Fotosíntesis

Teorías del siglo XVII En el siglo XVII se iniciaría la investigación de la fisiología de las plantas, para ello se ocuparon los recursos y teorías de esa época para tratar de explicar un poco más sobre el reino vegetal.

Dos de las principales teorías en las que se iniciarían a apoyar fueron la teoría de transmutación y la teoría del flogisto.

Teoría de la transmutación Se creyó que la transmutación era un proceso a través del cual se podía cambiar una sustancia en otra.

El hecho que sustentaba esta teoría era la ebullición del agua en un recipiente, en éste se podían ver al final de la ebullición pequeños cristales. Esto les daba la conclusión de que el agua había transmutado a un material térreo.

Teoría del flogisto En el siglo XVII se originó en la comunidad científica. La teoría del flogisto buscaba respuesta a la combustión de algunas sustancias.

En ella se reflejaba (según los flogistas) que las llamas que se producían en la combustión era un componente que se desprendía del objeto que sufría de la combustión (flogisto).

Se estableció el flogisto como peso negativo

Se sustentó esta teoría con ejemplos de combustión como la de una vela bajo una campana . Los flogistas aseguraban que el aire se flogisticaba o se mantenía fijo y ello no favorecía la combustión.

Planteamiento del problema El problema de la nutrición de las plantas inició debido a un cuestionamiento base:

Si los animales se alimentan mediante sus bocas ¿Cómo se alimentan las plantas si es que no tienen estructuras homólogas a las de los animales?

Con ello a partir del siglo XVI iniciaría una serie de planteamientos por parte de la comunidad científica para responder dicha pregunta.

Van Helmont El experimento de Van Helmont sería de los primeros que iniciarían a marcar las teorías sobre la obtención de alimento por parte de las plantas.

Van Helmont buscó descubrir la fuente de los materiales nutritivos de las plantas.

Dicho experimento lo realizó criando un sauce durante 5 años

Cabe señalar que Van Helmont no consideró los gases de la atmósfera además de que refirió la ganancia de peso en la planta se debía a la transmutación del agua a tronco.

Nehemiah Grew Fue uno de los primeros científicos en observar estructuras vegetales al microscopio. Grew observó los estomas de las plantas y concluyó que eran orificios de salida de residuos como savia o entrada de gases como oxígeno.

A el se sumaron otros microscopistas que señalaron dichos poros como órganos de desechos y las hojas como órganos digestivos

Sthephen Hales Sthephen Hales fue un sacerdote inglés que investigó el flujo de materiales a través de las plantas.

Su experimento constó de poner una planta de menta en un recipiente con agua hasta una cierta altura y un vaso zz invertido que cubriera la planta.

Sthephen Hales fue de los primeros en que en las plantas otro factor nutritivo aunque no pudo decir con certeza el papel del mismo.

El grupo control sin la planta logró que Hales identificara un cambio en el nivel del agua debido a un cambio de la presión barométrica en el grupo experimental.

Conclusiones de Hales•Las plantas interaccionan con la atmósfera. Hubo un menor volumen de gas en el recipiente de Hales después del experimento.

•De cierto modo las plantas afectan las condiciones de la atmósfera con la que se encuentran en contacto.

Hales además se inclinó por la idea de que las plantas liberaban por sus poros algún tipo de sustancia que modificaba la naturaleza del aire.

Antoine Laurent Lavoisier Lavoisier fue un químico francés que derrocó la teoría del flogisto y con ello derrocó las teorías de Van Helmont y Hales.

Sin embargo Lavoisier no se centraría en la fisiología de las plantas, sino en las sustancias que la planta utilizaba para su nutrición.

Tras derrocar la teoría del flogisto y así comprobar que los nutrientes térreos no podían venir del agua y con el experimento de Van Helmont concluyó que la planta obtenía sus nutrientes del suelo, agua y aire.

Joseph Priestley Priestley al igual que Lavoisier trató de comprender el papel de los gases en la vida vegetal.

Su experimentó inició al observar que, en un recipiente cerrado una vela no tardaba en extinguirse o un ratón en sofocarse. Esto lo llevó a la conclusión de que tanto la combustión como la acción de los seres vivos sobre el aire lo hacían inservible para la vida.

Esto lo llevó a una primera conclusión que proponía que de alguna manera la naturaleza restauraba el aire, de no ser así el aire útil para la vida se acabaría en la atmósfera.

Priestley tras sus conclusiones primeras retomaría su investigación al deducir que el medio natural de restauración del aire era la vegetación.

Con ello repetiría su experimento pero esta vez utilizando una planta de menta en el interior del recipiente.

Tras una serie de repeticiones del experimento con cambios de variables Priestley afirmó que las plantas eran la fuente purificadora del aire y que revertía los efectos de la respiración captando el elemento que viciaba a el aire. Sin embargo su teoría no fue aceptaba e inclusive él llegó a dudar de la misma.

Jan Ingenhousz Ingenhousz siguió experimentando con la teoría de Priestley.

Tras confirmar que las plantas son la parte de la naturaleza que purifica el aire, prosiguió a concluir que las plantas quitan el flogisto del aire, por lo tanto, al generarse el flogisto con la actividad de los animales éste sólo se generaba de día con la llegada del Sol por lo cual las plantas sólo purificaban el aire en el día.

