La fotosíntesis es un proceso por el cual las plantas verdes
convierten a energía potencial de compuestos de carbono reducidos,
desprendiendo simultáneamente oxigeno molecular. Este proceso es
indudablemente, el proceso más importante sobre la tierra, pues suministra
directa o indirectamente las substancias nutritivas esenciales para la mayoría
de las formas de vida. La fotosíntesis, consiste en la reducción de C02 atmosférico
por medio de los protones del agua obtenidos con la energía proveniente del
sol. Así la planta almacena energía electromagnética como energía potencial
en los compuestos orgánicos.
Los compuestos carbonados ricos en energía, obtenidos de
esta manera, son usados después como fuente de energía por la propia planta y
por otros organismos que son incapaces de fabricar sus propios alimentos, pero
que si pueden aprovechar la materia vegetal.
El organismo vegetal ha desarrollado un sistema para capturar
un fotón de luz y utilizar la energía para elevar el nivel energético de un
electrón determinado que posteriormente regresa a su nivel basal; cuando esto
sucede, el exceso de energía es liberada en diferentes formas.
Los organismos fotosintéticos atrapan la luz solar formando
ATP y NADH, que utilizan como fuente de energía para formar lúcidos y otros
componentes orgánicos a partir de bióxido de carbono y agua de forma simultánea
liberan oxigeno molecular. El bióxido de carbono formado en la respiración de
los heterótrofos regresa a la atmósfera para volver a ser utilizado por los
organismos fotosintéticos. De este modo la energía solar proporciona la fuerza
motriz para la circulación continua del bióxido de carbono y oxigeno molecular
atmosféricos a través de la biosfera y proporciona los substratos reducidos
(combustible).
La evolución de la vida vegetal ha logrado a través de
mecanismos bioquímicos, desviar del retorno del electrón a su nivel primitivo
y utilizar el exceso de energía para sintetizar carbohidratos. Las plantas
superiores contienen también un complemento de enzima, semejante a los de la
levadura, que son capaces de convertir la glucosa en alcohol etílico y bióxido
de carbono. Esta conversión, se produce cuando las plantas están privadas de
oxigeno. Permanecen vivas durante periodos variables de tiempo que dependen del
tipo de planta, el grado de crecimiento. Etc.
En estas condiciones invariablemente producen bióxido de
carbono y forma alcohol etílico en sus tejidos. Un gran número de productos
intermedios o fragmentos carbohidratos se producen en el proceso principal de
oxidación (respiración aeróbica) de la glucosa a bióxido de carbono y agua,
en el proceso alternativo, fermentación alcohólica (respiración anaerobia).
Muchos de estos productos intermedios se pueden emplear como componentes para la
formación de la variedad de compuestos orgánicos que se encuentran en la
planta. Algunos de los pasos de dos tipos de respiración son pasos que producen
energía e indudablemente suministran, mediante transferencias, la energía que
se necesita para la síntesis de nuevos compuestos. Todos los compuestos de
carbono de la planta pueden sintetizarse comenzando con glucosa, fructosa o
sacarosa; esto se demuestra por la facilidad con que tejidos vegetales cortados
se pueden cultivar en una solución en la que uno de estos azúcares sirve como
única fuente de carbono.
La capacidad de capturar el fotón y convertir la en energía
luminosa en energía química es propiedad exclusiva de las plantas verdes.
Las substancias que absorben la energía radiante, que incide
en la planta, es la clorofila. Una molécula de clorofila se compone de una
cabeza y una cola. La cabeza contiene cuatro anillos de carbono \ nitrógeno
unidos formando un anillo mayor en el centro de este anillo hay un átomo de
magnesio y tiene un pigmento color verde con estructuras policiclicas planas. La
cola es una cadena de carbonos enlazados unidos a la cabeza.
En todos los casos la fotosíntesis esta asociada con corpúsculos
verdes aislados, llamados cloroplastos, que están suspendidos en el citoplasma
de la célula. Es posible romper la célula de la hoja en varias fracciones
triturándolas con una solución amortiguadora.
Este tratamiento rompe los cloroplastos en fragmentos más
pequeños llamados grana. Se recuperan tres fracciones principales: A) el
citoplasma, una solución transparente de color café rojizo, B)los grana sólidos
(verde) y C)las paredes celulares mezcladas con células integras.
