Fotosíntesis artificial

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FOTOSINTESIS
La fotosíntesis (del griego antiguo φῶς "luz" y σύνθεσις "composición") es la
base de la vida actual en la tierra, prácticamente toda la energía que consume
la vida de la biosfera terrestre (zona del planeta en la cual hay vida) procede
de la fotosíntesis. Esta consiste en una serie de procesos mediante los cuales
organismos con clorofila como las plantas, algas y algunas bacterias captan y
utilizan la energía de la luz para transformar la materia inorgánica de su medio
externo en materia orgánica que utilizarán para su crecimiento y desarrollo.
Los organismos capaces de llevar a cabo este proceso se denominan
fotoautótrofos. Salvo en algunas bacterias fotoautótrofas, el proceso de
fotosíntesis produce liberación de oxígeno molecular (proveniente de moléculas
de H2O) hacia la atmósfera (fotosíntesis oxigénica).
Es ampliamente admitido, que el contenido actual de oxígeno en la atmósfera se ha generado a partir de la
aparición y actividad de dichos organismos fotosintéticos. Esto ha permitido la aparición evolutiva y el desarrollo
de organismos aerobios, capaces de mantener una alta tasa metabólica (un metabolismo muy eficaz desde el
punto de vista energético).
En algas eucarióticas y en plantas, la fotosíntesis se lleva a cabo en un orgánulo especializado denominado
cloroplasto. Este orgánulo está delimitado por dos membranas (envueltas de los cloroplastos) que lo separan
del citoplasma circundante. En su interior se encuentra una fase acuosa con un elevado contenido en proteínas
e hidratos de carbono (estroma del cloroplasto) y una serie de membranas denominadas tilacoides.
Los tilacoides contienen los pigmentos (sustancias coloreadas) fotosintéticos y proteínas necesarios para captar
la energía de la luz. El principal de esos pigmentos es la clorofila, de color verde, de la que existen varios tipos
(bacterioclorofilas y clorofilas a, b, c y d), a este conjunto de moléculas de clorofila y otros pigmentos
empaquetados en los tilacoides se les llama fotosistemas.
Además de las clorofilas, otros pigmentos presentes en todos los organismos eucarióticos son los carotenoides
(carotenos y xantofilas), de color amarillo o anaranjado y que tienen un papel auxiliar en la captación de la luz,
además de un papel protector. En cianobacterias (que no poseen cloroplastos) los carotenoides son sustituidos
por otro tipo de pigmentos denominados ficobilinas, de naturaleza química diferente a los anteriores. En las
plantas vasculares el mayor número de cloroplastos se encuentra dentro de las células del mesófilo de las
hojas, lo cual les confiere su característico color verde.
La fotosíntesis se divide en dos fases.
La primera ocurre en los tilacoides, en donde se capta la energía de la luz y esta es almacenada en dos
moléculas orgánicas sencillas (ATP y NADPH).
La segunda tiene lugar en los estromas y las dos moléculas producidas en la fase anterior son utilizadas en la
asimilación del CO2 atmosférico para producir hidratos de carbono e indirectamente el resto de las moléculas
orgánicas que componen los seres vivos (aminoácidos, lípidos, nucleótidos, etc).
Tradicionalmente, a la primera fase se le denominaba fase luminosa y a la segunda fase oscura de la
fotosíntesis. Sin embargo, la denominación como "fase oscura" de la segunda etapa es incorrecta, porque
actualmente se conoce que los procesos que la llevan a cabo solo ocurren en condiciones de iluminación. Es
más preciso referirse a ella como fase de fijación del dióxido de carbono (ciclo de Calvin) y a la primera como
"fase fotoquímica" o reacción de Hill.
En la fase luminosa o fotoquímica, la energía de la luz captada por los pigmentos fotosintéticos unidos a
proteínas y organizados en los denominados "fotosistemas" (ver más adelante), produce la descomposición del
agua, liberando electrones que circulan a través de moléculas transportadoras para llegar hasta un aceptor final
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(NADP+) capaz de mediar en la transformación del CO 2 atmosférico (o disuelto en el agua en sistemas
acuáticos) en materia orgánica. Este proceso luminoso está también acoplado a la formación de moléculas que
funcionan como intercambiadores de energía en las células (ATP). La formación de ATP es necesaria también
para la fijación del CO2.
