miércoles, 27 de junio de 2012
Pigmentos antena y captación de luz
http://www.youtube.com/watch?v=9sKq7hS19o0
La luz que llega al cuerpo vegetal puede ser reflejada, transmitida o absorbida, siendo sólo en este último caso utilizable en algún proceso fisiológico de la planta. Para que sea absorbida con eficiencia las plantas usan moléculas especializadas denominadas pigmentos, las cuales dan color a las diferentes partes del cuerpo, como hojas o pétalos, según el tipo de luz visible que absorban o reflejen. A la curva que muestra la cantidad de luz absorbida por un pigmento en función de la longitud de onda, se le denomina espectro de absorción de dicho pigmento , la cual es de gran utilidad para el estudio de sus propiedades y funciones. Un motivo químico recurrente en los pigmentos es la presencia de dobles enlaces alternos, los cuales presentan propiedades de resonancia cuando son impactados por luz visible, lo que les permite absorber la energía para tornarla biológicamente utilizable.
En las plantas los principales pigmentos son las clorofilas (a y b), así como los carotenoides , los cuales se encuentran muy organizados en el interior de los cloroplastos. La clorofila a es la principal molécula fotosintética según puede verse en la coincidencia de su espectro de absorción con la mayor actividad fotosintética por longitud de onda, a lo cual se le denomina espectro de acción. La clorofila b y los carotenoides son denominados pigmentos accesorios, ya que sirven como complemento fotosintético a la clorofila a, como puede deducirse del hecho que la curva de absorción de esta molécula no calza perfectamente con la curva del espectro de acción de la fotosíntesis, por lo que parte de ella se debe al trabajo de otros pigmentos.
Los fotosistemas son conjuntos de pigmentos que se agrupan según su naturaleza,
constituyendo:
- Las moléculas antena. Moléculas (varios cientos), que absorben la luz
- El centro de reacción. Encargado de transferir los electrones a un aceptor adyacente.
Existen dos tipos de fotosistema:
- Fotosistema I (FSI). Se encuentra principalmente en la membrana de los tilacoides. Su
centro de reacción se denomina P700 porque contiene dos moléculas de clorofila a, cuyo
máximo de absorción lo tienen a una longitud de onda de ʎ ˂ 700 nm.
- Fotosistema II (FSII). Se localiza en los grana. Su centro de reacción se denomina P680
porque contiene dos moléculas de clorofila a, cuyo máximo de absorción lo tienen a una
longitud de onda de ʎ ˂ 680 nm.
viernes, 22 de junio de 2012
Análisis comparativo y evolutivo de la respiración y la fotosíntesis
Fotosíntesis y respiración
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| La fotosíntesis
tiene que ver con la forma cómo las plantas transforman la
energía solar en energía química liberando al
mismo tiempo oxígeno y agua y almacenando la energía
bajo la forma de carbohidratos. La respiración se refiere al
proceso mediante el cual las plantas toman oxígeno y desprenden
dióxido de carbono. Ambos procesos son inversos. |
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| A principios del siglo XVII el científico Jean Baptiste Van Helmont planificó un experimento que resultó de gran importancia. Llenó una cuba con 100 Kgs. de tierra que había secado previamente en un horno, luego la empapó bien con agua de lluvia y plantó un árbol de sauce. Durante los cinco años de crecimiento regaba el suelo con agua de lluvia y le hizo una cubierta para evitar que cayera tierra en la cuba. El árbol creció más y más. |
 Jean Baptiste Van Helmont |
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Después de cinco años sacó el árbol con sus raíces y encontró que pesaba 84.586 Kgs., secó la tierra y encontró que faltaban 56 gramos para llegar al peso original. Concluyó entonces que 82.030 Kgs. de madera, corteza y raíces procedían del agua exclusivamente. |
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 Joseph Priestley |
Van Helmont trabajó a
principios del siglo XVII cuando se sabía poco del crecimiento de las
planta. Hoy se sabe que las plantas absorben algo más que agua. Años
después Joseph Priestley, a fines del siglo XVIII, descubrió que además
de agua, absorbe bióxido de carbono del aire y las plantas verdes
despiden o exhalan oxígeno. Siete años más tarde Ian Ingenhousz demostró
que las plantas pueden dar oxígeno sal aire cuando hay suficiente luz
solar, lo cual afirma que la luz es necesaria para la producción de
oxígeno. |
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La vida sobre la tierra existe gracias a dos procesos vitales: La fotosíntesis y la respiración. |
