Importancia de la fotosíntesis y quimiosíntesis en la biología

La importancia de la fotosíntesis

¿Cual es la importancia biológica de la fotosíntesis? ¿Qué pasaría si las plantas no la realizasen? ¿Por qué son ellas y no los animales las que lo realizan? ¿Qué tienen en especial?La importancia de la fotosíntesis puederesumirse en unos puntos fundamentales:

Importancia evolutiva

Gracias a su aparición se recupera materia orgánica, que de no ser de este modo se habría agotado. Sin este proceso, el oxígeno de la atmósfera habría desaparecido. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos. Permitió el cambio de una atmósfera primitiva, anaerobia y reductora, a la actual.

1. Anabolismo

Son reacciones de creación de materia, pero estos procesos pueden ser diferentes de unos organismos a otros. Podemos diferenciar dos tipos de anabolismo: Autótrofo. Heterótrofo.

El anabolismo autótrofo

Lo realizan seres autótrofos como plantas, algas y algunas bacterias. Consiste en sintetizar, a partir de moléculas inorgánicas como CO2, H2O y sales minerales, moléculas orgánicas sencillas como monosacáridos, aminoácidos, etcétera. Dependiendo de la fuente de energía que utilicen para fabricar moléculas complejas, se pueden definir dos tipos de anabolismo autótrofo:

1. Fotosíntesis

Si la fuente de energía para transformar las moléculas inorgánicas en orgánicas es la energía solar. La realizan las plantas, algas y alguna bacteria.

2. Quimiosíntesis

Si utilizan como fuente de energía la energía química que se desprende en reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos que tienen lugar en el medio. La realizan algunas bacterias.

El anabolismo heterótrofo

Es el proceso por el que a partir de moléculas orgánicas sencillas se sintetizan moléculas orgánicas más complejas. La energía para este proceso la da el ATP.

2. Fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso mediante el cual los organismos fotoautótrofos son capaces de transformar la energía de la luz solar en energía química (ATP y NADPH) y utilizarla para sintetizar compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos. Transcurre en dos etapas llamadas: Fase luminosa. Fase oscura.

Pigmentos

Para que ocurra el proceso de fotosíntesis las células fotosintéticas presentan una serie de pigmentos localizados en las membranas de los tilacoides. Los más importantes son las clorofilas —la imagen muestra, al microscopio, cloroplastos que contienen clorofila—, aunque existen también otros pigmentos denominados pigmentos accesorios, capaces de absorber la luz, tales como:Carotenoides: de colores anaranjados, rojos, amarillos, transfieren la energía a la clorofila.Xantofilas, de color amarillento.

Fotosistemas

En un fotosistema encontranos dos partes:-complejos antena, que presenta muchas moléculas de clorofila a y b y algunos carotenoides —captan la energía del Sol, excitan un electrón y le pasan esta energía a la molécula siguiente, la cual también se excita, liberando un electrón—, así hasta que llegan a una molecula del centro de reacción.- centro de reacción, que presenta clorofila-a llamada clorofila diana; ésta, al excitarse, enviará el electrón a una cadena de transporte de electrones.

Etapas de la fotosíntesis: fase luminosa y fase oscura

En la fotosíntesis, para sintetizar una molécula de glucosa se necesita una fuente de carbono que es el CO2. El carbono de esta molécula se reduce. Según sea la naturaleza de la molécula que le cede electrones al CO2 diferenciamos:Fotosíntesis oxigénica, en la que la fuente de electrones es el H2O. Se combina el CO2 con los hidrógenos que proceden del H2O; ésta al perder sus hidrógenos liberará O2. La realizan vegetales eucariotas (excepto hongos) ycianobacterias.Fotosíntesis anoxigénica, en la que la fuente de e- es un compuesto reducido (H2S) distinto del agua (no se libera O2) y que afecta a determinados tipos de bacterias, puesto que la mayoría son heterótrofas.

Fase luminosa de la fotosíntesisa. Fase luminosa acíclica

En esta fase se producen tres fenómenos:1. Fotólisis del agua2. Sintesis de poder reductor, NADPH.3. Síntesis de energía en forma de ATP.La fase luminosa puede presentarse en dos modalidades:Fase luminosa acíclica: con transporte acíclico de electrones, participan los fotosistemas I y II.Fase luminosa cíclica: con transporte cíclico de electrones, sólo participa el fotosistema I.

Fases oscura de la fotosíntesis

El proceso fundamental de la fase oscura es la fijación reductora del C a partir del CO2, formándose primero glúcidos sencillos de los que derivarán el resto de compuestos orgánicos. Este proceso ocurre en la mayoría de las plantas a través de una secuencia cíclica de reacciones conocida como ciclo de Calvin o ciclo C3.

Plantas C4

Al ser el clima cálido y seco, estas plantas, llamadas C4, cierran los estomas para reducir la pérdida de vapor de agua, lo que implica una menor entrada de CO2 en el interior de la planta.

4. Quimiosíntesis

En los procesos de quimiosíntesis pueden diferenciarse dos fases:1. En la primera se obtiene energía y poder reductor por oxidación de compuestos muy reducidos, como el metano, el ácido sulfhídrico, etcétera.2. En la segunda fase es semejante, se asimila y reduce el dióxido de carbono.