Los granas, que son todavía capaces de llevar a cabo la
fotosíntesis contienen, referido al residuo seco aproximadamente, el 40% de
proteínas, 35% de lípidos, el 7% de minerales y el 5% de pigmento verde
llamado clorofila. Esta molécula de pigmento se encuentra incluida en la unidad
estructural fotosintética llamada cuantosoma que corresponde a una parte del
tilacoide. Los pigmentos más importantes que absorben luz en las membranas de
los tilacoides son las clorotila.
Además en el cloroplasto de las plantas superiores, hay
otros grupos de pigmentos que son los carotenoides y de las xantótilas. La
clorofila a es de color verde debido a que absorbe preferentemente la luz roja y
azul y transmite la verde. Y se distingue de la clorofila B ya que esta tiene un
grupo CH3.
Las xantólilas son carotenoides pardo amarillentos que
absorben la luz visible de las plantas que complementa a la clorofila en la
captación de energía a partir de la luz solar. Existen otros pigmentos como
son las antocianinas, que se encuentran en células vegetales superiores que
determina en especial el color de las flores y algunos matrices en hojas y otras
estructural de las plantas.
Pigmentos vegetales hidrosolubles. Los hermosos colores
azules, púrpuras, violeta, malva, magenta, la mayoría de los rojos. y los
matices de amarillo pálidos al marfil que se encuentran en flores y frutos, son
pigmentos hidrosolubles que pertenecen al grupo de las antocianinas o de la
antoxiantina.
Contienen los grupos benzopirilium y benzopirona,
respectivamente, como se encuentra.
Estos pigmentos suelen presentarse en forma de glucósidos.
lo que explica su solubilidad en agua y la fácil extractabilidad por solventes
acuosos. Se encuentran en la savia de las plantas, y a menudo en forma de sólidos
amorfos o cristalinos en las hojas en el tejido leñosos y frutos. Su color esta
algunas veces enmascarado pro otros pigmentos, como la clorofila.
ANTOCIANINAS. Estos pigmentos tienen coloraciones que van del
escarlata al azul. Una antocxianina típica es la pelargonidina. Con la glucosa
unida por un enlace glucosidico a las posiciones 3 y 5, se convierten en la
antocianina pelaronina.
PERLARGONIDINA Pueden distinguirse varios grupos de
antocianinas sobre la base de su naturaleza, número y posición de los azucares
que contienen:
A) 3 Glucosa y 3 Galactosidos
B) 3 Pentasaglucosidos (incluyendo 3- ramnosidos)
C) 3 glucosidos (glucosidos disacaridos)
D) 3,5 Monoducido
OBJETIVO
Calcular la cantidad de clorofila que se encuentra en una
determinada porción de extracto por una determinación cuantitativa.
MATERIAL
1 Mortero
1 Embudo de Buchner
1 Matráz de filtración
1 Matráz aforado de 50 mil
- Probeta de 100 ml
- Vaso de precipitados de 200ml.
- Tubos de ensayo
1 Pipeta de 5ml.
1 Embudo
- Pipeta pasteur, mechero, tripie y rejilla
espectrofotómetro y celdas
2 Discos de papel filtro
Gradilla
MATERIAL (LOS ALUMNOS)
1 gr de hojas frescas de espinacas.
3gr de pétalos de flores azules
Arena
REACTIVOS
Acetona al 80% (v/v)
H2S04 0.1N
NAOH 0.1N
Papel pH 0-14
METODOLOGIA
1.- Coloque en el mortero 1 g de hojas de espinacas, sin las
venas grandes, cortadas en pequeños tamaños.
2.-Agregue arena y 4 ml de acetona al mortero, para moler el
tejido y obtener una pasta fina. Adicione 20ml más de acetona.
3.-Transfiera cuidadosamente el extracto resultante al embudo
de Buchner provisto de papel filtro, y filtre al vacío.
4.- Agregue otros 50ml de acetona a la pulpa de las hojas y
reanude la molienda y el filtrado. Este segundo extracto agréguelo al primero.
El tejido debe de quedar sin clorofila, de lo contrario repita el proceso con
otros 20ml de acetona y reúna todos los filtrados.
5.- Lave el mortero y el embudo con 50ml de acetona que se
incorporara al filtrado. En todo el proceso no debe de usar mas de 100ml de
acetona se aconseja aforar a 50ml en un matraz.
6.- Lea la densidad óptica (D) a 645. 652.663 nm del
extracto. usando como blanco el acetona. Anota las densidades medidas.