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| La fotosíntesis En la fotosíntesis las células con clorofila de las plantas verdes atrapan una pequeña cantidad de energía luminosa para convertir el dióxido de carbono que toman del aire y el agua que toman del suelo en azúcar y oxígeno que es energía química. Se estudian juntas porque son dos funciones metabólicas antagónicas, pero complementarias ya que dependen la una de la otra. Haz click aquí para observar el esquema que representa este proceso |
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Se ha avanzado mucho, sobre todo en los últimos años, en cuanto a los procesos de la fotosíntesis, aunque todavía hay aspectos que no se conocen suficientemente. El proceso se puede empezar a partir de la siguiente reacción química: Este proceso se realiza en un organoide llamado cloroplasto que es único y exclusivo de las células vegetales y tienen en su interior la clorofila. Se considera que se produce en dos fases sucesivas: Una, en presencia de luz o reacción fotoquímica y la otra se da en la fase oscura o afotónica. | ||
La Respiración
La mayoría de los seres vivos realizan esta función, mediante la cual toman el oxígeno de la atmósfera y expulsan el dióxido de carbono, además del agua dicho, en otros términos en la transformación de la molécula de azúcar y oxigeno, producto de la fotosíntesis en dióxido de carbono, agua y ATP. Los animales poseen estructuras respiratorias como pulmones, bronquios, traqueas o piel según sea la especie del animal, mientras que las plantas respiran a través de los estomas de las hojas.
Cualquiera que sea la manera de como se incorpora el oxígeno al organismo, el destino es llegar a la célula donde se produce la respiración celular y en organoide especifico llamado Mitocondria que se encuentra en la célula ya sea animal o vegetal. El proceso de respiración no es igual para todas las células ya que existen dos tipos de respiración, según sean los requerimientos de oxígeno por parte de la célula; respiración aeróbica y anaeróbica .
Cadena de transporte de electrones fotosintétisinteticos}
Los cloroplastos catalizan el transporte de electrones dependiente de luz
desde el agua hasta un aceptor, el NADP+. Acoplado a este proceso de óxido
reducción se produce la fosforilación del ADP. Los compuestos generados, el ATP
y el NADPH, son utilizados posteriormente para realizar la fijación de CO2.
Los componentes de la cadena de transporte de electrones fotosintéticos se
encuentran incluidos asimétricamente en la membrana tilacoide. Cada fotosistema
en presencia de luz reduce a su aceptor primario y oxida a su dador primario.
El PSII toma electrones del agua, la que es oxidada a O2 en el proceso
denominado “fotólisis del agua” y los cede a la plastoquinona. El PSI toma
electrones de la plastocianina y los cede a la ferredoxina. La ferredoxina es a su
vez oxidada por la ferredoxina NADP+ oxidoreductasa para reducir al NADP+. Los
dos fotosistemas (PSII y PSI) están conectados en serie por el complejo de
citocromo b6-f.
La ferredoxina-NADP reductasa (la enzima terminal del transporte de
electrones fotosintético) puede reducir distintos aceptores artificiales de electrones
como el metilviológeno y el ferricianuro de potasio, además del NADP+. A su vez,
el PSII también puede utilizar aceptores externos artificiales de electrones, como
el 2,6-dicloro fenol indofenol (DCPIP). Este último compuesto presenta la ventaja
de ser de color azul (a pH neutro) cuando está oxidado, mientras que es incoloro
en la forma reducida, lo que permite seguir espectrofotométricamente el curso de
la reacción de reducción.
Un herbicida de uso
desde el agua hasta un aceptor, el NADP+. Acoplado a este proceso de óxido
reducción se produce la fosforilación del ADP. Los compuestos generados, el ATP
y el NADPH, son utilizados posteriormente para realizar la fijación de CO2.
Los componentes de la cadena de transporte de electrones fotosintéticos se
encuentran incluidos asimétricamente en la membrana tilacoide. Cada fotosistema
en presencia de luz reduce a su aceptor primario y oxida a su dador primario.
El PSII toma electrones del agua, la que es oxidada a O2 en el proceso
denominado “fotólisis del agua” y los cede a la plastoquinona. El PSI toma
electrones de la plastocianina y los cede a la ferredoxina. La ferredoxina es a su
vez oxidada por la ferredoxina NADP+ oxidoreductasa para reducir al NADP+. Los
dos fotosistemas (PSII y PSI) están conectados en serie por el complejo de
citocromo b6-f.
