Se define principalmente como es proceso por el
cual los organismos que contienen clorofila absorben la luz solar para
así crear su alimento y tener un crecimiento, de esta
forma el CO2 se reduce en los carbohidratos
presentes.
Una de las características esenciales de la
vida es el consumo de
energía, ya que todos los procesos
vitales sólo se producen si disponen de ella. Todos los
vegetales obtienen esa energía de la luz solar. En ellos,
el proceso de captación y transformación de dicha
energía en compuestos biológicamente aprovechables
("alimento-energía") se denomina fotosíntesis.
Las plantas poseen un
compuesto de color verde
llamado clorofila (pigmento fotosintético) que tiene la
capacidad de absorber energía de la luz solar y cederla
para la elaboración (síntesis)
de hidratos de carbono
(almidón) a partir de dos compuestos disponibles en el
medio: agua
(H2O) y dióxido de carbono (CO2).
Este proceso fotoquímico produce además, oxígeno
(02) que es liberado a la atmósfera y tiene
fundamental importancia para la vida en general, ya que permite
cumplir el proceso respiratorio.
En símbolos la fotosíntesis se expresa :
luz
CO2 + H2O ————–
(CH2O)n + O2
Dióxido de carbono Agua clorofila Hidrato de
carbono Oxígeno
Compuesto
Energético
El almidón producido representa una materia prima
fundamental para la vida de los vegetales ya que, conjuntamente
con los nutrientes obtenidos del suelo, permiten
cumplir los complejos procesos químicos y
biológicos que permiten su existencia.
Dado que los vegetales (productores) representan el primer
eslabón de las cadenas alimentarías, los animales
(consumidores) dependen inevitablemente de la fotosíntesis, de manera que
prácticamente toda la energía que circula por los
ecosistemas
tiene su origen en la fotosíntesis. La cantidad de
energía que de esta manera se acumula en forma de materia
orgánica en la plantas verdes (productores), expresa la
producción primaria que en valores
medios
aproximados y a lo largo de un año es de:
102 x 109 t (102.000 billones de kg) de
materia orgánica de plantas en los continentes.
42 x 109 t (42.000 billones de kg) de materia
orgánica de fitoplancton en mares y océanos.
A su vez, los combustibles fósiles (carbón,
petróleo y gas), cuyo origen
está directamente vinculado a la materia vegetal
(principalmente fitoplancton) que existía en el planeta
hace millones de años, liberan al ser usados (combustión) energía de origen
fotosintético.
El proceso fotosintético representa un punto critico de
gran importancia dentro de los ciclos naturales del carbono y del
oxígeno y en general dentro de la trama de los ciclos
biogeoquímicos.
Muchos de los herbicidas empleados por el hombre para
combatir malezas, y ciertos contaminantes, actúan
inhibiendo la fotosíntesis y provocando con ello la muerte del
vegetal. Se ha observado también, que un incremento de la
radiación
ultravioleta sobre los valores
normales, ha provocado la inhibición de la
fotosíntesis en los sistemas
fitoplanctónicos disminuyendo su productividad y
afectando seriamente el equilibrio de
la red
trófica.
La naturaleza de
la luz
La luz blanca se descompone en diferentes colores (color =
longitud de onda) cuando pasa por un prisma. La longitud de onda
se define como la distancia de pico a pico (o de valle a valle).
La energía es inversamente proporcional a la longitud de
onda: longitudes de onda larga tienen menor energía que
las cortas.
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La distribución de los colores en el espectro
esta determinado por la longitud de onda de cada uno de ellos. La
luz visible es una pequeña parte del espectro
electromagnético. Cuanto más larga la longitud de
onda de la luz visible tanto más rojo el color. Asimismo
las longitudes de onda corta están en la zona violeta del
espectro. Las longitudes de onda mas largas que las del rojo se
denominan infrarrojas, y aquellas mas cortas que el violeta,
ultravioletas.
