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En los vegetales se realiza una función vital para la sobrevivencia tanto de ellos como de los  animales, que tiene como consecuencias: la producción de alimentos orgánicos y restitución a la  atmosfera del oxigeno indispensable para la respiración animal. La esencia de este fenómeno, consiste en la captación por parte de la clorofila, de la energía  luminosa y transformarla en energía química, para ser empleada en la síntesis de hidratos de  carbono,   por   aprovechamiento   del   CO2  con   desprendimiento   de   O2  favorecido   por   varias  enzimas. Del análisis de este proceso se desprende que en el intervienen: la luz, la clorofila, la célula  vegetal, al anhídrido carbónico, el agua y las enzimas. Será por tanto, conveniente que, antes de la descripción el fenómeno, hagamos un análisis de  cada uno de los factores de la fotosíntesis. LA   LUZ.­  se   la   considera   formada   por   partículas   llamadas   fotones,   cargados   de   energía  valorable   en   calorías.   La   cantidad   de   energía   que   posee   un   fotón,   se   llama   Quanton   y   es  inversamente proporcional a la longitud de onda luminosa; es decir, que mientras mayor sea la  longitud de onda, menor será la cantidad de energía que contenga, y viceversa. Por otra parte; la luz realiza movimientos ondulatorios, y la luz blanca está compuesta por una  mezcla de ondas de diferente longitud, según se puede comprobar al hacer pasar un haz de luz  blanca a través de un prisma. En ella podemos ver que la luz blanca ha estado compuesta por luces de diferentes colores y que  a cada color le corresponde una longitud de onda determinada. Para   los   efectos   de   nuestro   estudio,   lo   que   nos   interesa   es   estudiar   la   luz   infrarroja   y   la  ultravioleta. La infrarroja está colocada después de la roja, es invisible y su longitud de onda varía entre 700  y 2600 milimicras. Los rayos ultravioletas se encuentran al otro lado del espectro, antes del color violeta. También  son invisibles, y su longitud de onda varía entre las 400 milimicras los 100 A°. En consecuencia, la luz con mayor cantidad de energía es la ultravioleta, que contiene una  longitud de onda más pequeña. LA CLOROFILA.­  la clorofila se encuentra ubicada en los cloroplastos; esta compuesta por  varios átomos de carbono y unos pocos de nitrógeno, unidos de tal manera que se parece a la  fracción Hem de la hemoglobina de la sangre, con la diferencia de que contiene un átomo de  magnesio, en lugar del hiero. Esta estructura básica esta unida a un alcohol compuesto de 20  carbonos, llamado Fitol. Observando la formula veremos que esta constituida por una serie de enlaces dobles y simples. En este sistema, los electrones pueden cambiar de posición fácilmente, sin cambiar la posición  básica de los átomos, es decir, tienen electrones móviles, llamados electrones pi, los cuales  pueden   ser   desplazados   por   pequeñas   cantidades   de   energía   hacia   otros   sistemas   de   mayor  contenido   energético.   Cada   vez   que   se   transfiere   un   electrón   a   otro   sistema,   se   desprende  energía. Existen dos clases de clorofila: la a que poseen todos los vegetales; y la b, que esta presente en  las algas   y algunas otras variedades. La clorofila b tiene un oxigeno mas y dos hidrógenos  menos. ANHIDRIDO   CARBONICO.­  es   un   producto   de   casi   todas   las   combustiones   y   de   la  respiración animal, se encuentra en la atmosfera en una proporción de 0.03 %. Cuando aumenta  su concentración, la fotosíntesis se hace mas activa.


Se calcula que 60 m3 de aire proporcionara 16 litros de CO2  suficientes para producir unos 23  gramos de glucosa. En los  vegetales  unicelulares,  el  CO2  pasa  al  interior  de  la  célula  a  través  de  las  pequeñas  aberturas de la membrana. En las hojas entra por los estomas, que cuando se abren favorecen al  intercambio gaseoso. AGUA.­ la planta la tomas del medio ambiente gracias a la absorción que efectúen las raíces.  Está plenamente probado que el oxígeno que se desprende en el proceso fotosintético, es el agua  y no del CO2. LA CELULA.­  es indispensable, ya que, sin ella la síntesis de los hidratos de carbono no se  realiza; aunque experimentalmente está comprobado que la captación de energía puede hacerse  solo con los cloroplastos aislados. ENZIMAS.­ intervienen favoreciendo la rapidez de las diferentes reacciones. MECANISMO DE LA FOTOSINTESIS Se la divide en dos etapas bien diferenciadas: la primera, que depende de la luz y que consiste  en la captación de la energía luminosa para transformarla en energía química, a través de una  serie de reacciones rápidas llamadas reacciones a la luz; y la segunda, que puede hacerse sin luz,  con la sucesión de una serie de reacciones llamadas reacciones en la oscuridad, y que están  destinadas a la síntesis de los hidratos de carbono. REACCIONES A LA LUZ Están destinadas a la captación de energía luminosa para transformarla en energía química, que  se acumulará en forma de ATP y de Trifosfopiridina reducida, TPNH. A esta fase también se la denomina “fosforilación fotosintética” 1. El ATP, se forma con la intervención de ADP y fosfato inorgánico; de la clorofila y de  los   cloroplastos   que   contienen   una   proteína   con   hierro   llamada   Ferrodoxina;   una  coenzima llamada plastoquinoa; flavoproteínas y citocromos. Recuérdese que la clorofila tiene electrones móviles que pueden ser desplazados por  pequeñas cantidades de energía. El proceso es el siguiente: Al   incidir   la   luz   (energía   luminosa   o   quanton)   sobre   la   clorofila   a,   excita   a   sus  electrones   móviles   con  tal   fuerza   que     provoca   el   desprendimiento   de   uno   de   ello,  dejando a la clorofila capaz de volver a recibir ese electrón. Si   el   electrón   es   captado   por   la   ferrodoxina,   puede   transferirlo   a   su   vez   a   la  plastoquinona   y   flavoproteína,   pero   al   hacerlo   se   desprende   energía   que   el   ADP  aprovecha para transformarse en ATP, en presencia de energía. Luego, el electrón pasa  a los citocromos y de este vuelve a la clorofila, solo que al hacerlo se ha desprendido  energía que es aprovechada por otra molécula de ADP para unirla al fosfato inorgánico  y transformarse en ATP.