La ferredoxina-NADP reductasa (la enzima terminal del transporte de
electrones fotosintético) puede reducir distintos aceptores artificiales de electrones
como el metilviológeno y el ferricianuro de potasio, además del NADP+. A su vez,
el PSII también puede utilizar aceptores externos artificiales de electrones, como
el 2,6-dicloro fenol indofenol (DCPIP). Este último compuesto presenta la ventaja
de ser de color azul (a pH neutro) cuando está oxidado, mientras que es incoloro
en la forma reducida, lo que permite seguir espectrofotométricamente el curso de
la reacción de reducción.
Un herbicida de uso
Fenómenos fotoquímico
http://www.youtube.com/watch?v=9sKq7hS19o0
El fenómeno fotoquímico precisa de fases principales:
Es conveniente señalar que las radiaciones que constituyen el color de un cuerpo son justamente las no absorbidas. No tienen, por lo tanto, efecto sobre el mismo. Por el contrario las radiaciones complementarias de éste color son absorbidas y son susceptibles de acción. Por ejemplo, una sustancia de color verde emite el verde pero absorbe el rojo y el azul. No podrá ser descompuesta más que por estos dos últimos colores.
2. Ley energética: Para que una radiación luminosa actúe eficazmente, debe poseer una energía, por lo menos, igual a la necesaria para la transformación química.
El fenómeno fotoquímico precisa de fases principales:
- Recepción de la energía luminosa
- Reacción química propiamente dicha.
Leyes fundamentales.
1. Ley de absorción de Grotthus-Draper: Una radiación no puede provocar acción química más que si es absorbida por un cuerpo (o un sistema de cuerpos); si no, no puede haber transmisión de energía luminosa.Es conveniente señalar que las radiaciones que constituyen el color de un cuerpo son justamente las no absorbidas. No tienen, por lo tanto, efecto sobre el mismo. Por el contrario las radiaciones complementarias de éste color son absorbidas y son susceptibles de acción. Por ejemplo, una sustancia de color verde emite el verde pero absorbe el rojo y el azul. No podrá ser descompuesta más que por estos dos últimos colores.
2. Ley energética: Para que una radiación luminosa actúe eficazmente, debe poseer una energía, por lo menos, igual a la necesaria para la transformación química.
FOTOBIOLOGIA
La fotobiología es una rama de la
biología que estudia las interacciones de la luz y los organismos; es decir la
relación entre energía lumínica y materia biológica.
La energía lumínica hace pasar
las moléculas biológicas del estado fundamental o basal (con mínimo de energía)
al estado excitado. La molécula pasa la energía y debe volver a su estado
basal.
1-La luz es necesaria para los procesos
de fotosíntesis dependientes de ella de suma importancia en el crecimiento de
las plantas.
2-La luz interacciona con las células de
la retina y gracias a ello nosotros podemos ver.
3-Como sabemos la intensidad de la luz
varía con las horas del día y los efectos sobre los cuerpos de animales y
humanos son diferentes, por ejemplo la producción de algunas hormonas, vitamina
D.
4-En la actualidad sabemos que la luz es
biodinámica pues afecta profundamente al sistema endocrino y a través de él a
todos los sistemas biológicos.
5-La fotobiología ha comprobado que la
percepción de la luz brillante por la glándula pineal inhibe la secreción de
melatonina (sueño) y proporciona al cerebro serotonina y dopamina (actividad y
atención).
