Hablemos de Fotosíntesis, Parte N°1

Hablemos de Fotosíntesis
Parte N°1

En algún momento me puse a pensar cómo sería la fotosíntesis en las plantas acuáticas, ¿muy diferente a la terrestre, completamente distinta, igual?, entonces comencé una larga investigación, no siempre agradable, entendible y hasta correcta, por eso me tome todo el tiempo del mundo para poder exprimir de lo bueno lo más correcto y haciendo un post lo más agradable y fácil de leer, sin más comencemos.
Si hay algo que tenemos que tener en cuenta es que todas las especies del mundo de la plantas necesitan del proceso de fotosíntesis para poder sobrevivir, esto es así, dependiendo si son plantas terrestres, acuáticas, de zonas secas etc. Lo que si tenemos que aclarar, que si bien este proceso se realice en casi todas las plantas, no significa que el proceso sea idéntico en todas ellas. Por eso tengamos en cuenta, los siguientes datos que resultan muy interesante, a la hora de saber en qué consiste, como se realiza, que tipos hay, etc.

Primero lo primero, ¿Qué es la fotosíntesis?
La fotosíntesis (del griego antiguo φῶς-φωτός [fos-fotós], ‘luz’, y σύνθεσις [sýnthesis], ‘composición’, ’síntesis’) es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz. En este proceso la energía lumínica se transforma en energía química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la que queda almacenada esta energía química. Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Además, se debe de tener en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica (imprescindible para la constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y la materia inorgánica. De hecho, cada año los organismos foto-sintetizadores fijan en forma de materia orgánica en torno a 100 000 millones de toneladas de carbono.
Es un tema muy interesante, además porque hay una fotosíntesis aeróbica, una anoxigénica y una artificial, para tener una breve referencia hablemos un poco de cada una, sin que este post se convierta en un tratado de biología.

Fotosíntesis Aeróbica
La respiración aerobia permite que los organismos que viven en condiciones aerobias obtengan un mayor rendimiento energético a partir de la oxidación de compuestos orgánicos, de ahí su importancia biológica. Consta de tres procesos interrelacionados y catalizados por enzimas específicas: la glucólisis que ocurre en el citoplasma, el ciclo de Krebs que se produce en la matriz mitocondrial y la cadena respiratoria acoplada a la fosforilación oxidativa que ocurre en las crestas mitocondriales.

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Fotosíntesis Anoxigénica
los organismos fotoautótrofos anoxigénicos convierten la energía de la luz en energía química necesaria para el crecimiento; sin embargo, y al contrario que las plantas, algas y cianobacterias, en este proceso de transformación de la energía no se produce oxígeno (O2). Otra diferencia es que los fotótrofos anoxigénicos contienen un tipo de clorofila, bacterio-clorofila, diferente a la clorofila de las plantas.
Estas bacterias contienen además carotenoides, pigmentos encargados de la absorción de la energía de la luz y posterior transmisión a la bacterio-clorofila. El color de estos pigmentos son los que le dan el nombre a estas bacterias: bacterias púrpuras del azufre y bacterias verdes del azufre. En las cianobacterias estos pigmentos captadores de luz son las ficobilinas, de ahí su nombre, bacterias azules (cianobacterias).
En las bacterias púrpuras y verdes sólo existe un fotosistema, de tal manera que la energía absorbida de la luz es utilizada para transportar un electrón desde la clorofila a la cadena de transporte de electrones que finalmente cede el electrón a la misma clorofila. En esta cadena de transporte de electrones se genera la energía necesaria para sintetizar ATP. Sin embargo, el transporte de electrones es cíclico (el donador primario de electrones y el aceptor terminal de electrones es la misma clorofila) no existiendo por lo tanto reducción de NADP+ a NADPH. Esta reducción se lleva a cabo mediante transporte inverso de electrones gracias a los electrones donados por el hidrógeno gaseoso (H2) o el sulfuro de hidrógeno (H2S). En cualquier caso nunca se produce oxígeno.
La reacción global es la siguiente: 2H2S + CO2 → [CH2O] + H2O + 2 S

