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Fotosíntesis
Cloroplastos
Los cloroplastos son organelas pertenecientes a los orgánulos llamados plástidos, los
cuales se encuentran presentes en casi todas las células de las plantas. El pigmento
contenido dentro de este, es la clorofila. Este pigmento le otorga el color verde y es el
principal responsable del proceso de la Fotosíntesis.
Estructura y Función
Los cloroplastos se ubican principalmente en las hojas de las plantas, mas precisamente
en el mesofilo (tejido vegetal de la hoja). Puede haber entre 20-40 por célula vegetal.
Esta organela está compuesto por una membrana externa, una membrana interna, un
espacio intermembrana, estroma, tilacoides (grana) y lumen o espacio tilacoide (Fig.1).
Fig.1.
Las membranas de la envoltura (interna y externa): pertenecen al tipo de membrana
plasmática. A través de ella ocurren los intercambios moleculares con el Citosol. No
poseen clorofila pero pueden tener otros pigmentos (carotenoides).
Estroma: representa el mayor volumen del cloroplasto y es el espacio en donde se
encuentran tilacoides. Está compuesta por proteínas (enzimas) y ADN y ARN propias del
cloroplasto. En él se produce la fijación del CO2, y la producción de H de C durante la
etapa “oscura” de la fotosíntesis.
Tilacoides: consisten en estructuras en forma de sacos aplanados que suelen estar
agrupados formando una especie de pila de discos o monedas (grana). En la pared de los
tilacoides se encuentran las proteínas (enzimas) involucradas en los procesos de la etapa
“clara” de la fotosíntesis.
Lumen: es el espacio dentro de los tilacoides, con una función equivalente a la matriz
mitocondrial. En dicho espacio se acumularan los productos de la oxidación (protones:
H+).
Fotosíntesis
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La fotosíntesis es un proceso metabólico fundamental para la vida sobre la Tierra. A
través de este proceso las plantas, por medio de la clorofila de los cloroplastos, son
capaces de transformar la energía lumínica (fotones) a energía química (H de C).
Reacción global:
nCO2
+ nH2O + E.L.  (CH2O)n + nO2
Por lo tanto a partir de agua y dióxido de carbono más energía lumínica se producirá
hidratos de carbono con la liberación conjunta de oxígeno.
El proceso comprende un grupo de reacciones metabólicas las cuales ocurren en
presencia de luz (etapa clara) y otro grupo que pueden ocurrir en presencia o ausencia de
luz (etapa oscura).
Etapa clara: llamadas también reacciones fotoquímicas, es en donde la energía lumínica
queda atrapada en enlaces de ATP y se generan moléculas reducidas llamadas NADPH y
liberación de O2. (Fig.2)
En esta etapa interviene la molécula de clorofila, pigmento capaz de capturar la energía
lumínica solar. Existen dos tipos de clorofilas (a y b), con diferentes variedades de
composición química que se caracterizan por captar diferentes espectros (longitud de
onda) de la luz (Ejemplo: P680 y P700).
a. La etapa clara comienza con la excitación de un complejo molecular llamada
Fotosistema II por la luz (fotones). La molécula de clorofila P680 ubicada en este complejo
es excitada por la llegada de un fotón, por lo tanto uno de sus últimos electrones es
sacado de su órbita molecular para pasar a otra de mayor energía. Este electrón
energizado abandona (similar a la oxidación) el F II para pasar al Fotosistema I.
Para recuperar el electrón perdido en el F II ocurre un proceso de ruptura o escisión del
agua (en el espacio tilacoide), donde se liberan H+, -e y se genera una molécula de O2.
Los protones serán utilizados para generar ATP, mientras que los electrones
reemplazaran a los perdidos por la clorofila P680.
b. El Fotosistema I recibe los electrones provenientes del F II (previo paso por otros
intermediarios: plastoquinona, complejo b-f y plastocianina). Aquí interviene la molécula
de clorofila P700, la cual recupera los electrones que ha perdido producto de la excitación
por parte un fotón (equivalente a FII).
Los electrones perdidos en el FI, pasan a otros intermediarios (Ferredoxina) y de allí a
una enzima que formara el NADPH.
Fig.2
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Etapa oscura: es en donde la energía atrapada en los ATP y los NADPH serán utilizados
para sintetizar moléculas de H de C, junto con el CO2 proveniente de la atmosfera. A este
conjunto de reacciones se las agrupa bajo el nombre de Ciclo de Calvin.
a. La principal enzima de este ciclo es la ribulosa 1,5-disfosfato carboxilasa. La cual
utiliza como sustratos a 6 RubP (ribulosa bifosfato, de 5C) y a 6 CO2 para generar 12
moléculas de 3-fosfoglicerato (3C).
b. Estas 12 moléculas se reducen utilizando los NADPH y ATP a 12 moléculas de 3fosofogliceraldehido (C3).
c. Dos de las doce 3-fosfoglieraldehido abandonan el ciclo para, por medio de otras
enzimas, convertirse en monosacáridos, ácidos grasos y aminoácidos. Mientras que las
restantes diez, vuelven a convertirse a 6 moléculas de RubP, utilizando ATP.
Bibliografía
De Robertis y Hib. Fundamentos de la Biologia Celular y Molecular de De Robertis. 2004.
Cuarta Edición. Editorial El Ateneo. Capítulo 9.
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