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Fotosintesis

 

En 1771 se descubre que la menta produce alguna sustancia que era capaz de mantener la combustión, esta sustancia fue posteriormente identificada como el oxígeno. En 1779 se identifica como necesaria la luz solar para llevar a cabo la fotosintesis. En 1782 se comprueba que para que las plantas desprendieran oxigeno (mantenía la combustión), era necesaria la presencia de otro gas identificado ya anteriormente como anhidrido carbonico. En 1804 se realizaron experimentos sobre el intercambio de gases en las plantas llegando a la conclusión que la masa ganada por la planta se correspondía a la suma del carbono del aire que fijaban - anhidrido carbónico - y el agua absorbida por la raiz. El concepto de energía quimica aparece en 1845, se identifica el paso de energía luminosa procedente del sol a energía quimica que se almacenaba en unas sustancias que se producían durante la fotosintesis.
A principios del siglo XIX se conocían la mayor parte de elementos que intervienen en la fotosintesis y su desarrollo sería: anhidrido carbónico + agua ------- materia orgánica + oxigeno; reacción que se producía en presencia de la luz solar y era realizada por las plantas verdes.
Años despues se cree que la luz solar es atraida por la clorofila y actua sobre el anhidrido carbónico, descomponiendolo, el carbono se une al agua y forma el CH2O, que supondrá la unidad a partir de la cual se formarán los glúcidos. Según estos datos diremos que el oxígeno desprendido durante la fotosintesis procede del anhidrido carbonico. En 1930, Van Niel (biólogo holandés) demuestra que algunas bacterias con capacidad para llevar a cabo la fotosintesis no desprendían oxigeno. De esta forma algunas bacterias de este tipo emplean sulfuro de hidrógeno en vez de usar el agua como materia para la fotosintesis liberando azufre en vez de oxigeno. Se encuentran parecidos entre ambas moleculas el sulfuro de hidrogeno y el agua y a la vista de sus similitudes químicas, podría pensarse que si el azufre procede del acido sulfhidríco el oxigeno lo haga del agua en vez de hacerlo del anihidrido carbónico. Para demostrar esto se recurrió a emplear el isótopo 18 del oxigeno en vez de emplear el isotopo 16. Si a una planta que realiza la fotosíntesis se le pone en contacto con anhidrido carbonico más agua con oxigeno 18, el resultado de la reacción sería: . Si realizamos el expermento contrario y proporcionamos a la planta agua con oxígeno normal y CO2 con oxigeno 18 se observa que este oxígeno se dirige al hidrato de carbono y al agua, pero en ningun caso se encuentra oxígeno 18 libre. La rección sería: . A la vista de estas ecuaciones puede establcerse el destino final de los atomos que intervienen en la reacción, considerando la glucosa como producto final de la reacción: reaccion que tiene lugar en presencia de la luz solar y realizada por las plantas verdes. La glucosa formada formará disacaridos como la sacarosa tras unirse a una molecula de fructosa o bien formará polisacaridos: almidón (polisacarido de reserva vegetal). En lo que concierne a la reacción anterior las moléculas de agua que actuan como reactivos nada tienen que ver con las que aparecen como productos. Las primeras son necesarias para el desarrollo de la reacción y la segunda aparece durante el proceso fotosintetico.
En el año 1939 Hill pudo comprobar como los cloroplastos desprendían oxígeno si se iluminaban, es decir se ponía delante de una aceptor de hidrogeno. Es proceso se conoce como Reacción de Hill. Pero tampoco existe una proporcionalidad entre cantidad de energía luminosa y actividad fotosintetica. Blackman - botánico inglés - demostró que una vez que la intensidad luminosa alcanzaba cierto umbral la actividad de la fotosíntesis no aumenta en sentido proporcional. Una posible explicación sería que determinados pasos de la fotosíntesis tenían lugar en ausencia de la luz. Estudios posteriores indicaron que si se aplicaba luz de forma discontinua se producía un aumento en el rendimiento de la fotosíntesis, apreciándose sobre todo cuando la planta estaba en oscuridad.
El proceso de la fotosíntesis tiene lugar en dos etapas. En una primera se produce la captación de energía gracias a unos pigmentos de la planta que una vez absorbida la luz la transforman en ATP y en elementos reductores tipo NADPH, durante este proceso los átomos de hidrógeno que formaban la molécula de agua, tras romperse la molécula intervienen en la reducción del NADP+, liberando oxígeno, de forma paralela el ADP se transforma en ATP. Todo esto puede quedar esquematizado en la siguiente reacción: . En la segunda fase, los productos formados en durante la fase anterior ricos en energía, es decir el NADPH y el ATP son utilizados para llevar a cabo la reducción del CO2 y formar la glucosa, de forma paralela el NADPH se transforma en NADP+ y el ATP en ADP con liberación de fosfato. Esquematicamente esta reacción sería: . A las reacciones que forman la primera fase se les fase luminosa o fotoquimica de la fotosíntesis, mientras que a las segundas se le denomina fase oscura.
Van Niel indicó que tanto la fotosintesis bacteriana como la realizada por las plantas verdes son semejantes teniendo en ambos casos la presencia de un dador de hidrógeno, sea el agua o sea el sulfuro de hidrógeno. De igual forma se concluye que el CO2 no representa al aceptor universal de electrones en los seres que realizan la fotosintesis. Este será el aceptor de electrones en los individuos autotrofos (plantas superiores), pero también el nitrato puede realizar esta función transformandose en amoniaco. Otros pueden emplear el ion hidrógeno rindiendo hidrógeno molecular. Un esquema de estas reacciónes sería:
Por todo lo anterior, la fotosintesis no es unicamente una serie de reacciones encaminadas a formar glucosa, a partir de ella se forman otra serie de compuestos necesarios para el individuo como aminoacidos, lípidos, pigmentos, ...

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