LA FOTOSINTESIS COMO SISTEMA NATURAL

¿Qué es la fotosíntesis?

La fotosíntesis como un sistema natural, es un proceso muy esencial del ciclo vegetal en el que la luz solar se convierte en energía química para facilitar sus actividades metabólicas como lo es su desarrollo y crecimiento. Entre las diversas especies vegetales que llevan a cabo este proceso de forma exitosa y profesional. Las orquídeas destacan por su increíble belleza y singular adaptabilidad. En este caso explicaremos el gran proceso de la fotosíntesis de las orquídeas, y su funcionamiento de tal sistema primordial para su adecuado desarrollo. Desde su estructura especial hasta su papel en el desarrollo y preservación de estas maravillosas plantas. 

Teniendo en cuenta que Colombia es el país con más variedades de orquídeas a nivel mundial,” De las 4.270 especies de orquídeas registradas en Colombia, 1.572 son endémicas. Además, 274 géneros de orquídeas están distribuidos en las diferentes regiones de Colombia.” (Colombia Travel, s.f.), es decir, el país es uno de los mayores exportadores de esta especie de plantas, por ende, el análisis de su sistema como es la fotosíntesis es bastante importante. Logrando llegar a relacionarse con nuevas tecnologías a nivel mundial, desde un simple sistema natural.

Para comenzar, hablaremos sobre su anatomía única que refleja su evolución para sobrevivir en una variedad de hábitats, desde selvas tropicales hasta desiertos áridos. En lo que respecta a la fotosíntesis, estas plantas han desarrollado importantes evoluciones y adaptaciones para maximizar la captura de luz solar y aumentar la eficiencia. Esta energía se convierte en compuestos orgánicos para su acrecentamiento según la revista adaptaciones fotosintéticas en las plantas para mejorar la captación del carbono.

La orquídea

Uno de los aspectos más relevantes de la anatomía de las orquídeas es su estructura floral altamente especializada. Los pétalos y sépalos modificados forman una estructura llamada labio, que generalmente sirve como plataforma para atraer a los polinizadores, pero también puede desempeñar un papel en la recolección de luz para la fotosíntesis. Además, muchas orquídeas tienen hojas reducidas o ausentes, lo que lleva a diferentes estrategias para captar la luz en otras partes de la planta.

La especial adaptación de las orquídeas a la fotosíntesis se puede observar en sus tejidos especializados. Por ejemplo, el tejido de las raíces aéreas de algunas especies de orquídeas como Vandas es rico en pigmentos y permite una fotosíntesis eficiente. Además de absorber agua y nutrientes del aire, estas raíces aéreas también utilizan la luz solar para producir carbohidratos, lo que les otorga una ventaja competitiva en ambientes donde el sustrato es limitado o inestable. 

El proceso de la fotosíntesis de las orquídeas sigue los mismos principios generales que en otras plantas, pero sus adaptaciones fisiológicas les permiten hacer frente a las complicaciones únicas en su entorno. El proceso de fotosíntesis se puede dividir en dos fases principales: la fase luminosa y la fase oscura. En la fase luminosa, la luz solar es absorbida por pigmentos fotosintéticos, como la clorofila en los cloroplastos de las células vegetales. En las orquídeas, esta absorción de luz puede ocurrir no sólo en las hojas, sino también en otras estructuras como pseudobulbos y raíces aéreas especializadas. La energía luminosa se utiliza para excitar electrones y producir trifosfato de adenosina (ATP) y fosfato de dinucleótido de nicotianamina y adenina reducido (NADPH).

Las moléculas de energía utilizadas en la fase oscura. En la fase oscura (también conocida como ciclo de Calvin), las moléculas de ATP y NADPH producidas en la fase luminosa se utilizan para fijar el dióxido de carbono atmosférico en compuestos orgánicos como la glucosa. Este proceso tiene lugar en el estroma del cloroplasto y es esencial para la síntesis de carbohidratos. Que proporcionan energía y materiales de construcción para el crecimiento y desarrollo de las plantas.

