Nutrición y Fotosíntesis: Clasificación de Organismos y Mecanismos

Clasificación de Organismos Según su Nutrición

Requisitos nutricionales: Los organismos se clasifican según su fuente de carbono, hidrógeno, energía y aceptor final de electrones. Los requisitos son:

1. Fuente ambiental de carbono: Necesaria para construir el esqueleto carbonado de sus biomoléculas.
   • Autótrofos: Asimilan CO₂.
   • Heterótrofos: Utilizan moléculas orgánicas sencillas como materia prima.
2. Fuente ambiental de hidrógeno: Necesaria para reducir moléculas.
   • Litotrofos: Obtienen hidrógeno de sustancias inorgánicas.
   • Organotrofos: Obtienen hidrógeno de moléculas orgánicas complejas.
3. Fuente primaria de energía: Necesaria para la reducción.
   • Fototrofos: Utilizan la luz directamente.
   • Quimiotrofos: Utilizan energía química.
4. Aceptor final de hidrógenos: Permite la oxidación y liberación de energía.
   • Aerobios: Utilizan O₂ como aceptor único.
   • Anaerobios: Utilizan otra sustancia como aceptor.
5. Suministro ambiental de agua, sales minerales y nitrógeno.

Fotosíntesis: Captura y Transformación de Energía Luminosa

La fotosíntesis permite que las células capten la energía luminosa del sol y la transformen en energía química. Esta energía se almacena y posteriormente se aprovecha en la síntesis (en células con cloroplastos).

Pigmentos Fotosintéticos

La energía, antes de ser usada por el ser vivo, debe ser absorbida. Los pigmentos se encargan de ello y se encuentran en las membranas tilacoidales del cloroplasto. Contienen un cromóforo, que es un grupo químico capaz de absorber una longitud de onda particular del espectro visible. Entre las moléculas que lo contienen se encuentran la clorofila (a, b), la xantofila y los carotenoides.

La molécula de clorofila consta de:

1. Porfirina: Contiene Mg y absorbe la luz.
2. Cadena hidrófoba de fitol: Mantiene la clorofila integrada en la membrana fotosintética.

Los enlaces dobles de la porfirina permiten la deslocalización de los electrones, que forman una nube alrededor de dicho anillo. En las células eucariotas, la clorofila (a) transforma la energía de la luz en energía química. En las plantas, lo hacen la clorofila (b) y los carotenoides.

Conceptos Clave

• Molécula excitada: Aquella que ha sufrido un cambio en la distribución de sus electrones tras recibir energía.
• Espectro de absorción: Gráfica que demuestra la eficacia total de la fotosíntesis a diferentes longitudes de onda.

Fotosistemas: Unidades Fotosintéticas

Los cloroplastos contienen aproximadamente 300 moléculas de clorofila, por lo que actúan como una unidad fotosintética o fotosistema, en la cual la clorofila del centro de reacción (a) actúa transfiriendo electrones a un aceptor. Todas las clorofilas actúan como una antena atrapando fotones de diferente longitud (luz) y esta energía se transfiere al centro de reacción.

Tipos de Fotosistemas

1. Fotosistema I (PS I): Se localiza en las membranas de los tilacoides no apilados en contacto con el estroma. En el centro de reacción contiene 2 moléculas de clorofila a denominadas P700, puesto que tienen su punto de máxima absorción a una longitud de onda de 700 nm. Eleva los electrones hasta un nivel energético por encima del NADP⁺.
2. Fotosistema II (PS II): Se localiza en los grana. Su centro de reacción contiene 2 moléculas de clorofila a, denominadas P680, que tienen su máxima absorción a una longitud de onda de 680 nm. Cuando la luz solar incide sobre las membranas tilacoidales, se absorbe energía en los pigmentos antena de ambos fotosistemas, excitando los centros de reacción de cada uno de ellos. Los electrones de los pigmentos de ambos centros son transferidos a un aceptor primario de electrones. La transferencia de electrones deja los pigmentos de los centros de reacción con un electrón menos y pasan de estar excitados a oxidados (con carga neta +), llamados P680⁺ y P700⁺. Estos atraen electrones, iniciándose el flujo electrónico.