Fotosintesis

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Fisiología Vegetal (F.A. Squeo & L. Cardemil, eds.)
Ediciones Universidad de La Serena, La Serena, Chile (2007) 9: xx-xx

Páginas de Prueba
02-04-2007

Capítulo IX

Fotosíntesis:
La asimilación de CO2 y síntesis de azúcares en las plantas
1

Liliana Cardemil

INTRODUCCIÓN
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Las plantas fijan anualmente 10 toneladas de CO2. Un 40 % de esta fijación ocurre en ecosistemasacuáticos y otro 60 % ocurre en los ecosistemas terrestres. Los ecosistemas de bosques y selvas
son los principales contribuyentes fotosintéticos, a estos se les consideran “los grandes pulmones
de la tierra” puesto que entregan O2 junto con asimilar CO2.
Como las plantas hacen esta fijación fue el gran objetivo que tuvieron los fisiólogos vegetales en la
primera mitad del siglo XX, llegando alconsenso que las plantas usan la luz para la síntesis de poder
reductor en forma de NADPH y de energía de enlace químico en forma de ATP, y que ambos son
usados para la asimilación del carbono.
Históricamente no fue fácil deducir la vía de fijación de CO2 ya que las hojas de plantas son
anatómicamente muy complejas. Tienen varias capas de células con cloroplastos, muchos
cloroplastos por células(aproximadamente de 50-100) y por lo tanto, técnicamente es muy difícil
sincronizar este sistema tan complejo, de manera que todos los cloroplastos de la hoja o incluso
todos los cloroplastos de una sola célula pudieran iniciar al mismo tiempo las reacciones
enzimáticas que implica la asimilación de CO2.
Fue la genialidad de Melvin Calvin, la que junto a la de otros investigadores como AndrewBenson y
James A. Bassham, lo que hizo posible descifrar la vía metabólica por medio de la cual el cloroplasto
fija CO2 y sintetiza azúcares (Benson, 1950). Para este estudio, ellos decidieron no tomar una hoja
de planta, sino organismos fotosintéticos unicelulares que poseen un único gran cloroplasto por
célula. El alga unicelular utilizada fue Chlorella pyrineidosa o la cianobacteriaScenedesmus sp.
que tiene la estructura de un cloroplasto.
Para esto, construyeron una cámara de incubación donde las células de estas algas podían ubicarse
en una sola capa de células en un tubo capilar (Fig. 1). Las células en el capilar eran colocadas en la
oscuridad, a las que se les hacía llegar luz y CO2 marcado con 14C por breves períodos de tiempo, tan
corto como un segundo. La luz sincronizóa los cloroplastos de esta capa unicelular y todos ellos
1

Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile. Las Palmeras 3425, Santiago, Chile.
E-mail: lcardemi@uchile.cl

xx

FOTOSINTESIS: FASE OSCURA

Fig. 1. Enfoque metodológico de Melvin Calvin y colaboradores para determinar las secuencias de las
reacciones que ocurren en la asimilación de CO2 por elorganismo fotosintetizador. La secuencia fue
estudiada desde la primera reacción hasta la síntesis de azúcares y recuperación del sustrato. A. Muestra un
diagrama de una retorta con un tubo capilar donde ubicó a las células de Chlorella pyrineidosa en una sola
capa de manera que todos los cloroplastos de las células (cada célula tiene un solo cloroplasto) recibieran la
misma cantidad de luz y al mismotiempo. Por el tubo superior se hacía llegar 14CO2 por el breve tiempo en que
entregaba la luz (tan corto como 1 segundo), y luego se lavaba con CO2 frío (experimento de pulso y lavado). El
matraz contiene metanol a 70°C donde Calvin dejaba caer las células para detener las reacciones. El metanol
además extraía los compuestos sintetizados. B. Muestra tres cromatografías bidimensionales enpapel a
diferentes tiempos de iluminación. Los compuestos fueron identificados en el papel por revelado con una placa
fotográfica de las manchas dejadas por lo compuestos radioactivos.

comenzaron a asimilar CO2 al mismo tiempo que se encendía la luz. Después de la breve
incubación de 14CO2, cortaban el suministro de 14CO2 y lo reemplazaron por CO2 frío. Los
experimentos realizados en esta...
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