- Otros pigmentos no fotosintéticos: las antocianinas
1 Macere 3g de pétalos de flores azules y colóquelos en un
vaso de 200ml, con 100ml. de agua y ponga a hervir durante unos minutos.
2 Enfríe un poco el extracto y filtre
3 En 3 tubos de ensayo. coloque 5 ml del extracto
4 En tubo uno mida el pH de la solución, utilizando un papel
indicador.
5 Al tubo 2, agregue. gota a gota la solución de H2S04 0.1 N
y observe cualquier cambio de color con respecto al original. Determine el pH y
continúe la adición del ácido para ver si ocurren otros cambios.
6 Al tubo 3 añada NAOH 0.1 N gota a gota y mide el pH de la
solución al transcurrir un cambio de color.
RESULTADOS
Densidad de 645 nm con absorbancia de 0.400
Densidad de 652 nm con absorbancia de 0.550
Densidad de 663 nm con absorbancia de 0.832
CLOROFILA A 0.47452
CLOROFILA B 0.263312
CLOROFILA TOTAL 1 0.737632
CLOROFILA TOTAL 2 0.7971
TRATAMIENTO COLOR pH
Extracto original amarillo 7
Extracto mas H2S04 rosa 3
Extracto más NAOH verde 9
CUESTIONARIO
1.- QUE SON LAS CLOROFILAS’?
Pigmentos verdes con estructuras policiclicas planas que
funcionan como receptores de energía luminosa en la fotosíntesis; al igual
absorben energía de los organismos fotosintéticos.
También la clorofila es una profirina al igual que el grupo
hemo de los citocromos pero contiene un átomo de magnesio en lugar de una de
hierro en el centro del anillo periférico. La clorofila se asocia con lípidos
y proteínas hidrofobicas de las membranas fotosintéticas. Hay dos tipos de
clorofila como son: la clorofila A y la clorofila b.
2.- DESCRIBA LA FUNCION BIOLOGICA DE LOS PIGMENTOS VEGETALES
Y DIGA ¿,CUAL ES SU IMPORTANCIA?
Son sustancias que su función es absorber la luz visible.
Los diferentes pigmentos absorben luz de longitudes de onda diferentes, además
de llevar a cabo principalmente la fotosíntesis.
La variación en las proporciones de estos pigmentos es la
responsable de la gama de colores de los organismos fotosintéticos que van
desde el azul obscuro de las hojas de abeto hasta el verde más intenso de las
hojas de arce, el rojo marrón o incluso púrpura de algunas plantas.
Las células vegetales también tienen otros pigmentos
fotosintéticos accesorios, como los carotenoides de color amarillo o
anaranjado. Vistos absorben longitudes de onda de la luz diferente a las que
corresponden a la clorofila y’ de tal suerte amplían el espectro luminoso que
aporta energía para la fotosíntesis.
3.- DESCRIBA LAS CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES DL LA
CLOROFILA Y EL CAROTENO.
A)CLOROFILA:
La estructura básica de todas las clorofila es la de una
unidad tetralirrolica plana que contienen metal similar al grupo proteico heme
de la mioglobina y los citocromos. No obstante, la molécula de la clorofila es
diferente al del grupo heme en tres aspectos:
1 .- En la clorofila, el ion, metálico que esta coordinado
al grupo tetrapirrolico es magnesio como vez del hierro.
2.- Las clorofilas no son dependientes de uniones a grupos
proteicos para su actividad.
3.- Las clorotilas contienen un grupo característico de
cadenas laterales unidos a los pirroliticos, los más notables de los cuales son
un grupo alcohólico, grande y no polar en enlace esférico o un residuo Iateral
del ácido propionoico. y un anillo funcionado del ciclo pentano. El grupo fitol
no polar es particularmente notable ya que proporciona la base estructural para
una integración de las moléculas de clorofila en la matriz lipoproteica de la
membrana de tilacoide.
B) CAROTENO.- carotenos y las xantotilas son pigmentos
insolubles en agua y ampliamente distribuidas en la naturaleza, siendo más
abundantes en plantas y algas.
4.-¿QUÉ SON LAS ANTICIANINAS?