Teniendo en cuenta su proceso que suena simple él solo recibir dióxido de carbono y con ayuda a otros nutrientes producir oxigeno moléculas. Pero si vemos más a fondo empezando por su fórmula química la cual es necesaria para lograr entender:

                                   

Y una implicación de la luz solar para lograr esta producción donde seis moléculas de dióxido de carbono más seis moléculas de agua reaccionan para formar una molécula de glucosa y seis moléculas de oxigeno molecular.

Dentro de este proceso tiene que existir un encargado de realizar todo ese proceso, dentro de las hojas de las orquídeas existe un elemento fundamental llamado cloroplasto el cual es el encargado de realizar este proceso. Está dividido en dos tipos de membranas encargadas de la protección y también del intercambio de nutrientes, llamadas membrana interna y membrana externa. También tenemos los tilacoides donde su función principal es la absorción de los fotones que se hallan en los rayos del sol. Aun mas evidenciamos a él Lumen capaz de capturar la luz dela fotosíntesis y de la fotofosforilación, las laminillas poseen clorofila, pigmento indispensable para realizar la fotosíntesis y no obstante los estomas cumplen con compartimento donde se realizan los procesos de la llamada fase oscura de la fotosíntesis, especialmente el ciclo de Calvin. 

Ciclos lumínicos y oscuros dentro de un sistema

Hay que tener en cuenta dos ciclos las reacciones dependientes de la luz y el ciclo de Calvin. Los cuales funcionan dentro del cloroplasto para la absorción de energía lumínica.

           

En el que las reacciones dependientes de luz funcionan a través de la luz la cual es absorbida por los cloroplastos, en que la transforma en molécula de ATP, que gradualmente es almacenada para el momento que sea necesaria. Por otro lado, el ciclo de Calvin donde no requiere luz solar. Utiliza la molécula ATP para con si crear azucares que usara para su supervivencia. 

Ciclo lumínico

Centralmente en el proceso de reacciones dependientes de luz en donde la energía lumínica se transforma en energía química:

Proceso

1. La luz es capturada por los pigmentos fotosintéticos, ubicados en la membrana tilacoidal. Ellos tienen la capacidad de absorber fotones de luz lo que provoca que sus electrones reaccionen para con si lograr obtener ATP. Más puntualmente en las clorofilas a y b.
2. Gracias a los fotones tomados por la clorofila los, donde sus electrones están bastantes cargados, son transferidos en forma de cadena. Que esta llena de complejos proteicos y moléculas transportadoras.
3. Durante la transferencia de los electrones a lo largo de la cadena, estos electrones llegan liberar energía que se utiliza para algunos protones (iones H⁺). Creando una concentración de protones y un potencial de membrana.
4. Continuando empezamos a ver la producción de ATP. Los protones son liberados a la estoma del cloroplasto, por medio de la encima de ATP sintasa, lo que llega a generar una reacción que logra sintetizar ATP a partir de ADP y otros nutrientes como el fosfato inorgánico (Pi). A este proceso se le conoce como fosforilación, ya que no hay producción de NADPH.
5. Ahora bien empezaremos a hablar de una parte importante para el ser humano que es el oxígeno moléculas que para las plantas es un desecho. Para nuestra especie es fundamental, en la clorofila durante el proceso de fotosistema II se llegan a perder electrones que son transportados por la cadena de transporte de electrones. Estos electrones llegan al proceso de fotolisis del agua, donde la molécula se llega a dividir. Con el fin de liberar el oxígeno que es un subproducto del proceso, con el fin de mantener el hidrogeno molecular.
6. En la cadena de transporte de electrones llega al fotosistema I que recibe estos electrones de la ferredoxina donde su principal función es transferencia de dos electrones. A su vez recibe del fotosistema II gracias a diferentes reacciones, lo cuales son capaces de reproducir la coenzima NADP⁺ (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato). Para con si lograr formar NADPH que su función es transportar energía rica en electrones.

Las reacciones dependientes de luz son un proceso el cual la energía solar se utiliza como fuente para generar ATP y NADPH. Que son utilizados para continuar con el proceso de fotosíntesis, donde se fijan y convierten moléculas de dióxido de carbono en carbohidratos.