Fotosíntesis artificial
La fotosíntesis artificiales un campo de investigación que intenta imitar la fotosíntesis natural de las plantas, con el fin de convertir dióxido de carbono y agua en carbohidratos y en oxígeno, utilizando para ello la luz del Sol.
En la fotosíntesis natural intervienen docenas de enzimas que catalizan varias reacciones individuales, pero todo el proceso puede dividirse conceptualmente en dos fases principales que interactúan mediante moléculas transportadoras de energía: las reacciones luminosas, que dependen de la luz del Sol, y las reacciones oscuras, que pueden ocurrir en ausencia de luz. Estas reacciones tienen mucha importancia tanto desde el punto de vista científico como desde el punto de vista económico, dada su potencial aplicación en la explotación de la energía solar, sin embargo el proceso es tan complejo que aún en un laboratorio es difícil de replicar.
El término fotosíntesis artificial se aplica a aquellos procesos que, inspirados en la fotosíntesis natural, buscan utilizar la energía solar para producir otros tipos de energía que puedan ser aprovechados por el hombre de manera limpia y eficiente, de forma que en un futuro se pueda producir una «planta artificial» que sea capaz de almacenar energía en forma de compuestos orgánicos a partir de óxido carboxílico y aceite. Esto hace que la fotosíntesis artificial sea una tecnología atractiva no sólo desde el punto de vista práctico y económico, sino también desde el punto de vista ecológico, ya que potencialmente podría ayudar a mitigar o revertir algunos de los efectos adversos producidos por el consumo de combustibles fósiles como el calentamiento global.
Las investigaciones en cuanto a fotosíntesis artificial se pueden dividir de acuerdo con la fase de la fotosíntesis natural que buscan replicar: la separación de moléculas de agua para obtener hidrógeno y oxígeno que ocurre en la fase luminosa, y la fijación del dióxido de carbono que ocurre en la fase oscura.