Son pigmentos vegetales hidrosolubles que se encuentran en
flores y frutos, son hermosos colores azules, púrpura, violeta, malva y la
mayoría de los rojos, contienen los grupos henzaopirilium y benzopirono. Estos
pigmentos suelen presentarse en forma de gluxodisos lo que explica su
solubilidad en agua y la fácil extractailidad por solventes acuosos. Se
encuentran en la savia de las plantas y a menudo en forma de sólidos amorfos o
cristalinos en las hojas en el tejido leñoso y frutos. Su color esta algunas
veces enmascarado por otros pigmentos, como la clorofila en algunas células
vegetales la vacuola contiene elevadas concentraciones de pigmentos que dan su
intenso color o púrpura en las llores de los geranios. Las rosas las ciruelas y
las uvas.
5.- DE ACUERDO A SU EXTRCCION. QUE DIFERENCIA HAY ENTRE LAS
CLOROFILAS Y LAS ANTOCIANINAS.
La clorofila se encuentra en los cloroplastos formando
compuestos insolubles se hace necesaria para llevar acabo el estudio de su
poder. absorbente, extraerlas y aquellos por medio de éter, acetona u otros
disolventes adecuados.
Además que la parte fundamental de la molécula de la
clorofila es cl anillo llamado porfirina estructura formada por 4 núcleos
pirrolicos unidos por eslabones metálicos.
Los antocianinas son del grupo de los glucosidos son
compuestos de glucosa, alcohol, o ácido. Que en solución en las vacuola dan
color a la flor, rojo si en el pH es ácido, azul o violeta si el ph es básico.
DISCUSIÓN
La fotosíntesis es un proceso que transforma en carbono orgánico
el gas carbónico tomado del aire o disuelto en el agua. En el proceso
interviene un pigmento, la clorofila, que es una sustancia capaz de
absorber las radiaciones luminosas. Esta captación de energía luminosa se
realiza en una primera etapa en la fotosíntesis, en la cual se produce energía
química en forma de moléculas de adenosintrifosfato (ATP) y se desprende
oxigeno, que produce de la escisión de una molécula de agua. En una segunda
etapa, que se denomina fase obscura porque puede tener lugar en ausencia de luz,
el dióxido de carbono se combina con una pentosa para formar glucosa a través
de una serie de reacciones químicas. La clorofila absorbe sobre todo la luz
roja, violeta y azul, y refleja la verde.
La luz roja es la de mayor eficacia para la fotosíntesis, ya
que el espectro de absorción de la clorofila es más amplio en la zona del
rojo. En cambio la luz verde carece de acción sobre este proceso.
Lo anterior nos explica por que cuando llevábamos la solución
de clorofila a la luz del sol esta cambiaba a un color rojo.
Cabe mencionar que no todas las soluciones obtenidas en la práctica
por los demás equipos tenían la misma tonalidad de verde, esto es por que no
todas las hojas de espinacas tenían la misma frescura, esto es que entre más
frescas se encuentren las hojas mayor contenido de clorofila.
En cuanto a las antocianinas estas son glucosidos es decir
que se pueden hidrolizar por la acción de enzimas o de los ácidos en una o más
de azucares y en otra porción de diferente naturaleza llamada aglicon o
antocianidina.
Este se divide en tres antocianidinas: roja en solución ácida,
violeta en medio neutro y azul en solución alcalina.
Por lo que cabe resaltar que las antocianinas pueden alterar
químicamente de acuerdo a su medio, el color se cambia de acuerdo a su medio ácido
cuando va de 1 a 7 y la basticidad cuando va de 7 - 11 por lo que se tiene que
proceder a ver un cambio de color de la substancia por el indicador que contiene
la antocianina.
La antocianina pertenece al grupo de los glusidos los cuales
contiene glucosa, ácido y alcohol en su estructura.
CONCLUSIÓN
Sabemos que la clorofila es un factor importante en la fotosíntesis
y que es capaz de absorber la energía luminosa y gracias a ello puede promover
la serie de reacciones que conducen al almacenamiento de dicha energía en un
compuesto de alto poder calórico.
La luz roja es la de mayor eficacia para la fotosíntesis, ya
que el espectro de absorción de la clorofila es más amplio en la zona del
rojo. En cambio la luz verde carece de activación sobre este proceso.
BIBLIOGRAFIA
Enciclopedia Microsoft® Encarta® 99. © 1993-1998 Microsoft
Corporation. Reservados todos los derechos.
CRISTOPHER K. MATHEWS.-K.E. VAN HOLDE
BIOQUIMICA 2da Ed.
MADRID: Mc GRAW-HILL INTERAMERICANA ,1998
P.P. 657-665
VEGA PEREZ KARLA NELY
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