Protección de las plantas contra el sol
El proceso fotosintético es más eficiente con niveles promedio de luz solar. A pleno sol, especialmente a
mediodía, las plantas absorben mucha más energía de la que pueden usar. Si no encuentra una forma de
dispersar la energía de una manera segura la clorofila pasa a un estado hiper-excitado, desde el cual su
energía puede transferirse al oxígeno dando como resultado "oxígeno singulet", un potente oxidante, que puede
causar daño indiscriminado a la planta e inclusive su muerte. Entre los mecanismos antioxidantes para
protección de las plantas se encuentran:
o
o
Los carotenoides que son capaces de detoxificar a la planta del "oxígeno singulet" capturando su
energía y disipándola en forma de calor.
Atenuación no fotoquímica de la energía solar, proceso en el cual interviene una proteína que se
encuentra asociada al fotosistema II conocida por las siglas PsbS.
El ciclo del carbono
Las plantas incorporan el anhídrido carbónico de la atmósfera y de los océanos al transformarlo en compuestos
orgánicos, convirtiendo la energía de la luz en enlaces C-C. Las Plantas también producen anhídrido carbónico
por su respiración. Los animales producen anhídrido carbónico derivado de la utilización de los hidratos de
carbono y otros productos producidos por las plantas.
En el balance entre el consumo de anhídrido carbónico que
realizan las plantas y la producción del mismo por los
animales interviene como "buffer" la formación de
carbonatos en los océanos, que remueve el exceso de
anhídrido carbónico del aire y del agua (ambos intervienen
en el equilibrio del anhídrido carbónico).
Los combustibles fósiles, como el petróleo y el carbón,
como así también la madera generan anhídrido carbónico al
ser utilizados. La actividad humana incrementa en grandes
proporciones la concentración de anhídrido carbónico en el
aire. Dado que este, a diferencia de otros compuestos de la
atmósfera absorbe el calor reflejado desde la Tierra,
incrementa la temperatura global y produce lo que ha dado
llamarse "efecto invernadero".
Fotosíntesis artificial
Si los químicos lograran reproducir la fotosíntesis por medios artificiales, se abriría la posibilidad de capturar
energía solar a gran escala. En la actualidad se trabaja mucho en este tipo de investigación. Todavía no se ha
logrado sintetizar una molécula artificial que se mantenga polarizada durante un tiempo suficiente para
reaccionar de forma útil con otras moléculas, pero las perspectivas son prometedoras.
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¿Es peligroso dormir con plantas durante la noche?
No, no lo es. Esto lo consideramos como el mito de la abuela, que si bien es cierto, durante la noche las
plantas abandonan la fotosíntesis y se dedican sólo a respirar, restando oxígeno al aire del dormitorio y
agregándole gas carbónico. No obstante, a igualdad de peso, el consumo respiratorio de una planta es muy
inferior a la de cualquier mamífero doméstico, como un perro o un gato.
Si consideramos que dormir con plantas en una habitación es peligroso para nuestra salud, peor sería hacerlo
con animales o con otros seres humanos.
Seguro has dormido infinidad de veces con tus hermanos, tus papis o con alguna mascota y sigues vivo.
Te imaginas durmiendo en un campamento rodeado de plantas y árboles, seguro que lo único que te
preocuparía sería la salida de un bicho nocturno. Y aun así te mataría más la preocupación de pensar en el
bicho que te quedarías dormido sin pensar en la fotosíntesis.
No estamos sugiriendo que duermas con plantas o mascotas, ya que dependiendo de la estructura física de la
persona y sus anticuerpos, algunas son susceptibles de padecer efectos de alergia en mayor o menor grado por
compartir un espacio con una planta o un animal, especialmente si el espacio es reducido y tienen contacto
físico entre ambos.
Fuentes: http://www.biologia.edu.ar/plantas/fotosint.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Fotos%C3%ADntesis
http://es.encarta.msn.com "Fotosíntesis," Enciclopedia Microsoft® Encarta® Online 2006
Consultor temático práctico – Ediciones Nauta – © Copyright 2003
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