Teniendo en cuenta lo antes mencionado, ¿existen diferencias entre la fotosíntesis de las plantas terrestres y las subacuáticas?, claro que ¡sí!, existen fisiológica entre unas y las otras:
La planta acuáticas carecen de cutícula, ¿y que es esta?, La cutícula de las plantas terrestres es una capa cerosa externa a la planta que la protege de la desecación a la que es expuesta en la atmósfera terrestre, además de proveer una barrera para la entrada de bacterias y hongos, esta adaptación resulta innecesaria en las plantas sumergidas que al estar rodeadas de agua, sin embargo, en las hojas aéreas de las plantas anfibias, como las totoras, juncos o sagitarias es notable su presencia. Carecen de estomas, En Botánica, se denomina estomas a ciertos pequeños orificios o poros que atraviesan la epidermis de las plantas que permite comunicar el ambiente gaseoso del interior de la planta con el del exterior, y que poseen una morfología particular que les permite abrirse o cerrarse según las condiciones de la planta. Están localizados en todas las partes herbáceas ("verdes") de las plantas terrestres y se presentan en más concentración en el envés de las hojas, al abrigo del Sol. Junto con otros poros de morfología más sencilla (como las lenticelas, que no tienen la posibilidad de regular el tamaño del poro), son la vía por la que la planta capta o libera la mayor parte del oxígeno y del dióxido de carbono, dos gases que utiliza o desecha según qué procesos metabólicos estén tomando parte en ellas, y también son la vía principal por la que la planta pierde el agua absorbida por las raíces en forma de vapor de agua (proceso llamado transpiración vegetal). Como el intercambio de gases es positivo pero la pérdida de agua es indeseable en las cantidades en que lo haría, la evolución desarrolló dos estrategias que limitan la pérdida de agua a través de los poros. Una es su ubicación preferentemente en el envés de las hojas, ya que el Sol directo aceleraría la transpiración, y la otra es la evolución de los poros llamados "estomas" con la posibilidad de abrirse o cerrarse según las necesidades de la planta. Anatómicamente, es decir, al microscopio, se observa que en todos los estomas son dos las células que cambian su tamaño regulando el tamaño del poro, que, como en la figura, lo delimitan, uniéndose entre sí en sus dos extremos. En las plantas acuáticas sumergidas no existen porque no son necesarios y son muy escasos en las hojas de las plantas Flotantes y abundantes en las hojas aéreas de las plantas anfibias.
La raíz es el órgano de absorción de agua y nutrientes en las plantas terrestres, pero es prácticamente innecesaria en las plantas acuáticas, ¿por qué?, las plantas que se encuentran sumergidas, la absorción se produce por las mismas hojas, por lo que sus raíces pueden ser escasas, inexistentes o poco profundas, según sea el caso y la especie.
Las plantas acuáticas carecen de vasos conductores, ¿y qué es esto?, brevemente, los tejidos conductores, en una planta, son los encargados de conducir los nutrientes necesarios entre los diferentes elementos, existen dos tipos de tejidos conductores, Xilema, tejido leñoso que transporta savia bruta en las plantas vasculares, floema, tejido conductor que transporta savia elaborada con los nutrientes orgánicos, especialmente azúcares, producidos por la parte aérea fotosintética y autótrofa, hacia las partes basales subterráneas, no fotosintéticas, heterótrofas de las plantas vasculares. En las plantas acuáticas Inferiores las algas, los vasos faltan por completo y tienen muy escaso desarrollo en las superiores, como la elodea.
El tejido de sostén tampoco es necesario en las plantas acuáticas, pero antes ¿Qué es el tejido de sostén?, el sostén del tallo comprende un conjunto de tejidos vegetales duros que forman el esqueleto de las plantas y las mantiene erguidas, a su vez estos tejidos de sostén se dividen en, esclerénquima, crecimiento en grosor, conformado de células duras con abundante lignina y celulosa, son a su vez se dividen en dos clases, estriada, dan resistencia por ejemplo las fibras esclerosas del coco y cúbica, células pétreas que tienen los proto-plastos completamente duras, aun muertos son indeformables por ejemplo, prunus-persica, prunus-capulí y las colénquima, que mantienen erguidas las plantas. Presente de preferencia en tejidos en vías de crecimiento, se caracteriza por la acumulación de celulosa y pectina en la pared celular, esta acumulación puede ser de cuatro formas, angular, tangencial, lagunar, masivo, el agua es unas 765 veces más densa que el aire y proporciona a la planta un soporte o apoyo que hace innecesaria la existencia de un "armazón" que las sostenga. La falta de este "armazón" trae como consecuencia la fragilidad de las mismas.
En general las plantas acuáticas sumergidas carecen de floración, el caso particular es la Vallisneria, que tienen pequeñas flores, que florecen bajo el agua y al madurar se desprenden de la planta, para en la superficie cumplir con la reproducción de la planta, las plantas flotantes tiene hermosas flores, como el Lotus, pero en el resto se hace innecesaria, ya que la reproducción está asegurada mediante la multiplicación vegetal, (En botánica, la reproducción vegetal designa a los variados mecanismos a través de los cuales las plantas se multiplican).
Entonces, pongamos las cosas en perspectiva, la vida de todo nuestro planeta gira alrededor de la energía que brinda el sol, los vegetales verdes toman esa energía para producir su alimento, dicha energía es acumulada en formas de sustancias orgánicas (azúcar, almidón, etc.). A diferencia de los animales que también necesitan de ella para vivir, éstos, como no pueden absorberlos en forma directa, lo toman alimentándose de los vegetales, resultando de esto, una reposición, mediante los desperdicios de los animales consumidores, que tratados por los des-compositores, son liberados para que sean captados nuevamente por las plantas, un ciclo perfecto, donde todas las partes reciben y brindan lo suyo.
Las plantas acuáticas, necesita de la luz y los nutrientes y a su vez, tiene a su manera consumidores, que necesitan de ella para su nutrición, el ciclo se cumple, en la misma forma, con su diferencias, las terrestres toman del sustrato sus alimentos únicamente, las acuáticas del agua y sustrato, las terrestres son ingeridas por animales terrestres, en las acuáticas por peces y moluscos, y de la misma manera que los animales terrestres aportan sus desechos, que son tomados por las plantas para convertirlos en oxígeno, que liberan en el agua, lo que se denomina el ciclo del carbono.
Hasta acá llegamos en esta primera presentación, espero les guste y sea útil.

