Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-33

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Captación de la energía solar: 
la fotosíntesis
E s tu d io de caso
¿Los dinosaurios murieron 
por falta de luz solar?
HACE UN O S 65 M ILLONES DE AÑO S, e l Cretáceo 
term inó v io lentam ente y la v id a en la T ierra 
sufrió un go lpe catastró fico . En poco tiem po se 
extingu ieron cas i tod as las espec ies de l p laneta. 
Esta devastadora extinción en masa e lim inó más 
de 7 0 % d e las espec ies de l periodo, inc luyendo 
a los d inosaurios . Desaparecieron para siem pre 
e l Trice ra tops. e l T y ra n n o sa u ru s y las o tras 
especies d e d inosaurios. Se quedaron sin v id a la 
tierra y e l m ar, y tuv ie ron que pasar m illones de 
años para que aparecieran nuevas especies que 
tom aran e l lugar d e las otras.
En g en e ra l, los c ientíficos p iensan que 
esta devastación com enzó con un meteorito 
g igantesco , de unos 10 kilóm etros d e diám etro, 
que penetró la atm ósfera y cayó en la T ierra . El 
m eteorito se sum erg ió en e l m ar, en la punta 
de la pen ínsu la de Yucatán —e n el sureste de 
México— y excavó un crá ter d e k ilóm etro y 
medio de pro fundidad y 190 kilóm etros de 
d iám etro . Desde luego , todos los organism os 
de la zona inm ediata m urieron p o r la onda 
expansiva de l choque. A hora b ien, esta 
destrucción d irec ta debió q u ed ar lim itada a 
un área reducida. ¿C óm o , pues, e l im pacto del 
m eteorito e lim inó m iles de espec ies en todo el 
m undo? C on toda probab ilidad, los d año s más 
g raves no fueron p o r la caída de l m eteorito en 
sí, sino p o r los efectos duraderos d e su llegada 
repentina. En particu lar, e l e fecto de largo plazo 
más perjud ic ia l fue la a lterac ión de la reacción 
quím ica m ás im portan te d e la T ierra: 
la fotosíntesis.
¿3ué hace exactam ente la fo tosín tesis? ¿Q ué 
la hace tan im portante que interrum pirla acabó 
con los poderosos d inosaurios? Para averiguarlo, 
sigue leyendo.
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Captación de la energía s o la r la fotosíntesis
" X
1 1 3
De un v is ta z o
Estu d io d e caso ¿L o s d inosaurio s m urieron por falta 
de lu z so lar?
7 .1 ¿ Q u é e s la fo to s ín te s is ?
H o jas y clo rop lastos son adaptaciones p a ra la fotosíntesis 
La fotosíntesis consiste en reacciones luminosas 
(fotodependientes) el c id o de C a lv in (reacciones 
fotoindependientes)
Es tu d io d e caso continuación ¿L o s d inosaurios 
m urie ron por fa lta d e luz solar?
7 .2 R e a c c io n e s k jm in o s a s : ¿ c ó m o se c o n v ie r te 
la e n e rg ía lu m in o s a e n e n e rg ía q u ím ic a ?
Los pigmentos d e los clo roplastos captan la luz
la s reacciones luminosas se realizan en Las m em branas
blacoidales
7 .3 C ic lo d e C a lv in : ¿ c ó m o s e a lm a c e n a la e n e rg ía 
q u ím ic a en m o lé c u la s d e g lu c o s a ?
E n el c id o de Calv in se cap ta el d ióxido d e carbono
Estu d io d a caso con tlnuadón ¿L o s d inosaurios 
m urie ron por fa lta de lu z so la r?
E l ca rbono lijad o e n el c ic lo d e Calv in sirve para sintetizar 
carbohidratos
R w F lix P tio tosyn thesis (d ispon ib le en inglés)
7 .4 ¿ P o r q u é a lg u n a s p la n ta s u tiliz a n o t r a s v ía s 
p a r a f i ja r e l c a r b o n o ?