Genoma mitocondrial y enfermedades relacionadas
http://www.youtube.com/watch?v=4pYeF5Vfb44
También llamado cromosoma mitocondrial, es una molécula circular de DNA (*) de un tamaño de 16569 pares de bases (bp) (8000 veces menor que el cromosoma medio). Este tamaño de 16569 bp corresponde al primer ADN secuenciado (secuencia Cambridge) aunque existen otras variantes con un número de pares de bases que oscila entre 16559 y 16570. En cada mitocondria existen varias copias de este ADN, de modo que el número de cromosomas mitocondriales en cada célula puede ser de varios miles. Cuatro o cinco cromosomas mitocondriales se agrupan formando los llamados nucleoides
El ADN mitocondrial es muy parecido al del los cromosomas bacterianos, estando formado por dos cadenas complementarias, cada una con 16569 pares de bases, pero con un peso molecular diferente: la cadena pesada H (peso molecular, 5.168.726 daltons) contiene muchas más G que la cadena ligera L (peso molecular, 5.060.609 daltons). La mayor parte de la cadena H constituye el molde para la transcripción de la mayor parte de los genes, mientras que la cadena L es la cadena codificadora (*)
El genoma mitocondrial contiene un total de 37 genes de los cuales 13 genes que codifican para ARNs mensajeros, y por lo tanto para 13 proteínas, 22 genes que codifican para 22 tARNs (ARNs de transferencia, que se representan simbólicamente como hojas de trebol) (*) y 2 genes que codifican para dos rRNAs mitocondriales (RNAs ribosómicos). En la práctica, cuando se secuencia el ADN miocrondrial se unna persona en particular, se observan un cierto número de variaciones que son simplemente polimorfismos no tienen ninguna consecuencia clínica. De hecho, una región del ADN-mitocondrial llamada región de control, es tan polimórfica que se utiliza en medicina forense para identificar al sujeto.
Además de las proteínas que la mitocondria puede sintetizar por si misma, necesita importar algunas otras sintetizadas en el núcleo. De igual forma, los lípidos que forman las membranas externa e interna de la mitocondria son importadas.
Las mutaciones de algunos de los genes mitocondriales ocasionan enfermedades en el hombre. Se conocen las siguientes mutaciones:
También llamado cromosoma mitocondrial, es una molécula circular de DNA (*) de un tamaño de 16569 pares de bases (bp) (8000 veces menor que el cromosoma medio). Este tamaño de 16569 bp corresponde al primer ADN secuenciado (secuencia Cambridge) aunque existen otras variantes con un número de pares de bases que oscila entre 16559 y 16570. En cada mitocondria existen varias copias de este ADN, de modo que el número de cromosomas mitocondriales en cada célula puede ser de varios miles. Cuatro o cinco cromosomas mitocondriales se agrupan formando los llamados nucleoides
El ADN mitocondrial es muy parecido al del los cromosomas bacterianos, estando formado por dos cadenas complementarias, cada una con 16569 pares de bases, pero con un peso molecular diferente: la cadena pesada H (peso molecular, 5.168.726 daltons) contiene muchas más G que la cadena ligera L (peso molecular, 5.060.609 daltons). La mayor parte de la cadena H constituye el molde para la transcripción de la mayor parte de los genes, mientras que la cadena L es la cadena codificadora (*)
El genoma mitocondrial contiene un total de 37 genes de los cuales 13 genes que codifican para ARNs mensajeros, y por lo tanto para 13 proteínas, 22 genes que codifican para 22 tARNs (ARNs de transferencia, que se representan simbólicamente como hojas de trebol) (*) y 2 genes que codifican para dos rRNAs mitocondriales (RNAs ribosómicos). En la práctica, cuando se secuencia el ADN miocrondrial se unna persona en particular, se observan un cierto número de variaciones que son simplemente polimorfismos no tienen ninguna consecuencia clínica. De hecho, una región del ADN-mitocondrial llamada región de control, es tan polimórfica que se utiliza en medicina forense para identificar al sujeto.
Además de las proteínas que la mitocondria puede sintetizar por si misma, necesita importar algunas otras sintetizadas en el núcleo. De igual forma, los lípidos que forman las membranas externa e interna de la mitocondria son importadas.
Las mutaciones de algunos de los genes mitocondriales ocasionan enfermedades en el hombre. Se conocen las siguientes mutaciones:
- MELAS: (miopatía mitocondrial con encefalopatía, acidosis láctica y episodios similares al ictus). Se debe a una disfunción el complejo I de la cadena respiratoria mitocondrial debida a un cambio de bases en el par 3243 de la cadena pesada
- MERRF: (epilepsia mioclónica, fibras rojas deshilachadas): se debe sobre todo a una mutación del gen que codifica el t-ARN de la lisina por un cambio de bases en la posición 8344 de la cadena pesada. Este cambio produce una disfunción del complejo V de la cadena respiratoria
- NARP (neuropatía, ataxia, retinitis pigmentaria): se debe a una mutación del gen que codifica el complejo V de la cadena respiratoria (ATP-asa 6)
- LHON (neuropatía hereditaria de Leber): se debe a multiples mutaciones en los genes que codifican el complejo I (NADH-deshidrogenasa) http://www.youtube.com/watch?v=MAAR0X6g-mI&feature=related
Medición del consumo de oxígeno
http://www.youtube.com/watch?v=i2uekKy6heM
• Respirómetros a presión constante
El principio de funcionamiento de los respirómetros a presión constante se basa en la fijación en medio acuoso alcalino del CO2 liberado por los organismos, y la consecuente disminución del volumen gaseoso de la cámara donde aquel se encuentra, debido al consumo del O2. Estos respirómetros funcionan a presión constante, pues continuamente se nivela la presión interna con la presión externa, a través de un líquido cuyo desplazamiento sobre una pipeta graduada, de disposición horizontal, equivale al volumen de oxígeno consumido. El dispositivo se sumerge en un baño de agua a fin de mantener estable la temperatura.
