plantas y luz (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Fisiologia Vegetal
Año del apunte 2014
Páginas 5
Fecha de subida 04/11/2014
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Apuntes para todos los grados de biociencias (biomedicina, genetica, microbiologia, biologia ambiental, biologia, bioquimica, biotecnologia)

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Las plantas y la luz La fotosíntesis es el conjunto de reacciones que hacen las plantas verdes iluminadas para sintetizar su propia materia orgánica. Si no es verde o no tiene luz no se puede dar la fotosíntesis. Esta definición engloba un conjunto de reacciones muy complejas, dependientes una de la otra.
Con la fotosíntesis la planta consigue   Transformar energía lumínica en energía química que pueden almacenar (de energía física a energía química) Transformar materia inorgánica (CO2) a orgánica (hidratos de carbono). La planta crea hidratos de carbono que le sirven para crecer y vivir.
Es un proceso fotoautotrófico: puede sintetizar su propio alimento gracias a la luz y a materia inorgánica. La ecuación general de la fotosíntesis es: 6CO2 + 12 H2O  C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 En esta ecuación hay diferentes premisas. En primer lugar es necesaria la presencia de CO2 en el ambiente, el agua que recogen las raíces y que la planta verde (tiene pigmentos que permiten incorporar la luz). Los cloroplastos son los orgánulos responsables de contener pigmentos en su interior.
Cloroplasto Los cloroplastos son un tipo de plastos que contienen clorofila y tienen forma de lenteja. Se encuentran mayoritariamente en el mesófilo de la hoja (recordemos que hay dos mesófilo, uno con muchos cloroplastos y muy juntos y otro inferior más separado que permite el intercambio de gases). En microscopia electrónica se pudo ver que son orgánulos de forma lenticular con doble sistema de membranas: una membrana interna y otra externa. La interna no está en contacto con el citoplasma.
Tienen diferentes permeabilidades: la externa es más permeable mientras que la interna es más impermeable. La membrana interna es donde se dan todos los procesos fotosintéticos, la externa es de protección.
El estroma es la matriz del cloroplasto.
Dentro del estroma hay un nuevo sistema de membranas llamado lamelas ♥ que se organiza en tilacoides. Los tilacoides pueden ser alargados (tilacoides de estroma) y recubren todo el estroma; o más pequeños y redondos que se estructuran de manera apilada conformando una estructura llamada tilacoides grana (sacos individuales). Hay tilacoides estroma y tilacoides grana.
Dentro de los tilacoides (sean en grana o estromáticos) hay una nueva cavidad llamada lumen.
Hay por lo tanto tres espacios: entre las membranas, el estroma, y el espacio dentro de los tilacoides.
Algunas funciones se hacen en el espacio intermembrana, otras en el estroma y otras en el lumen.
Dentro del lumen es donde están los pigmentos, por eso la captación lumínica se hace dentro del lumen.
En el estroma se encuentran los enzimas y vías metabólicas, es a donde viajan los productos de la captación lumínica. La fotosíntesis se origina dentro del lumen porque es donde está el pigmento.
Los tilacoides provienen de una membrana interna que se invagina y acaba separándose de la membrana. El cloroplasto es un plastidio llamado así porque acumula clorofila. Todos los plastos almacenan sustancias. Si les da la luz durante la etapa de desarrollo se diferencian en: Cloroplasto (clorofila) Cromoplasto (otros pigmentos) Leucoplasto o Almiloplasto (almidón) o Oleoplasto (sustancias oleosas) o Proteinoplasto (proteínas) Todos los componentes intracelulares cuya función sea la de almacenar serán plastos. El etioplasto es un plasto sin diferenciar. Un protoplasto si no recibe luz no se puede diferenciar. Si no recibe luz, un protoplasto adulto será un etioplasto.
Espectro electromagnético visible La luz tiene que ser dirigida para que se pueda aprovechar. Los receptores de luz son los pigmentos verdes, encargados de leer todo el abanico de luces de diferentes longitudes de onda que llegan a la planta. Podemos tener una planta bien iluminada pero si no tiene receptores no se enterará de que está recibiéndola.