Bibliografía
1. Wikipedia
2. Google
3. Perú eclógico
4. Diccionario Rioduero
5. Biología Vegetal, de Botto
6. Botánica, de Fuster
7. Atlas de Botánica, de Tomas y Domenech
8. Botánica de Uribe-Uribe
9. Investigación, recopilación, diagramación, redacción y notas de Claudia Varsano

Hola Claudia. tremendo trabajo, sin palabras, todo un tratado de química, botánica, y explicado, dada la complejidad del tema, de forma magistral, una referencia para leer y releer, felicidades. Se ve un enorme trabajo, tanto de información, como de formación, y des síntesis.
Te felicito nuevamente, y lo tengo entre mis favoritos, esperando, con paciencia, la segunda parte. Te doy un +10 perfecto, en mi humilde opinión. Muchas gracias por compartirlo.
Un gran abrazo.

Gracias Juan Carlos, viniendo de tu parte es mas que un cumplido, gracias por tu 10 perfecto, la segunda parte esta en preparacion y espero subirlo pronto, un abrazo

Muy Bueno Clau ++++

Claudia 2 escribió:Gracias Juan Carlos, viniendo de tu parte es mas que un cumplido, gracias por tu 10 perfecto, la segunda parte esta en preparacion y espero subirlo pronto, un abrazo

Gracias a ti Claudia, ter mereces todo tipo de elogios, un trabajo excepcional, y esperamos, sin prisa y con paciencia, esa segunda parte-
Un gran abrazo.

Una pequeña correccion , todas las plantas acuaticas tienen flores , aun las submersas extrictas .

Salvo ,claro esta, los helechos y musgos , repito todas las demas florecen si o si tarde o temprano.

Y si no florecen en nuestros acuarios es porque no se dan las condiciones para que ello ocurra y no porque no tengan la capacidad de generar flores .

Saludos.

Migueliaraujo escribió:Muy Bueno Clau ++++

Mil gracias Miguel, un abrazo

Que lindo y completo informe Claudita, muy entretenido de leer. Felicitaciones.
Abrazooso.

Gracias Jorge!!
abrazooso

Muy buen informe Claudia!!, Muy claro aunque sea un tema siempre difícil de entender cuando uno no tiene buenos conocimientos básicos de botánica, bioquímica y química.

Gracias Guillermo, se viene una segunda parte y estoy peleando para que sea facil de leer y entender, espero ganarle, Ja!!!!, gracias un saludo

Muy buen post, Claudia, te felicito, un informe muy completo .
Un abrazo!!!.

Gracias Javi, ahi subi el segundo, espero tambien te guste, abrazo

Buenísimo! Claudia ya se extrañaban tus post.Abrazo

Gracias Diego, leiste el primero?, mi intencion es saber si resulta de facil lectura y si te parece util para el acuarismo, es como una encuesta o algo asi.
Un abrazo

Muy rica explicación, espero ansioso la prox parte, mis felicitaciones por la exposición.
Saludos

Gracias, ya la subi, la parte N°2, espero la disfrutes mucho, un abrazo