• Respirómetros a volúmen constante
Un método tradicionalmente utilizado para la medición de la tasa de consumo de oxígeno a volúmen constante es el método de Warburg, que basicamente consiste en un recipiente con la muestra biológica, unido a un manómetro. Durante la medición, las conexiones externas del recipiente mencionado permanecen cerradas, registrándose el cambio de presión en el manómetro (por la diferencia en la altura del líquido manométrico en ambas ramas del manómetro). Una versión aún utilizada de este método está dado por el sistema de respirómetros múltiples ideado por Gilson, en el cuál la diferencia de presión producida durante la medición se mide sobre una perilla micrométrica luego de restituir la altura de la columna de líquido manométrico a su valor original. En todos los casos el CO2 es fijado en medio alcalino (hidróxido de sodio concentrado, o similar).
Son muy utilizados actualmente los respirómetros a volumen constante que incluyen electrodos sensibles al oxígeno, los cuales registran el descenso de la concentración de O2 disuelto en una solución acuosa (inicialmente saturada de O2) contenida en una cámara hermética, en presencia de un tejido o bien el descenso de la concentración de O2 del aire contenido en una cámara hermética en presencia de un organismo (con absorción del CO2 por la cal sodada). A fin de controlar la temperatura, las cámaras de medición se sumergen en un baño termostatizado con agitación continua. La toma de datos de los respirómetros se efectúa por lectura del monitor del medidor, o bien mediante una placa adquisidora de datos conectada a una computadora.
Medición del consumo de oxígeno
• Respirómetros a presión constante
El principio de funcionamiento de los respirómetros a presión constante se basa en la fijación en medio acuoso alcalino del CO2 liberado por los organismos, y la consecuente disminución del volumen gaseoso de la cámara donde aquel se encuentra, debido al consumo del O2. Estos respirómetros funcionan a presión constante, pues continuamente se nivela la presión interna con la presión externa, a través de un líquido cuyo desplazamiento sobre una pipeta graduada, de disposición horizontal, equivale al volumen de oxígeno consumido. El dispositivo se sumerge en un baño de agua a fin de mantener estable la temperatura.
• Respirómetros a volúmen constante
Un método tradicionalmente utilizado para la medición de la tasa de consumo de oxígeno a volúmen constante es el método de Warburg, que basicamente consiste en un recipiente con la muestra biológica, unido a un manómetro. Durante la medición, las conexiones externas del recipiente mencionado permanecen cerradas, registrándose el cambio de presión en el manómetro (por la diferencia en la altura del líquido manométrico en ambas ramas del manómetro). Una versión aún utilizada de este método está dado por el sistema de respirómetros múltiples ideado por Gilson, en el cuál la diferencia de presión producida durante la medición se mide sobre una perilla micrométrica luego de restituir la altura de la columna de líquido manométrico a su valor original. En todos los casos el CO2 es fijado en medio alcalino (hidróxido de sodio concentrado, o similar).
Son muy utilizados actualmente los respirómetros a volumen constante que incluyen electrodos sensibles al oxígeno, los cuales registran el descenso de la concentración de O2 disuelto en una solución acuosa (inicialmente saturada de O2) contenida en una cámara hermética, en presencia de un tejido o bien el descenso de la concentración de O2 del aire contenido en una cámara hermética en presencia de un organismo (con absorción del CO2 por la cal sodada). A fin de controlar la temperatura, las cámaras de medición se sumergen en un baño termostatizado con agitación continua. La toma de datos de los respirómetros se efectúa por lectura del monitor del medidor, o bien mediante una placa adquisidora de datos conectada a una computadora.
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