Cuando se berrán los estomas para conservar el agua, 
se realiza un proceso costoso para la p lanta llamado 
fotorrcspi radón
Las p lantas C i captan ca rbono y sintetizan glucosa 
en célu las diferentes
la s p lantas C A M cap tan ca rb o n o y sintetizan glucosa 
en tiem p os diferentes
Guard ián d a la T la rra Biocom bustib les: ¿SOn falsos 
su s beneficios?
Diferentes vías adaptan a las p lantas a distintas 
condiciones am bientales
Estu d io d a caso o tro v is taz o ¿Los d inosaurios 
m urieron por fa lta d e lu z so la r?
7.1 ¿Q U É E S LA FO T O S ÍN T E S IS ?
T o d as L is célu las requ ieren energ ia, p ero co m o se v io e n el cap ítu ­
lo 6, la p rim era le y d e la term od inám ica estab lece q u e la energía 
n o se crea; por tan to , la v id a depende d e la energ ía d e fuentes 
externas. 1’ara casi todas las form as d e v id a e n la T ierra, la energía 
v ie n e d e L i lu z so lar, directa o indirectam ente. lo s ún icos organis­
m os capaces de captar esta abundante fuente de energía son los 
que llevan a cabo la fo to s ín te s is , p o r la cual se capta y a lm acena 
energía so la re n los en laces d e m oléculas orgánicas, co m o la g luco ­
sa. La evo luc ión d e la fotosíntesis h izo posib le la v id a q ue conoce­
mos. Este proceso asom broso sum in istra n o só lo e l 'c o m b u s t ib le ' 
para la vida, s in o tam b ién e l oxígeno necesario para 'c o n su m ir ' 
ese com bustib le, co m o se verá e n e l capítulo 8. l a fotosíntesis se 
da e n las p lantas, protistas fotosintéticos y a lgunas bacterias. A qu í 
nos vam os a concentrar e n los organism os m ás conocidos: las 
p lantas terrestres.
H ojas y cloroplastos son adaptaciones 
para la fotosíntesis
Hn las plantas, la fotosíntesis tiene lugar e n los d o ro p la s to s , que 
están conten idos e n las célu las d e las hojas, la s hojas de la m ayo r 
parte d e las p lantas terrestres tienen apenas un as pocas célu las de 
grosor, un a estructura elegantem ente adaptada a las exigencias 
de la fotosíntesis (F IG U R A 7-1). La form a ap lanada d e las hojas 
expone a l S o l un a superficie m ás an ch a y su delgadez garantiza que 
la lu z penetre a los clo rop lastos d e l interior. 1.a superficie superio r e 
in fe rio r d e un a ho ja consta d e un a capa d e célu las transparentes, la
e p id e rm is . La superficie externa d e la epiderm is está cubierta por 
la c u tíc u la , un recubrim iento transparente, ceroso e im perm eable 
q ue reduce la evaporación del agua d e la hoja.
U n a h o ja ob tiene d e l a ire e l C O , necesario para la fo to ­
síntesis, a través d e poros ajustables e n la ep iderm is llam ados e s ­
to m a s (de la palabra griega q ue significa 'b o c a '; F IG U R A 7-2 en 
la p ág in a 115 ). D en tro de la h o ja h a y capas d e cé lu las que, 
e n con ju n to , reciben el n o m b re d e m c s ó filo (q u e significa ‘ en 
m e d io de la h o ja ') . Las cé lu las d e l m esó filo con tienen casi lodos 
los d o ro p la s tos d e la ho ja y, p o r consigu iente, la fotosíntesis se 
rea liza p r in d p a lm en te e n estas células. Haces vasculares, q ue fo r­
m a n la nervadura de la ho ja (F IG U R A 7-1 b ), sum in istran agua y 
m inera les a las célu las del m e só filo y se lle va n los carboh idratos 
p rod uc id o s a otras partes d e la p lanta. Las cé lu las q u e rodean es­
tos haces fo rm an la v a in a p e r lv a s c u la r y carecen d e cloroplastos.
