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La energía en los organismos

  1. 1. La energía en los organismos<br />La fotosíntesis<br />Podemos decir que la fotosíntesis es el proceso que mantiene la vida en nuestro planeta. Las plantas terrestres, las algas de aguas dulces, marinas o las que habitan en los océanos realizan este proceso de transformación de la materia inorgánica en materia orgánica y al mismo tiempo convierten la energía solar en energía química. Todos los organismos heterótrofos dependen de estas conversiones energéticas y de materia para su subsistencia. Y esto no es todo, los organismos fotosintéticos eliminan oxígeno al ambiente, del cual también depende la mayoría de los seres vivos de este planeta.<br />La fotosíntesis ocurre en organelas específicas llamadas cloroplastos, que se encuentran en células fotosintéticas, es decir, en células de productores expuestas al sol.<br />Los cloroplastos tienen pigmentos que son moléculas capaces de "capturar" ciertas cantidades de energía lumínica. Dentro de los pigmentos más comunes se encuentra la clorofila a y la clorofila b, típica de plantas terrestres. Cada uno de estos pigmentos se "especializa" en captar cierto tipo de luz. <br />El espectro lumínico que proviene del sol se puede descomponer en diferentes colores a través de un prisma, cada color corresponde a una cierta intensidad de luz, que puede medirse en longitudes de onda. Cada pigmento puede capturar un tipo distinto de longitud de onda.<br />En el esquema se muestran los espectros de absorción de la clorofila (a y b). Como puede observarse cada pigmento tiene un pico de absorción característico.<br />La clorofila a absorbe sus energías de longitudes de onda correspondientes a los colores que van del violeta azulado al anaranjado-rojizo y rojo.<br />La clorofila b absorbe en la longitud de onda del verde<br />En el caso de las plantas superiores la fotosíntesis ocurre principalmente en las hojas, y dentro de éstas, en cloroplastos ubicados en células del parénquima, que es uno de los tejidos de la hoja. Las hojas, además, poseen pequeñas abertura o "estomas", formadas por células que pueden agrandar o cerrar la abertura y que permiten, de este modo, regular la entrada o salida de agua y gases, como el oxígeno y dióxido de carbono.<br />Los cloroplastos, presentes en todas las células eucarióticas fotosintéticas, capturan la energía radiante de la luz solar y la emplean para convertir agua y dióxido de carbono en carbohidratos, como la glucosa, el almidón y otras moléculas de alimento. Se libera oxígeno como producto de las reacciones fotosintéticas. Las mitocondrias, presentes en todas las células eucarióticas, llevan a cabo los pasos finales en la ruptura de estos carbohidratos y capturan su energía para almacenarla en moléculas de ATP. Este proceso, la respiración celular, consume oxígeno y produce dióxido de carbono y agua, completando la circulación de las moléculas. Con cada transformación, parte de la energía se disipa en el ambiente, en forma de calor. Así, el flujo de energía en la biosfera se realiza en un sentido y puede continuar solamente en tanto haya un ingreso de energía del Sol.<br />El proceso de fotosíntesis ocurre en 2 etapas, la primera, llamada etapa fotodependiente, ocurre sólo en presencia de luz y la segunda, llamada etapabioquímica o ciclo de Calvin, ocurre de manera independiente de la luz. <br />En la etapa fotodependiente la luz que "golpea" a la clorofila excita a un electrón a un nivel energético superior. En una serie de reacciones la energía se convierte (a lo largo de un proceso de transporte de electrones ) en ATP y NADPH. El agua se descompone en el proceso liberando oxígeno como producto secundario de la reacción. El ATP y el NADPH se utilizan para fabricar los enlaces C-C en la etapa oscura.<br />Los hechos que ocurren en la fase luminosa de la fotosíntesis se pueden resumir en estos puntos:<br />a) Síntesis de ATP o fotofosforilación que puede ser:<br /> acíclica o abierta<br /> cíclica o cerrada<br />En la etapa oscura, el anhídrido carbónico de la atmósfera es capturado y modificado por la adición de hidrógeno para formar carbohidratos. La transformación del anhídrido carbónico en un compuesto orgánico se conoce como fijación del Carbono. La energía para ello proviene de la primera fase de la fotosíntesis. Los sistemas vivientes no pueden utilizar directamente la energía de la luz, pero pueden a través de una complicada serie de reacciones, convertirla en enlaces C-C y, esta energía puede ser luego liberada por la glicólisis y otros procesos metabólicos.<br />Es la síntesis de ATP que se produce cuando se exponen cloroplastos aislados a la acción de la luz, en presencia de ADP y fosfato. La formación de ATP a partir de la reacción de ADP y fosfato, es el resultado del acoplamiento energético de la fosforilación al proceso de transporte de electrones inducido por la luz.<br />

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