LA NUTRICION AUTÓTROFA
Si tuvieran que enunciar las principales diferencias
entre animales y las plantas, ¿Qué responderían? Uno de los rasgos que se detectan
a simple vista es la incapacidad de las plantas para trasladarse de un lugar a
otro en forma perceptible. Sin embargo, la diferencia fundamental reside en su
capacidad para producir su propio alimento, mediante el proceso denominado fotosíntesis.
La reacción bioquímica de fotosíntesis es imprescindible para el
desarrollo de la vida de nuestro planeta: la luz, el dióxido de carbono
(CO2) y el agua (H2O)
son la clave de este proceso.
La fotosíntesis (del griego photo: luz síntesis: juntar, reunir es decir, “juntar por medio de la luz”) es
el único proceso natural capaz de abastecer la atmosfera de oxígeno (O2), ya
que este gas –esencial para la respiración de la mayoría de los seres vivos- se
libera como subproducto de dicha reacción.
La
importancia de la fotosíntesis reside en que es la única reacción capaz de
transformar la materia en energía.
Los
únicos organismos capaces de realizar fotosíntesis son las plantas vasculares o
superiores, las algas, las cianobacterias (o algas azules) y las bacterias
fotosintéticas. La vida, tanto en la tierra como en el agua depende, por
consiguiente, de la liberación de oxigeno llevada a cabo por los organismos foto
sintetizadores.
Todos estos organismos cuentan
además, con una exclusiva ventaja: mediante la fotosíntesis son capaces de
elaborar su propio alimento. Por este motivo, se los denomina también
autótrofos (del griego auto: propio, por uno mismo; tropos: que se alimenta).
La fotosíntesis consiste
fundamentalmente en la fabricación de alimento
rico en energía. Gracias a la energía química almacenada en este alimento,
los fotosintetizadores pueden desempeñar todas sus funciones vitales.
La
luz del sol ingresa al bosque perdiendo intensidad, y cada
estrato (árboles, arbustos, hierbas) se halla adaptado a esta condición. Por ejemplo, las plantas del
estrato inferior suelen tener hojas grandes en las zonas selváticas, lo cual aumenta la superficie de
captación de energía solar.
Cloroplastos y Pigmentos Fotosintéticos
La fotosíntesis tiene lugar dentro de los cloroplastos, organelas
exclusivas de las células vegetales que se hallan distribuidas especialmente en
las hojas. Cuando se observa en el microscopio electrónico la ultra estructura
de los cloroplastos, aparece una doble membrana que delimita una masa
gelatinosa: la matriz (o estroma).
El estroma contiene
las sustancias químicas para transformar el dióxido de carbono en glucosa (C6H12O6).
Dentro de él se encuentra un conjunto de membranas semejantes a “bolsitas”, los
tilacoides
(del griego: tylakos: sacos) dichas membranas se apilan unas sobre otras formando
conjunto de sacos aplanados denominados grana.
La membrana tilacoides se halla asociada a los
pigmentos fotosintéticos: la clorofila
y los pigmentos accesorios, es
decir, los carotenoides –representados
por las xantofilas y los carotenos –
y las ficobilinas.
Existen varios tipos de clorofilas, entre los que
se destacan las clorofilas a y b (estas
se diferencian levemente en su estructura química). Los pigmentos accesorios
intervienen en el proceso de fotosíntesis de la siguiente manera: absorben
parte de la energía lumínica y luego la transfieren a las moléculas de
clorofila a y b.
Fotosíntesis Paso a Paso
La energía lumínica que capta la clorofila es indispensable
para la síntesis de glucosa: gracias a aquella dos sustancias inorgánicas
simples CO2 y H2O se combinan y forman una sustancia orgánica
compleja (glucosa). Pero esto no es tan simple como parece ya que
están involucradas unas cincuenta reacciones bioquímicas que se producen
simultáneamente.
Para facilitar su estudio la fotosíntesis se
divide en dos etapas: Luminosa y Oscura.
Etapa
luminosa o Fotoquímica. Requiere indefectiblemente de la energía
lumínica y se lleva a cabo en las membranas tilacoides. Allí se produce la transformación de energía lumínica en
energía química, que queda almacenada en la molécula de ATP.
El exceso de energía captada por la clorofila
produce la ruptura de la molécula de agua (fotólisis) y, de esta manera, el
oxígeno se libera a la atmosfera. El hidrógeno, producto de la destrucción de
la molécula de agua, es capturado por otra molécula, el NADP+, y se forma una nueva molécula, el NADPH.
Etapa
oscura o biosintética. Tiene lugar en la matriz del cloroplasto y no
necesita de la acción directa de la luz, pero sí de las moléculas que se han
formado en la etapa luminosa (NADPH Y
ATP).
En esta etapa, que no debe interpretarse como
exclusivamente nocturna, la energía química almacenada en la molécula de ATP y
el átomo de Hidrógeno del NADPH se utilizan para transformar el CO2 en glucosa.
El conjunto de reacciones que intervienen en la síntesis de la glucosa se
denomina ciclo de Calvin en honor al
científico que las descubrió.
Cada célula vegetal puede tener de uno
a cien cloroplastos. Esta es una figura de un cloroplasto. La cantidad de
cloroplastos varía según la especie y sus condiciones de crecimiento.
Los
estomas y el ingreso del Dióxido de carbono.
Las hojas cuentan,
sobre la cara
inferior o abaxial, con unas estructuras que permiten el intercambio gaseoso de
la planta con la atmósfera: los estomas del
griego (stoma: boca) Un estoma está formado por dos células, denominadas células oclusivas, que delimitan una
abertura, el poro estomático u ostiolo.
Los estomas son los de color marrón, se muestran sus células oclusivas
Las células estomáticas tienen la
capacidad de determinar la apertura o el cierre del poro estomático, y esto
regula la entrada y la salida de gases. Por ejemplo, si el poro se encuentra
cerrado, el intercambio gaseoso es nulo, pero si este se abre, la entrada y la
salida de gases aumentan considerablemente.
El intercambio gaseoso tiene lugar
por difusión, desde la zona de mayor concentración de gases hacia la de menor
concentración.
El CO2 ingresa por los
ostiolos y es transportado hacia el parénquima clorofílico, donde se transforma
en glucosa. El oxígeno, subproducto de la fotosíntesis, también se libera en la
atmósfera a través de los poros estomáticos.
Las raíces y el ingreso del agua.
En las plantas terrestres, el agua
se encuentra en mayor concentración alrededor de la planta que dentro de ella,
por lo que ingresa en el vegetal. Este pasaje, que se realiza sin gasto de
energía a través de los pelos absorbentes de las raíces, se denomina ósmosis.
Los pelos
absorbentes de las raíces reúnen a la perfección todas las condiciones
requeridas para que se dé este mecanismo: están formados por una sola capa de
células, cuya membrana celular es delgada, húmeda y semipermeable.
Las sales minerales, que se encuentran disueltas en el agua e ingresan
junto con ellas, cumplen diferentes funciones en el vegetal.
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