U n a célu la d e l m esó filo tien e de 40 a 5 0 cloroplastos ( F I ­
G U R A 7-1 e ) q ue so n tan pequeños (unas a n c o m ieras d e d iám etro ) 
q ue 2,500 alineados abarcarían aproxim adam ante la uñ a d e un 
pulgar. C o m o se v io e n el cap ítu lo 4, los clo roplastos so n organe- 
los q ue constan de un a doble m em brana externa q ue e n a e n a un 
m e d io sem iflu ido , e l e s tro m a . Insertados en e l estrom a se encuen ­
tran sacos m em branosos interconectados y e n form a de d isco que 
se llam an tila c o id e * (F IG U R A 7-1 d ). Cada u n o d e estos sacos d e li­
m ita un a región con flu id o llam ada espacio lilaco idal. L is reacciones 
q u ím icas fotodependientes de la fotosíntesis (reacciones lu m in o ­
sas) se realizan e n las m em branas d e los tilacoides. la s reacciones 
fotoindependientes del c ic lo d e C a lv in q ue captan ca rbono del 
C O j y producen glucosa se rea lizan e n el estrom a q ue los rodea.
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1 1 4 ■ » i ; i l»7 ¿ » « La vxla de la lé lu l a
A F IG U R A 7-1 Esq u e m a d e las estructu ras de la fo tos ín tes is (a ) En las plantas terrestres, la 
fotosíntesis se realiza principalmente en las hojas, (b ) Sección d e una hoja, que muestra las células del 
mesófito, donde se concentran los doroplastos y la cutícula impermeable que recubre la hoja por sus dos 
caras, (c ) Mcrografia óptica de una célula del mesófito, repleta de doroplastos. (d )C lo ro p lasto q ue muestra 
d estroma y los tilacoides donde se realiza la fotosíntesis.
La fotosíntesis consiste en reacciones lum inosas 
(fb todependientes) y el d c lo de Calvin 
(reaedones fbtoindependientes)
A partir de m oléculas sim ple» d e d ióxido de ca rbono (C O ?) y agua 
( H , 0 ) , la fotosíntesis convierte la energ ía d e la lu z so lar en energía 
q u ím ica alm acenada e n enlaces d e glucosa (C » H 1, 0 , ) y lib era oxí­
geno ( O , ) co m o subproducto (F IG U R A 7-3). l a reaedón q u ím ica 
más s im p le de la fotosíntesis es:
6 C O , + 6 11,0 + energ ía lum inosa —» ( ^ H u O A + 6 0 ,
Esta s im p le ecu ad ón oscurece d hecho d e que la fotosíntesis com ­
prende docenas de reacciones catalizadas p o r docenas d e enzim as. 
Estas reaedones ocurren e n dos foses d iferendadas: la fose lu m in o ­
sa, donde se realizan las reaedones lum inosas o fotodependientes, 
y la fase oscura, donde se llevan a cabo las foto independ ientes o 
a d o d e C a lv in . Cada fose se realiza e n partes diferentes d e l doro- 
plasto, p ero están conectadas por un v ín cu lo im portante: las m olé­
cu las portadoras d e energía.
En las re a e d o n e s lu m in o s a s , la d o ra d la y o tras m o lécu ­
las insertadas e n las m em branas d e los tilaco ides d e los doraplas- 
to s cap tan energ ía d e la luz s o la r y convie rten parte e n energía 
q u ím ica a lm acenada e n las m o lécu las portadoras d e energ ía ATP 
(ad enosín trifosfato ) y N A D P I I (n ico tin a m id a ad e n in a d inucleó- 
t id o fo sfa to ), lo s en laces de la m o lé cu la d e agua se ro m p en y se 
lib era ox ígeno co m o subproducto , p roceso q ue se conoce co m o 
fotolisis. E n las reaedones fo to independ ientes del d c lo d e C a l­
v in , las enz im as que se loca lizan e n e l f lu id o d e l estrom a situado
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