fotosintética

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2. Fase del Metabolismo del Carbono o Fase de Foto-asimilación de elementos esenciales:

Como ya se dijo con anterioridad muchas veces la segunda fase es llamada Fase de oscuridad, lógicamente se da el caso de que puede ocurrir en la oscuridad, pero también puede darse con luz, lo que hay que tener claro, es que en esta fase la luz no es un factor determinante para que se dé o no la fase.

Las series de reacciones que ocurren esta fase dan lugar al famoso Ciclo de Calvin que para su mejor comprensión lo dividiremos en cuatro etapas:

Ciclo de Calvin

  1. Fase de la carboxilación: Una enzima llamada RuBP Carboxliasa, conocida también como Rubisco combina tres moléculas de dióxido de Carbono junto con tres moléculas de cinco carbonos llamadas RuBP y esto da como resultado seis moléculas de tres carbonos llamadas Fosfoglicerato o PGA.
  2. Consumo de Energía: Entran en acción el ATP y el NADPH producidos en la fase lumínica con ellos se forman 6 moléculas de G3P.
  3. Liberación de una molécula de G3P: Una célula vegetal utiliza dos moléculas de G3P para la síntesis de una glucosa. Una vuelta (dentro del ciclo) fija un solo carbono, se requieren 6 vueltas para formar Glucosa.
  4. Regeneración de la Rubisco: Se da una serie de reacciones complejas con consumo de energía en forma de ATP. Estas reacciones generan la Rubisco para que el ciclo de Calvin continúe.

Plantas C3 y la Fotorespiración.

Las plantas C3 reciben este nombre porque en la etapa de fijación producen compuestos de 3 átomos de carbonos. Un ejemplo de una planta C3 son plantas como el arroz y la soya.

En ambientes cálidos y secos, las plantas C3 presentan grandes problemas a la hora de realizar la fotosíntesis que se ve reducida a consecuencia de esas condiciones atmosférica, Las altas temperaturas y la poca humedad promueven que los estomas se cierren para conservar el agua, aunque esto hace que el dióxido de carbono no pueda entrar desde la atmosfera a la célula de la planta.

En dichas condiciones la enzima Rubisco encargada de fijar Dióxido de Carbono, fija moléculas de oxígeno y como resultado del Ciclo de Calvin se obtiene un compuesto de dos carbonos, dicho compuesto se desintegra en una molécula de agua y otra de dióxido de carbono a este proceso se le conoce como Fotorespiración y no debe confundirse con la respiración mitocondrial o con la   transpiración vegetal

Plantas C4.

Las plantas C4 a diferencia de las C3 fijan su dióxido de carbono inicialmente en una molécula de cuatro carbonos que puede ser Malato o Aspartato. La fotosíntesis que realizan este tipo de plantas se le conoce como Fotosíntesis C4.

Las plantas C4 potencian la incorporación de dióxido de carbono al proceso fotosintético y reduce la pérdida de agua por transpiración. Las células de la vaina vegetal son muy impermeables al paso del dióxido de carbono y por consiguiente la cantidad es alta dentro de ella.

Este tipo de planta no realizan la fotorespiración que es un proceso propio de las plantas C3, las plantas C4 son capaces de permitir mayor entrada de Dióxido de Carbono gracias a una enzima especial llamada PEP. Carboxilasa. Un ejemplo clásico de una planta C4 es el maíz.

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Plantas CAM

Este tipo de plantas se caracterizan por presentar carboxilaciones separadas en el tiempo. La absorción de dióxido de carbono se lleva a cabo en la noche y durante el día se da el ciclo de Calvin. Esta adaptación especial evita que este tipo de plantas pierdan agua al abrir sus estomas cuando las temperaturas son muy altas, las plantas CAM las podemos encontrar en ambientes muy secos y áridos.

Las plantas CAM más típicas son las cactáceas y las crasuláceas. Durante el día el malato es descarboxilado y ocurre el ciclo de Calvin. Es decir que el Dióxido de Carbono fijado durante la noche es liberado para entrar en la segunda fase de la fotosíntesis de la plantas CAM.

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