Además de lo anterior Ingenhousz descubrió que sólo la parte verde de las plantas es la responsable de la purificación del aire, esto lo comprobó colocando en un recipiente tallos verdes, en otro hojas verdes y en el último tallos, raíces y frutos no verdes de plantas.

Además de ello concluyó que, tras ver los productos en cada uno de los recipientes, todas las partes de la planta respiran.

A finales del siglo XVIII se inició a abandonar la teoría del flogisto y se inició a enfocarse más en las reacciones fotosintéticas, con ello se pudo llegar a:

Con ello se plantearon tres propuestas para ahora tratar de explicar el origen de la materia prima para dicha reacción. Para ello se propuso:El anhídrido carbónico se une con el agua para formar glucosa y liberar anhídrido carbónico El hidrógeno de agua se une con el dióxido de carbono mientras que el oxígeno del agua se libera.Se llevan a cabo las dos reacciones anteriores y se desprende oxígeno y anhídrido carbónico

M. Berthollet Berthollet propondría que todos los hidrógenos que ocupase la planta en la fotosíntesis provenían del agua, es decía que si se ponía en un medio libre de hidrogeno una planta, ésta podría seguir haciendo sus funciones siempre y cuando se siguiera regando. Con ello además se concluye que el oxígeno liberado proviene del agua.

Para ello hizo crecer dos plantas, una en un medio libre de hidrógeno y finalmente las comparó químicamente encontrando que ambas tenían presencia de dicho elemento. Con ello comprobó su hipótesis.

Jean Senebier Opuesto a Berthollet, Senebier decía que el hidrógeno de las plantas provenía del anhídrido carbónico. Esto lo demostró colocando hojas frescas sin anhídrido carbónico en un recipiente con agua, según Berthollet, si el agua le daba el hidrógeno a la planta, se tendría que liuberar aire, cosa que no pasó. Posteriormente colocó hojas con anhídrido carbónico debajo del agua, resultado de ello fue la producción de burbujas de oxígeno.

Con ello Senebier demostró su teoría sobre que el hidrógeno de las plantas proviene realmente del anhídrido carbónico .

Nicholas Teodore de Saussure Saussure al igual que Senebier y Berthollet inició a investigar el origen del hidrógeno de las plantas, él sin embargo lo hizo de una manera cuantitativa en donde realizó una tabla en donde establece el porcentaje de gases atmosféricos contenidos en los recipientes en donde colocó a las plantas.

Así pudo ver que el carbono de las plantas en presencia de la atmósfera en su estado puro no incrementaba, con ello llegó a la conclusión de que el carbono de las plantas provenía del anhídrido carbónico, mientras que la liberación del oxígeno provenía de la ruptura del anhídrido carbónico en carbón y la unión de éste con el agua.

Con ello concluyó que el oxígeno liberado era producto del anhídrido carbónico .

Van Niel Van Niel propuso una alternativa a lo anterior proponiendo que todo era acción de las bacterias sulfurosas purpúreas que actúan sobre el anhídrido carbónico y liberan el oxígeno como parte de su actividad fotosintética.

En el caso de que el oxígeno liberado viniera de las moléculas de agua entonces las bacterias liberarían azufre.

Esto era un principio poco posible por la simplicidad evolutiva de las bacterias sulfurosas, sin embargo no imposible.

Universidad de California Quienes descubrirían la respuesta a la incógnita planteada serían los investigadores de la Universidad de California que en 1941 expusieron un alga verde a un agua marcada con oxígeno 18.

Con este experimento dedujeron que de expulsar el alga oxígeno 18, éste provendría del agua, mientras si libera oxígeno 16 éste provendría del anhídrido carbónico.

Finalmente el resultado fue oxígeno 18 y con ello se concluyó la búsqueda a la respuesta del origen del oxígeno liberado por las plantas.

Fotosíntesis: la Visión moderna Tras todos los experimentos realizados desde el siglo XVII hasta el XIX y principios del XX , en éste último siglo se han podido sacar conclusiones apoyándose en la teoría y los experimentos como:

Senebier: Con su experimento se logró demostrar que las hojas no son órganos fotosintéticos, sino que ésta función es realizada por cloroplastos.

Ingenhousz: La coloración verde que permite la fotosíntesis se origina de un pigmento llamado clorofila que es precisamente el pigmento fotosintético que propicia la fotosíntesis en las plantas.

Conclusiones El estudio de la fotosíntesis comenzó hace 300 años con las investigaciones de Van Helmont sobre el origen del material vegetal.

La visión moderna de fotosíntesis entre ve un sistema de “Flujo de electrones” entre varios compuestas aceptores. El proceso fotosintético completo se divide en dos grandes partes. En las reacciones de oscuridad, el NADPH2 y el ATP producidos por la reacción luminosa, se utilizan para promover una reacción en la cual el anhídrido carbónico se reduce progresivamente para formar el compuesto de tres carbonos PGAL.

En las reacciones luminosas, la energía de la luz eleva los electrones de la clorofila a, a niveles de energía más altos.

Los organismos que producen moléculas ricas en energía a través de procesos como la fotosíntesis son llamado autótrofos. Aquellos que no, y que por lo tanto directa o indirectamente depende de los organismos autotróficos para su alimentación son llamado heterótrofos.

En gran parte la energía solar que incide sobre la tierra se pierde, pero una vez que esta energía es atrapada por la clorofila, el proceso fotosintético es tremendamente eficiente.