La gran fuente de energía de la que dependemos todos los seres vivos es el SOL, las plantas toman una pequeña parte de la energía luminosa que llega del sol a la tierra y la transforman en la energía química de diferentes sustancias.
Pero la energía que contiene seis moléculas de CO2 y seis moléculas de H2O es mucho menor que la de una molécula de glucosa, en el proceso de la fotosíntesis se requiere, energía química que mantiene unidos los átomos en ese azúcar.
Las plantas son transformadoras de la energía luminosa a energía de enlaces químicos, fundamentalmente de la glucosa, también pueden elaborar a partir de la glucosa otros azucares, así como grasas, y también proteínas o al menos los componentes de estas, los aminoácidos. Al mismo tiempo que nos ofrecen la energía del sol ya transformada en una especie que podemos aprovechar, la de los enlaces de la glucosa y otras sustancias nos proporcionan simultáneamente materiales que también nos sirven para esa constante renovación de todas nuestras moléculas.
La fotosíntesis es un proceso que incluye un fenómeno de captación de luz y otro conocido como de oxido-reducción. La luz es recogida por pigmentos conocidos como clorofilas, que están siempre asociados entre sí formando grupos de cientos de moléculas que tienen la función de antenas de captadoras de luz, como muchas otras transformaciones de energía, todas las formas de fotosíntesis se realizan en sistemas de membranas cerradas, en este caso el cloroplasto, o a la misma membrana celular en el caso de la bacteria fotosintética.
Al someter a una molécula aislada de clorofila a la energía que proporciona la luz, cambia de estado de un electrón en la molécula y la energía original se disipa como luz (fluorescente) y calor, ya que el electrón excitado vuelve en un tiempo muy corto a su estado energético original.
Lo que ocurre en la membrana de los cloroplastos es que la luz, al excitar la molécula de clorofila, hace que este pierda un electrón, el cual es atrapado por una proteína transportadora inicial, este es el inicia de un proceso llamado fase dependiente de luz, la cual es muy parecida en su funcionamiento a la cadena transportadora de electrones de la respiración celular. Una vez que la clorofila a perdido ese electrón lo va a recuperar de la ruptura de una molécula de aguay específicamente de los electrones de hidrogeno, este proceso se le conoce como fotolisis del agua, como resultado el oxigeno queda solo y se une con otro átomo de oxigeno y forman O2.
Como consecuencia de la fotolisis, los átomos de hidrogeno que cedieron su electrón quedan con una carga positiva debido a un protón que presenta, formando los protones de H+.
Los electrones donados por la clorofila son transportados por una serie de proteínas transportadoras que conforman los fotosistemas, este bombeo de protones H+ al interior de la membrana tilacoidal tiene como resultado la aparición de una diferencia en la actividad eléctrica y química de los protones a ambos lados de la membrana, la cual proporciona la síntesis de la molécula que ya conocemos (ATP).
En el fotosistema 1 también ocurre la excitación de su clorofila por lo que ocurre un proceso parecido al anterior, solo que en este caso recupera su electrón del que viene desde el fotosistema 2 Y existe un último receptor de electrones que es el NADP, el cual reduce finalmente a NADPH.
Esta transferencia de electrones tiene dos fines: uno de ellos es el de sintetizar las moléculas mas importantes en el metabolismo energético, y el otro, la reducción del NADP que es a su vez una molécula necesaria para donar electrones, en la síntesis de los azucares que se deben producir en una fase posterior de la fotosíntesis.
El ciclo de Calvin-Benson es lo que continuamente se está formando es una pequeña molécula de tres átomos de carbono que es el gliceraldehido-3-fosfato, a partir de la cual se construye lo que la célula vegetal necesita. Debemos notar que el ciclo gira utilizando al ATP y al NADPH como fuente de energía y en cada vuelta, para incorporar tres moléculas de CO2, se gastan 9 ATP y 6 NADPH.
Asi se inicia un ciclo en el que la energía de la luz es retenida por las plantas o las algas, por medio de los pigmentos llamados clorofilas
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