Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-34

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Captación de l a energía solar. I j fotosíntesis 1 1 5
(a) Esto m as ab ie rto s (b) Esto m as ce rrad o s
* R G U R A 7-2 E s to m as (a ) Los
estomas abiertos permiten la entrada de 
C O ,y la salida de oxigeno, por difusión,
(b ) Los estomas cerrados aminoran 
la pérdida de agua por evaporación, 
aunque evitan que entre C O , y que salga 
oxigeno.
fuera d e los tilaco ides to m an el C O , d e la a tm ósfera y la energ ía 
q u ím ica d e las m o lécu las portadoras para im pu lsar la s ín tesis de 
u n azúcar d e tres ca rbonos que servirá para s in te tiza r glucosa. En 
la figura 7-3 se m uestra la re lación en tre las reacciones lum inosas 
y el c ic lo de C a lv in , d e m o d o q ue se e jem p lifica la in terdepen ­
dencia d e los dos procesos y se co loca cada u n o e n el 
lugar donde se realiza d en tro d e l d o ro p la sto . D ich o 
e n pocas palabras, la parte foto- d e la fotosíntesis se 
refiere a la captura d e energ ía so la r p o r m e d io d e reac­
ciones lum inosas e n las m em branas de los tilacoides. 
l i l a s reacciones to m an la energ ía so la r para 'recargar* 
las m o lécu las portadoras d e l A D P (ad enosín d ifo sfa ­
to ) y N A D P * (la fo rm a s in energ ía del N A D P H ) para 
fo rm ar A T P y N A D P H . l a parte -síntesis d e la fo tos ín ­
tesis se refiere a l a d o d e C a lv in , e n el q u e se capta 
ca rbono para s in te tiza r g lucosa p o r m e d io d e la ener­
gía sum in istrada p o r las m o lécu las d e a lta energ ía: el 
A T P y e l N A D P H . Los portadores desertergizados A D P 
y N A D P * se recargan m ed ian te reacciones lum inosas 
para convertirse e n A T P y N A D P H , q ue im p u lsa rán la 
síntesis d e m ás m o lécu las de glucosa.
A ho ra q ue tenem os las lín eas generales de la fo ­
tosíntesis, veam os los d eta lles d e cada fase.
E s tu d io de ca so c o n t i n u a c i ó n
¿Los dinosaurios murieron 
por falta de luz solar?
doroptastoHace m ás d e d o s m il m illones d e años, algunas 
célu las bacterianas (procariontes), por m utaciones 
aleatorias d e su material genético , adquirieron la 
capacidad de aprovechar la energ ía d e la luz solar.
Al m edrar con esta abundante fuente energética, las 
primeras cé lu las fotosintéticas llenaron los mares.
Conforme aum entaron, se acum uló oxigeno en la atm ósfera. 
Luego evolucionaron las plantas, hicieron la transic ión a la 
tierra y crecieron en exuberante profusión. Cuando aparecieron 
los d inosaurios, las p lantas abundaban y proporcionaban 
suficientes alim entos para sostener a los herbívoros g igantes, 
com o e l tv a to sa u rio d e 35 toneladas y ? 6 m etros de largo, 
q ue depredaba el O ranosaurio.
CeH,,Oe
A R G U R A 7-3 E s a u e m a d e la re la c ió n e n t r e la s re a c c io n e s 
lu m in o sa s y e l d c lo d e C a lv in Las moléculas sim ples que 
proporcionan los ingredientes básicos para la fotosíntesis (C O ,y 
H,C» entran en momentos d istintos y se usan en partes diferentes 
<* los doroplastos. Aquí también se ve q ue e l O, liberado durante la 
fotosíntesis proviene del H ,0 . mientras que c l carbono utilizado en 
Q síntesis de la glucosa se obtiene del C O ,. En figuras posteriores se 
rruestran versiones m ás pequeñas d e esta Ilustración, para Indicar 
tfonde ocurren los procesos específicos.
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1 1 6 ■ ü ; I1 » 7 J í « U v K l a d e l á L Í l u l a
7.2 R E A C C IO N E S L U M IN O S A S : ¿C Ó M O 
S E C O N V IE R T E LA E N E R G ÍA LU M IN O SA 
EN E N E R G ÍA Q U ÍM IC A ?
Las reacciones lum inosas cap lan la energía so la r y la a lm ace­
nan co m o energía q u ím ica e n dos m o lécu las portadoras: A 'IT y 
N A D P H . L is m o lécu las q ue hacen posib le estas reacciones, inc lu ­
yen d o los p igm entos q ue captan la luz y las enzim as, están in se r­
tadas e n un a d isposición predsa dentro d e las m em branas d e los 
tilacoides. A m ed id a q ue leas la sección, líjate e n e l m o d o com o 
la m em brana tilaco idal y los espacios q ue eng lo ba sostienen estas 
reacciones cruciales.