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La luz tiene una naturaleza dual: se comporta como onda
y partícula. Entre las propiedades de la onda luminosa se
incluyen la refracción de la onda cuando pasa de un
material a otro. El efecto fotoeléctrico demuestra el
comportamiento
de la luz como partícula. El zinc se carga positivamente
cuando es expuesto a luz ultravioleta en razón de que la
energía de las partículas luminosas eliminan
electrones del zinc. Estos electrones pueden crear una corriente
eléctrica. El sodio, potasio y selenio tienen
longitudes de onda críticas en el rango de la luz visible.
La longitud de onda crítica
es la mayor longitud de onda (visible o no) que puede causar un
efecto fotoeléctrico. Albert
Einstein desarrolló en 1905 la teoría
de que la luz estaba compuesta de unas partículas
denominadas fotones, cuya energía era inversamente
proporcional a la longitud de onda de la luz. La Luz por lo tanto
tiene propiedades explicables tanto por el modelo
ondulatorio como por el corpuscular.
Clorofila y
Pigmentos accesorios
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Modificada de: http://www.whfreeman.com/life/update/.
Un pigmento es cualquier sustancia que absorba la luz.
El color del pigmento esta dado por la longitud de onda no
absorbida (y por lo tanto reflejada). Los pigmentos negros
absorben todas las longitudes de onda que les llega. Los
pigmentos blancos reflejan prácticamente toda la
energía que les llega. Los pigmentos tienen un espectro de
absorción característico de cada uno de
ellos.
La clorofila,
el pigmento verde común a todas las células
fotosintéticas, absorbe todas las longitudes de onda del
espectro visible, excepto las de la percepción
global del verde, detectado por nuestros ojos.
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Tal como se observa en la fórmula, la clorofila
es una molécula compleja que posee un átomo de
magnesio en el centro, mantenido por un anillo de porfirinas.
Numerosas modificaciones de la clorofila se encuentran entre las
plantas y otros organismos fotosintéticos (plantas,
algunos protistas, proclorobacteria y cianobacterias).
Los pigmentos accesorios que incluyen a la clorofila b
(también c, d, y e en algas y protistas) y los
carotenoides,
como el beta
caroteno y las xantofilas (carotenoide de color
amarillo), absorben la energía no absorbida por la
clorofila.
La clorofila a (R = –CHO) absorbe sus energías
de longitudes de onda correspondientes a los colores que van del
violeta azulado al anaranjado-rojizo y rojo.
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Los carotenoides y la clorofila b absorben en la
longitud de onda del verde. Ambas clorofilas también
absorben en la región final del espectro (anaranjado –
rojo), o sea a longitudes de onda larga y menor cantidad de
energía. El origen de los organismos fotosintéticos
en el mar da cuenta de esto. Las ondas de luz mas
cortas (y de mayor energía) no penetran mas allá de
los 5 metros de profundidad en el mar. La habilidad para obtener
energía de las ondas mas largas (y penetrantes en este
caso) pudo constituir una ventaja para las primeras algas
fotosintéticas que no podían permanecer en la zona
superior del mar todo el tiempo.
Si un pigmento absorbe luz pueden ocurrir una de estas
tres cosas:
| la energía se disipa como calor |
| la energía se emite inmediatamente como una |
| la energía puede dar lugar a una |
El tilacoide
El tilacoide es la unidad estructural de la
fotosíntesis. Procariotas y eucariotas poseen estos
sacos/vesículas aplanados en cuyo interior se encuentran
los productos
químicos que intervienen en la fotosíntesis. Solo
los eucariotas poseen cloroplastos (ver el siguiente esquema) con
una membrana que lo rodea.
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Los tilacoides se apilan como panqueques (bah…., como
tapas para empanadas, para un ejemplo más
folclórico) y las pilas toman
colectivamente el nombre de grana. El área entre las
granas se denomina estroma.
Observe el esquema del cloroplasto y compárelo con el de
una mitocondria, notará que esta tiene dos sistemas de
membrana mientras que el cloroplasto tiene tres, formando por lo
tanto tres compartimentos.
Gerardo