(Ciencias de Joseleg)(Biología)(Introducción y biología celular)(La fotosíntesis) (Introducción)(Generalidades de la fotosíntesis)(Física de la fotosíntesis)(Destino de los átomos en la fotosíntesis)(Reacciones de la luz 1, la oxidación del agua)(Reacciones de la luz 2, Cadena de transporte de electrones y fosforilación)(Introducción a las reacciones de la oscuridad)(Etapa de fijación de carbono en las plantas C3)(Etapa de fijación de carbono en las plantas CAM y C4)(Etapa de regeneración de la RuBP)(Etapa de síntesis de carbohidratos)(Evolución de la fotosíntesis)(Referencias bibliográficas)(Versión documento word)
La fotosíntesis es un metabolismo anabólico que se encarga
de la síntesis de compuestos complejos de carbono empleando materiales inorgánicos
como agua, dióxido de carbono y la energía solar.
1
La
fotosíntesis es un proceso utilizado por las plantas y otros organismos para
convertir la energía luminosa en energía química que luego puede liberarse para
alimentar las actividades de los organismos. Esta energía química se almacena
en moléculas de carbohidratos, como los azúcares, que se sintetizan a partir de
dióxido de carbono y agua - de ahí el nombre de fotosíntesis que literalmente
traduce como “construir con luz”. En la mayoría de los casos, el oxígeno
también se libera como un producto de desecho. La mayoría de las plantas, la
mayoría de las algas, y las cianobacterias realizan la fotosíntesis; Tales
organismos se llaman fotoautótrofos. La fotosíntesis es en gran parte
responsable de producir y mantener el contenido de oxígeno de la atmósfera
terrestre (Buick, 2008; Holland,
2006; Kump, 2008; Kump & Barley, 2007), y suministra todos los compuestos orgánicos y la mayor
parte de la energía necesaria para la vida en la Tierra.
Las reacciones de la luz se las puede asumir como una cadena
de transporte de electrones, en otras palabras, se genera una corriente
eléctrica que permite la producción de energía de dos formas diferentes. La
primer forma es directa, y es mediante la formación de NADPH a partir de NADP.
El NADPH es una molécula de alta energía que puede catalizar numerosas
reacciones de reducción “constructoras de componentes celulares”. El segundo
método es indirecto, y es mediante la formación de un gradiente de protones. La
plastoquinona y el citocromo fotosintético trasladan 6 iones protio(1+) desde
el estroma del cloroplasto al interior del tilacoide, por lo que rápidamente el
interior del tilacoide adquiere una mayor concentración de iones protio(1+).
Esta acumulación genera un potencial electroquímico que es
aprovechada por una enzima F1F0 ATP sintetasa para generar energía de forma
similar a lo que ocurre en la respiración celular aeróbica en forma del
portador de energía llamado ATP. El sustrato de donde se extrae la corriente
eléctrica que impulsa los dos procesos anteriores es el agua, sin embargo, al
ser el agua una molécula estable de alta energía se emplea energía lumínica
para impulsar el proceso. En total al sumar los dos fotosistemas, se necesitan
en óptimas/ideales condiciones 8 fotones para producir una molécula de oxígeno
y ocho moléculas de NADPH; con el rompimiento de dos moléculas de agua.
En general se pueden distinguir dos fases en el esquema del
ciclo de Calvin, todos dicen que son 3, pero la tercera nunca se ve, y de hecho
ha sido omitida intencionalmente en esta sección de las reacciones de fase
oscura, debido a que la mayoría de los esquemas realmente solo muestran dos,
mientras que la tercera es solo una desviación a mitad de camino. La primera
fase es una fase de activación en la que se invierte energía proveniente de las
reacciones dependientes de la luz.
La segunda fase es la de regeneración, donde el punto
principalmente es una reorganización molecular, para transformar 6 moléculas de
3 carbonos, en 3 moléculas de 5 carbonos para regeneración y una como beneficio
para la síntesis de carbohidratos. Esta molécula de tres carbonos es
equivalente a las tres moléculas de dióxido de carbono que fueron asimiladas
por los tres arranques del ciclo de Calvin. El ciclo de Calvin para completarse
de manera completa debe avanzar en grupos de tres, tres arranques, una sola
reorganización y tres finalizaciones.
Melvin Ellis Calvin
(8 de abril de 1911 - 8 de enero de 1997) fue un bioquímico
estadounidense conocido por descubrir el ciclo de Calvin junto con Andrew
Benson y James Bassham, por lo que fue galardonado con el Premio Nobel de
Química de 1961. Pasó la mayor parte de su carrera de cinco décadas en la
Universidad de California, Berkeley.
Calvin nació en St. Paul, Minnesota, hijo de Elias Calvin y Rose
Herwitz, inmigrantes judíos del Imperio Ruso.
Cuando era niño, la familia de Calvin se mudó a Detroit; se
graduó de Central High School en 1928. Melvin Calvin obtuvo su Licenciatura en
Ciencias de la Facultad de Minería y Tecnología de Michigan (ahora conocida
como Universidad Tecnológica de Michigan) en 1931 y su Ph.D. en química de la
Universidad de Minnesota en 1935. Luego pasó los siguientes cuatro años
haciendo un trabajo postdoctoral en la Universidad de Manchester. Se casó con
Marie Genevieve Jemtegaard en 1942.
Calvin se unió a la facultad de la Universidad de
California, Berkeley, en 1937 y fue ascendido a Profesor de Química en 1947.
Usando el isótopo carbono-14 como trazador, Calvin, Andrew Benson y James
Bassham mapearon la ruta completa por la que viaja el carbono a través de una
planta durante la fotosíntesis, comenzando desde su absorción como dióxido de
carbono atmosférico hasta su conversión en carbohidratos y otros compuestos
orgánicos. Al hacerlo, Calvin, Benson y Bassham demostraron que la luz solar
actúa sobre la clorofila de una planta para impulsar la fabricación de
compuestos orgánicos, en lugar de sobre el dióxido de carbono, como se creía
anteriormente. Calvin fue el único destinatario del Premio Nobel de Química de
1961 por lo que a veces se conoce como el ciclo Calvin-Benson-Bassham. Calvin
escribió una autobiografía tres décadas más tarde titulada Siguiendo el rastro
de la luz: una odisea científica. Durante la década de 1950 fue uno de los
primeros miembros de la Sociedad para la Investigación de Sistemas Generales.
En 1963 se le otorgó el título adicional de Profesor de Biología Molecular. Fue
fundador y Director del Laboratorio de Biodinámica Química y simultáneamente
Director Asociado del Laboratorio de Radiación de Berkeley, donde realizó gran
parte de su investigación hasta su jubilación en 1980. En sus últimos años de
investigación activa, estudió el uso de plantas productoras de aceite. como
fuentes de energía renovables. También pasó muchos años probando la evolución química
de la vida y escribió un libro sobre el tema que se publicó en 1969 (Govindjee, Nonomura, & Lichtenthaler, 2020).
No hay comentarios:
Publicar un comentario