Sin Frontera

TEMA: “Estudio de estructuras, funciones y clasificación de la Hoja”.

FOTOSÍNTESIS, la razón de ser de la vida

Sin duda alguna, el proceso biofísico denominado fotosíntesis, es la clave de vida para casi el total de formas de vida en la tierra, pues es la única fuente de producción de moléculas orgánicas a gran escala, de las que pueden disponer los organismos heterótrofos. La fotosíntesis se basa en la interacción de moléculas orgánicas especiales como la clorofila, con una fuente energética, en este caso el sol para la producción de moléculas orgánicas ricas en energía, y en si para producir las moléculas que formarán un organismo; así entonces se deduce que la energía que impulsa los procesos biológicos en la tierra es netamente solar, cuyo camino de interacción biológica inicia en los organismos fotosintéticos

Este fenómeno natural se provocó en los inicios de la vida, por la constante interacción de las moléculas de carbono provenientes del caldo primordial, cuya estructura espacial y geométrica se adaptó gradualmente al constante bombardeo de energía proveniente del sol; las moléculas que mejor capturaban la energía solar y lograban disiparla en forma de energía química en otras moléculas, lograron vencer en el arduo camino de selección natural dado no solamente por la adaptabilidad, sino simplemente por leyes naturales que rigen el comportamiento de las moléculas que representan sistemas termodinámicos más estables, así estas moléculas acumulan una entropía mínima al disipar su energía en forma de moléculas orgánicas, por ende logran ser las más propicias para desencadenar un proceso enigmático, denominado vida.

Cloroplastos, el hogar de la fotosíntesis

Todas las partes verdes de un organismo vegetal tales como los tallos tiernos, los frutos inmaduros y las hojas poseen cloroplastos, sin embargo es dentro de la hoja donde se encuentran en mayor número, así dentro de una célula vegetal típica del mesófilo (tejido interior de la hoja) de una hoja existen alrededor de entre 30 y 40 cloroplastos, ya que en si las células del clorénquima de la hoja están destinados a la función fotosintética. El cloroplasto recibe el agua necesaria proveniente de las raíces, el dióxido de carbono proveniente del medio atmosférico a través de las estomas de la hoja; con esta materia prima y el aporte energético del sol, el cloroplasto desencadena la reacción de que provoca la vida en la tierra.

Dentro del cloroplasto se encuentra la sustancia clave de la fotosíntesis, aquella que inicia las reacciones de la fase luminosa y a la vez también del ciclo de Calvin, la fundamental clorofila. El color verde de los organismos fotosintéticos de debe a este pigmento. La naturaleza física de este pigmento hace que solamente absorba radiaciones electromagnéticas de espectro visible, específicamente el espectro correspondiente al color azul, violeta, naranja y rojo, espectro denominado también como espectro de absorción; el color verde que estimula nuestras células de la retina, se debe a que este color es reflejado por la clorofila, es decir que este tipo de espectro visible, no se absorbe.

La clorofila en la naturaleza se encuentra en dos variedades ampliamente distribuidas dentro del reino vegetal, las denominadas clorofila a y clorofila b, cuya única diferencia radica en que en uno de los grupos funcionales del anillo de porfirina correspondiente a la cabeza de reacción de la clorofila, se encuentra un radical metil (clorofila a) o un radical aldehído (clorofila b), sin embargo dentro de un vegetal típico, los dos tipos de clorofila se encuentran presentas ya que los dos pigmentos participan activamente dentro de la fase lumínica de la fotosíntesis.

¿Cómo la luz estimula la fotosíntesis?

Cualquier sustancia material que refleja radiación de cierto tipo de color se debe a un particular fenómeno del espectro electromagnético, en el caso particular de la fotosíntesis, la radiación del espectro visible al comportarse como onda y a la vez como partícula denominada fotón, al llegar a la clorofila golpea sus átomos, estimula a sus electrones y hace que estos se eleven de un estado energético neutro hacia una mucho más excitado, en otras palabras de un orbital inferior hacia uno superior; cualquier pigmento no asociado e incluso la clorofila a no poseer sustancias coayudantes, la energía incidida sobre esta en este caso los electrones excitados, vuelven rápidamente a su estado fundamental sin ser aprovechada su energía; sin embargo en el caso de los vegetales, la clorofila se encuentra asociada con sustancias que conducirán hacia el aprovechamiento de la energía incidida, proceso que será explicado con mayor detalle posteriormente.

El fotosistema, el inicio de la cadena de reacción de la fotosíntesis

Incluidos en la membrana tilacoidal, se encuentran los complejos denominados fotosistemas de reacción en cuyo interior se encuentran proteínas asociadas con los pigmentos fotosintéticos, todo este complejo permitirá trasferir la energía electrónica, hacia la construcción de moléculas orgánicas ricas en energía. Los complejos proteínicos o complejos captores de luz actúan como antenas de recepción de fotones, conduciendo su energía hacia un centro de reacción, constituido por un par de moléculas de clorofila tipo a y una proteína denominada aceptor primario de electrones; de forma ambigua, el fotosistema de reacción funciona cuando la luz solar interactúa con una molécula de clorofila a, luego la energía ganada por el electrón en estado excitado es rápidamente trasferida al aceptor primario de electrones antes de que esta se disipe en forma de calor, es decir que el aceptor primario de electrones captura los electrones excitados antes de que vuelvan a su estado fundamental.

La membrana tilacoidal está plagada por 2 tipos de fotosistemas, el fotosistema II (PS II) y el fotosistema I nombrados por el orden de su descubrimiento, aunque en realidad los dos sistemas funcionan de manera secuencial.

Cada fotosistema tiene un centro de reacción característico –un tipo particular de aceptor primario de electrones junto a un par de moléculas especiales de clorofila tipo a asociadas con proteínas especificas-. El centro de reacción de la clorofila tipo a del fotosistema II se conoce como p680 debido a que este pigmento absorbe mejor la luz con una longitud de onda de 680 nm (en la parte del rojo del espectro). La clorofila tipo a en el centro de reacción del fotosistema I se denomina p700 debido a que

...