El espectro electromagnético visible comprende las longitudes de onda que los humanos pueden captar como colores. Cada tipo de longitud de onda que corresponde a un color. El espectro que la planta puede leer es muy amplio, aunque a nosotros nos interesa el espectro de luz visible, pues es el rango en el que la planta se mueve. La planta puede vivir con luz de rayos X, ultravioleta, microondas… Dentro de la zona de luz visible la planta lee las diferentes longitudes de onda gracias a los diferentes tipos de receptores que tiene. La clorofila B tiene dos máximos de recepción (uno a 450 y otro a 640 nm, por lo que puede absorber luz verde y naranja). Los carotenos y xantofilas absorben a longitudes de onda más elevadas que la clorofila.
Con el abanico de pigmentos que posee consigue cubrir la totalidad del espectro visible.
Los pigmentos reciben una energía que excita los electrones de su capa más externa para que salten a un nivel superior. En este nivel superior son muy inestables y tienden a retornar al nivel de inicio. Cuando lo hacen liberan energía en forma de luz o calor, que es la que la planta aprovecha para realizar los procesos de síntesis de materia. Los fotones son los que excitan los electrones. Cada fotón tiene una energía asociada que depende de la longitud de onda de la luz donde provenga. Cuanta más pequeña sea la longitud de onda más elevada será la energía asociada. La clorofila A es la que tiene la longitud de onda más pequeña y será la responsable de generar el efecto fotosintético, es la mayor aportadora porque es capaz de recibir más energía de fotones. La longitud de onda es la distancia entre dos picos en una gráfica normal de ondas, por eso cuanto mayor sea la frecuencia (más juntos estén los picos de amplitud) menor será la longitud de onda y mayor la energía.
Clorofila La clorofila A tiene la longitud de onda más baja y cede más energía. La clorofila es una estructura cíclica de cuatro anillos pirrólicos unidos por un átomo de magnesio (similar al grupo hemo en animales). El anillo cuatro tiene una cadena carbonatada de hasta 20 carbonos. La molécula de clorofila incrusta la cola de carbonatos en los tilacoides y el grupo pirrólico queda nadando dentro del lumen. Al lado del anillo tres hay una estructura que se cicla y se cierra, y dependiendo de su cerramiento podemos definir la clorofila A, B y C. La clorofila es verde porque absorbe todas las longitudes de onda excepto la verde, que rebota y por eso lo vemos verde. Es liposoluble, por eso se puede insertar en la membrana de los tilacoides.
Carotenos y xantofilas Los carotenos y xantofilas son pigmentos antenas. Tienen una longitud de onda más grande, están presentes en la planta pero no son fotosintéticos. Los carotenos son naranjas y podemos encontrarlos de dos tipos: α y β. Son cadenas prácticamente lineales de 40 carbones con dobles enlaces alternos, lo que nos da una gran capacidad de absorción de longitud de onda. Las xantofilas (amarillas) son como los carotenos pero con oxígeno y grupos OH (los carotenos no tienen). Ambos son liposolubles ya que fuesen hidrosolubles se perderían en el estroma. Se incrustan en la membrana tilocoidea junto con la clorofila.
Ficobilinas Las ficobilinas pueden capar luz roja o azul. La ficoeritrina es roja (capta la luz roja) y la ficocianina azul. Su estructura es similar a la clorofila pero a diferencia de esta no es ciclada, son lineales.
Son hidrosolubles, se mantienen fuera de las membranas. A diferencia del resto de pigmentos, están en el estroma.
La función del cloroplasto es, en resumen, absorber luz y almacenar pigmentos. Transmite energía gracias a los pigmentos, por lo que es un punto de transferencia de energía desde fuera hacia adentro. Conservan energía ya que la luz de los pigmentos consigue sintetizar compuestos muy fuertes y potentes que consigue almacenar energía procedente de la luz en los enlaces de estos. Es un lugar de procesos multienzimáticos. Tiene una particularidad y es que tiene DNA en su estructura, pero es de dotación parcial, por sí solo no puede funcionar. Participa en síntesis de enzimas y compuestos pero siempre en cooperación con el DNA nuclear.
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