Los pigm entos de los dorop lastos captan la luz
E l S o l em ite energía e n u n a m p lio espectro d e rad iación electro ­
magnética. E l e s p e c tro e le c tro m a g n é t ic o va d e los rayos g am ­
m a d e onda corta al ultravio leta, la luz visib le y la infrarroja, hasta 
las ondas d e rad io m u y largas (F IG U R A 7-4). La luz y otras ondas 
electrom agnéticas están com puertas d e paquetes d e energ ía llam a­
dos fo to n e s , l a energ ía de u n fotón corresponde a su long itud de 
o nda: los fotones de onda corta, co m o los rayos g am m a y X , son 
m uy energéticos, m ientras que los d e o n d a larga, co m o las ondas 
d e radio, llevan m enos energ ía. La lu z visib le es la de long itud de 
o nda tal, que su energía es bastante fuerte para alterar las m o lé c u ­
la s d e lo s p ig m e n to s b io lógicos (q u e son m oléculas q ue absor­
ben la luz ), co m o la clorofila , pero n o tan intensa para q ue dañe 
los en laces d e las m oléculas fundam entales, co m o e l A D N . N o es
p o r co inc idencia q ue estas longitudes d e onda, con la cantidad 
adecuada d e energía, n o só lo im pu lsan la fotosíntesis, s in o que 
tam b ién estim u lan los p igm entos del o jo y nos perm iten ver.
O cu rre un a d e tres cosas cu an d o un a o n d a lu m in o sa de 
long itud específica inc id e e n u n ob je to , co m o un a hoja: se absor­
b e la luz (se capta), s e re fle ja (reb o ta ) o se transm ite (a traviesa ). 
1.a lu z q ue se absorbe ca lien ta e l ob jeto o im pu lsa procesos b io ló ­
gicos, co m o la fotosíntesis, l-t lu z q u e se refleja o s e transm ite no 
se absorbe y, p o r u n t o , puede llegar a los ojos d e un observador, 
q u e la percibe co m o el co lo r de ese objeto .
lo s d o ro p la s to s co n tie n en va rio s p ig m en to s q ue absor­
ben d ife ren tes lo n g itu d es d e o n d a . Ld c lo r o f i la a , el p r in d p a l 
p ig m en to q u e cap ta la lu z e n lo s d o ro p la s to s , ab so rbe in tensa ­
m ente la lu z v io le ta , a z u l y ro ja , p ero re fle ja e l verde, q u e es lo 
q ue d a a las h o ja s su co lo r (véase la figura 7-4). Lo s d o ro p la stos 
ta m b ié n co n t ie n e n o tras m o lécu las q u e se lla m a n , e n co n ju n ­
to , p ig m e n to s a c c e s o r io s y q ue ab so rben otras lo n g itu d es d e 
o n d a d e energ ía lu m in o sa y la transfie ren a la d o ro f i la a. la 
c lo ro f ila b es lig e ram en te d is t in ta d e la c lo ro fila a (v e rd e ) q u e 
s irve co m o p ig m e n to accesorio q u e absorbe las lo n g itu d es azul 
y ro jo na ran ja q u e n o cap tó la d o ro f i la a y re fle jan la lu z verde 
a m a r illa . l o s c a ro te n o id e s so n p ig m en to s accesorios q u e se e n ­
cu en tran e n lo d o s lo s d o ro p la s to s . A bsorben lu z azu l y verde y 
se ven p r in á p a lm e n te d e c o lo r a m a r il lo o an aran jado , p o rq u e 
reflejan esas long itudes d e o n d a ante nuestros o jo s (véase la f i ­
gura 7-4).
Aunque los carotenoides están presentes e n las hojas, 
su co lo r queda enm ascarado por la d o ro f i la verde, q ue es más 
ab un dan te . E n el o to ñ o , cu an d o las hojas co m ienzan a m orir, la 
c lo ro fila se degrada antes q ue los carotenoides y se ap redan los 
b rillan tes p igm entos a m a r illo y an a ran jad o d e los carotenoides 
q u e caracterizan los co lo res del o to ñ o . La c lo ro fila d e las hojas de 
á la m o e n la F IG U R A 7-5 se degradó y desapareció, de m o d o que 
se revelan los carotenoides (los co lores ro jo y m o rado d e las hojas 
secas n o t ien e n que ve r co n la fo tosín tesis).
A F IG U R A 7-4 L a lu z y lo s p ig m e n to s d e lo s d o ro p la s to s
la luz visible, que e s una parte muy pequeña d e l espectro 
electromagnético, comprende las longitudes de onda que 
corresponden a los colores del arco iris, la clorofila a y b (curvas 
\*rdo y azul, respectivamente» absorben con Intensidad la luz 
violeta, azul y roja. Los carotenoides (curva anaranjada» absorben 
bngitudcs de onda azul y verde.
A F IG U R A 7-5 L a p é rd id a d e c lo ro f ila re ve la lo s p ig m e n to s 
c a ro te n o id e s a m a r il lo s ü ian d o se acerca el invierno, la 
clorofila de estas hojas de álam o se degrada y revela los pigmentos 
carotenoides amarillos.
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