Obsérvese que el electrón desprendido de la clorofila tiene cuatro estaciones, pero la  energía desprendida se utiliza en dos ocasiones solamente para producir ATP; en las  otras dos se produce calor. Si el electrón salido de la clorofila regresara a ella directamente, la energía desprendida  se manifestaría como fluorescencia que se la observa en la clorofila pura. La transformación hasta este punto se la ha realizado a través de una serie de reacciones  cíclicas. 2. El   TPNH,   se   forma   a   través   de   una   serie   de   reacciones   no   cíclicas,   en   las   cuales  intervienen la clorofila a, la b y el agua. La   energía   liberada   en   estas   reacciones   se   emplea   para   la   transformación   de   la  trifosfopiridina,   (TPN),   en   trifosfopiridina   reducida   (TPNH)   de   alto   contenido   de  energía. El proceso es el siguiente: La clorofila a, excitada por la luz, cede su electrón a la ferrodoxina y esta al TPN,  transformándolo en TPNH. Como el electrón no regresa, la clorofila a se reconstituye  gracias a que la clorofila b al ser excitada por la luz, se desprende de un electrón que se  incorpora a la ferrodoxina y que siguiendo el camino de las flavoproteínas y citocromos  llegará a la clorofila a, produciendo a su paso la formación de ATP. Pero, la clorofila b, también debe recobrar su electrón, y lo hace tomándolo del agua,  que tiene la capacidad de disociarse en pequeñas cantidades de H+ y OH­ . Es el electrón del OH­  el que se une a la clorofila b reconstituyéndola, y dejando OH­  que en una parte formará agua uniéndose al H+ y en otra dejará libre al oxigeno, según  nos muestra la siguiente reacción:  OH + H                   H2O       4OH              2 H2O + O2 No se conoce aun el mecanismo intimo de los fenómenos químicos que se suceden en el  agua; pero las experiencias demuestran que en esta fase de la fotosíntesis, se libera el  oxígeno. De esta manera se ha cumplido con otro objetivo de la fotosíntesis: la producción de  oxigeno. Nótese que hasta este momento el CO2  no ha intervenido en nada. Tómese en cuanta  también que las reacciones cíclicas no producen oxigeno, por lo que parece que este es  el fenómeno más primitivo. REACCIONES EN LA OSCURIDAD Están destinadas al aprovechamiento del CO2 para la formación de hidratos de carbono.


Para esta   fase   de   la   fotosíntesis   no   se   necesita   luz   ya   que   la   energía   que   se   emplea   la  proporcionan   el   ATP   y   TPNH,   formados   en   la   fase   anterior.   La   esencia   de   las   reacciones  consiste en transformar la Ribulosa % fosfato que es un azúcar de cinco carbonos y un radical  fosfato, en glucosa o fructosa que son azucares de 6 carbonos; a través del siguiente proceso: 1. Ribulosa 5 fosfato + ATP               Difosfato de ribulosa + ADP. 2. Difosfato de ribulosa + CO2                             2 moléculas de ácido fosfoglicérico. 3. ácido fosfoglicérico + ATP + TPNH              Triosa (Fosfogliceraldehido) o azúcar de 3  carbonos + ADP + TPN. 4. Triosa + Triosa               Hexosa (azúcar de 6 carbonos) glucosa o fructosa.  Hay que tener presente que no todas las triosas se emplean para formar hexosas. En realidad,  solo la sexta parte de triosas formarán glucosa o fructosa; mientras los 5/6 vuelven a restituir la  Ribulosa 5 fosfato, quedando así lista para capturar nuevas moléculas de CO2. De esta manera se cumple con otro de los fines de la fotosíntesis: la formación de glucosa, que  es la base para la síntesis de otros alimentos.

Proceso de Fotosintesis  

Proceso de fotosintesis realizado por las plantas y sus elementos necesarios