Fotosíntesis y pigmentos

¿Las células son sistemas abiertos o cerrados?

Los sistemas pueden ser abiertos o cerrados esto depende de si existe un intercambio de energía con el entorno, las células como los organismos son sistemas abiertos ya que son capaces de la captación como de la liberación de energía, requiriendo un flujo constante de energía proveniente del entorno para mantener niveles de complejidad propios (Becker et al, 2006). A demás de intercambiar energía, el intercambio de materia forma parte fundamental en los sistemas abiertos, de esta forma la materia ingresa a la célula hacia una serie de reacciones químicas en donde se encargan las enzimas y asi mimo esta materia la transforman en energía o en compuestos mas complejos, estos procesos son metabólicos y existen dos el catabolismo (degradación) y el anabolismo (síntesis) (Gagneten et al, 2020).

¿Qué tipos de reacciones suceden en la célula? (describir las reacciones)

Anabolismo: Es considerado como la parte positiva del metabolismo, se centra en los procesos constructivos como el mantenimiento, reparación, y formación tisular (Rodríguez, 1965), es el proceso por el cual sintetiza sus propios componentes y da resultado un nuevo material celular denominado biosíntesis, estos procesos requieren una cierta cantidad de energía obtenida del entono (Varela, 2008).

• Fotosíntesis: La fotosíntesis se puede representar en dos pasos la reacción dependiente de la luz y la reacción independiente de la luz. La reacción dependiente de la luz se lleva a cabo en los tilacoides y convierte la luz en energía química, la energía química que se produce en la reacción dependiente de la luz se usa para fijar el CO2 y reducirl a carbohidratos, que es la reacción independiente de la luz o ciclo de Calvin. Este ciclo se lleva a cabo en el estroma del cloroplasto. Los productos de estas reacciones son la glucosa, que es usado por la planta, y el oxígeno, que es liberado a la atmosfera a través de las estomas (Chan, 2021).

• Quimiosíntesis: En este tipo de reacciones se puede relacionar con dos fases; Primera fase es la oxidativa en donde se realiza la  oxidación de compuestos inorgánicos en esta fase tiene similitud a la fase fotoquímica o luminosa de la fotosíntesis, en donde la energía liberada en las reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas (amoniaco, nitritos, azufre, hierro) se utiliza para sintetizar ATP y  NADH en las bacterias en lugar de NADPH como en las plantas y la segunda fase que es biosintética en donde se realiza la  biosíntesis de compuestos orgánicos. Esta fase es similar a la fase biosintética u oscura de la fotosíntesis. Utiliza el ATP y el NADH obtenidos en la fase anterior para reducir compuestos inorgánicos como CO2, NO-3, SO2-4 y obtener compuestos orgánicos. (Ballarin, 2015)

Catabolismo: Es denominada la parte negativa, incluye todos los cambios terminados por el rompimiento o degradación de los tejidos a sus componentes mas simples, los cuales pueden ser desechados al exterior o ser reutilizados para formar otros compuestos (Rodríguez, 1965).  También es utilizado para la degradación de nutrientes para la obtención de energía o para convertirlos en precursoras de la biosíntesis (Verela, 2008).

Ejemplos.

• Glucolisis
• Ciclo de Krebs
• Oxidación de ácidos grasos
• Fermentación de alcohol
• Fermentación láctica

¿Cuántos tipos de pigmentos existen?

Los tipos de pigmentos relacionados biológicamente con las plantas para llevar a cabo la fotosíntesis son:

Las principales:

• Clorofilas:

• Clorofila a
• Clorofila b
• Clorofila c
• Clorofila d
• Bacterioclorofilas

• Accesorios:

• Carotenoides:

• Carotenos
• Xantofilas

• Ficobilinas

                    (Mancilla et al, 2013)

• Antocianinas

                        (Roberts, 2018)

¿Cuál es la importancia de cada pigmento?

Clorofilas: Otorgan el particular color uniformemente verde de los vegetales, encontrándose en las plantas con semillas, helechos, musgos y algas, situándose en las raíces, tallos, hojas y frutos, solo si estos órganos están por encima del suelo expuestos a la luz solar (Mancilla, 2013), estos compuestos son una serie de pigmentos tetrapirrólicos esenciales para llevar a cabo el proceso de fotosíntesis (Solarte, 2010), en este proceso la clorofila absorbe la luz solar, para de esta manera

producir su propia energía (carbohidratos) derivadas del agua y el dióxido de carbono obtenidos del ambiente desechando oxígeno (Nichols, 2019).

Carotenoides: Son pigmentos de algunas frutas y flores con unas tonalidades de color rojo, naranja y amarillo. Son requeridos para el ensamblaje y función del aparato fotosintético, siendo antioxidantes y precursores de la vitamina A (Davies, 2004), Tienen una alta relación con la fotosíntesis en diferentes funciones, como la captación de luz, foto protección, disipación de excesos de energía asi como la desactivación de oxígeno singlete (átomo de oxígeno excitado) (Meléndez-Martínez, 200). Los carotenoides absorben fotones en un amplio rango de la región azul del espectro entre 420 y 480 nm (Becker, 2006). Además, el color característico de los carotenoides favorece el proceso de polinización y dispersión de semillas. En la importancia nutricional los carotenoides se dividen en dos grupos los provitamínicos y no provitamínicos, teniendo a la primera una importancia a nivel fisiológico y dietético por la actividad provitamina A, siendo esta esencial para la visión y mantener sanamente la piel y los tejidos superficiales. La cantidad de carotenoides dentro de las frutas aumenta con la maduración de la misma, aumentando el color por la pérdida de clorofila. (Meléndez-Martínez, 2004).

Carotenos: Este compuesto se encuentra en diferentes frutas y vegetales con tonalidades de color rojo, naranja y amarillas (Báez, 2016). Es un pigmento esencial por el β-caroteno precursor de la vitamina A, la alimentación de los seres humanos de estos compuestos descompone en dos moléculas de vitamina A (Singh, 2020)

Xantofilas: Son parecidas a los carotenos además de contener hidrogeno y carbono la diferencia es que contiene uno o más átomos de oxígeno en su estructura, tienen tonalidades rojo, naranja y amarillos. Las xantofilas como los carotenos tienen función de antioxidantes (Báez, 2016).  Estos compuestos esenciales para apagar los estados de triplete de clorofila en los centros de reacción bacteriana purpura siempre y cuando estén conectadas a CP43 y CP47 (proteínas de unión a clorofila) ya que el carotenoide en este caso las xantofilas este en contacto con de van der Waals con tripletes de clorofila (Davies, 2004).

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