Ciclo oscuro

No obstante, se analizará el proceso del ciclo de Calvin que no necesita energía solar o su fase oscura. Donde se utilizan mayormente los procesos bioquímicos que llegasen a ocurrir en los cloroplastos. Pues, gracias a el ATP y el NADPH derivados de las reacciones dependientes de la luz. Estas son fundamentales como fuente de energía para la fijación del carbono y lograr generar la producción de carbohidratos. Su proceso se divide en los siguientes pasos:

Proceso

1. La enzima RuBisCO que se asimila al dióxido de carbono CO₂ atmosférico y llega sustentar la inmensa mayoría de cadenas tróficas de la biosfera según la revista de Universitat de les Illes Balears. Para esta primera etapa utilizamos esta enzima para unirla a CO₂ para con si formar temporalmente que se divide en dos moléculas de 3-PGA. “Es una molécula de tres carbonos, formada cuando el CO2 se fija a una molécula de ribulosa difosfato (RuBP)”(A. Torrente, I. Illescas, M. Gomez, A. Soto,2013)
2. La molécula 3-PGA llega a disminuir y se convierte en gliceraldehído-3-fosfato (G3P) que se refiere a “Es un azúcar 3-carbono que es el punto de partida para la síntesis de otros hidratos de carbono.” (s.a., s.f.), para esta reducción se hace necesario el uso de ATP y NADPH.

3. Aun mas en este paso se requiere que por cada molécula de CO₂, se producen G3P. Mas sin embargo, una de estas moléculas se libera para llegar a sintetizar los carbohidratos. Mientras que los sobrantes en este caso cinco son necesarios para las siguientes etapas del proceso.

Para finalizar con este clico bastante importante tanto su desarrollo. Las moléculas RuBP que se refiere a “seis carbonos que se divide para formar dos moléculas de un compuesto de tres carbonos, ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA).” (s.a., s.f.). Para llegar a generar esta molécula se implican de reacciones con fuente de ATP para que se pueda regenerar RuBP a partir de G3P. Esta regeneración permite que este ciclo de Calvin continúe, aun mas, asegurándose la disponibilidad de RuBP para la fijación de CO₂.

Conclusión

Para concluir con este ciclo, se pone en evidencia que utiliza CO2 atmosférico para producir moléculas G3P. Que funcionan como sintetizadoras de carbohidratos y otro nutrientes o compuestos orgánicos para las plantas o en algún otro caso para las algas. Lo fundamental de este proceso para la vida en la Tierra, siendo la base para la producción de alimento y energía.

Durante estos procesos vemos la importancia de los mismos para su correcto funcionamiento y desarrollo de las pantas mas enfocado a las orquídeas. Donde contiene su proceso lumínico y oscuro es como llegasen a lograr su proceso de producción de su propio alimento. Y la implicaciones que tiene una sobre la otra o su dependencia, como en el proceso de dependencia de a luz la que llega a producir su energía en forma de ATP y en NADPH lo que quiere decir que gracias a su producción previamente almacenada, para que su proceso oscuro tenga como remplazar la energía lumínica por otro tipo de energía.

Aun mas, la producción de oxigeno que para el entendimiento del humano es mas que importante pues de este elemento es fundamental para nuestra existencia. Por otro lado vemos que no solo llega a producir como desecho oxigeno molecular. Sino en su fase oscura o ciclo de Calvin llega a tomar lo que produce, logrando percibir que las plantas son un mecanismo en forma de ciclo y muestra de su evolución. Pues muchas veces no produce en comparación a algunas otras especies desechos.

Para concluir, lo fundamental de los sistemas y el análisis de los mismos, pues se logra ver como es en este caso el proceso de fotosíntesis y como lograr producir su propio alimento. Logrando percibir como puede ser usado en situaciones diferentes, pero gracias al análisis podemos lograr llegar a una respuesta de las cosas. Por consiguiente, vemos como es usado en diferentes casos de la vida cotidiana y de la tecnología en general.

Créditos

Autores: Julián forero y Santiago Roa

Editor: Carlos Iván Pinzón Romero

Código: UCPS-1

Universidad: Universidad central

Fuentes

 
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