Transporte de energía en la fotosíntesis. FASCINANTE

Para el trabajo de investigación en mi maestría en la universidad, uno de los pilares de la investigación que me encuentro desarrollando es el transporte de energía excitónica, este proceso se lleva a cabo en la fotosíntesis. Para recolectar luz solar, los organismos fotosintéticos están equipados con una antena recolectora de luz. Los fotones absorbidos por esta antena se transfieren al centro de reacción del sistema fotosintético a gran velocidad, allí se almacena esta energía químicamente. Entonces, básicamente toda esta compleja maquinaria convierte luz solar con una gran eficiencia en potencial electroquı́mico que es usado en la oxidación de agua para producir oxigeno. 

Como la línea de investigación que he mencionado tiene tanto que ver con el proceso de fotosíntesis que llevan a cabo las plantas, hoy he decidido traer una nota corta sobre la misma.

Quizás el proceso más importante para la vida en la Tierra es la fotosíntesis. En este, la radiación electromagnética del sol, compuesta por fotones, impacta los cloroplastos, organelas particulares de las plantas y de algunas bacterias y hongos que están llenas del pigmento clorofila, a su vez empacado en estructuras llamadas tilacoides. 

La función de estas estructuras es tan maravillosa como compleja: capturar la energía que llega con los fotones, usarla para cargar electrones de la molécula de clorofila y pasarla así a un medio líquido, llamado estroma, donde dicha energía será usada para fragmentar moléculas de agua y dióxido de carbono.  

Fuente

Hablemos de historia:

La fotosíntesis, agente altamente influyente para el desarrollo de la vida en el planeta, es un término comúnmente descrito de una forma vaga, como el proceso por medio del cual las plantas convierten agua, dióxido de carbono y luz solar en oxígeno y energía. Pero que posibilita este proceso y su funcionamiento son cuestiones que han fascinado a la comunidad científica desde hace varios siglos atrás.

En los años 1600 el químico Jan B. van Helmont, conocido como “el padre de la bioquímica”, debido a los experimentos que realizó sobre el crecimiento de las plantas, hizo una hipótesis bastante razonable; para un árbol crecer y ganar masa debe de obtener alimento y nutrientes de alguna parte, para probar su afirmación recurre al siguiente experimeto:

Cultiva un árbol con una cantidad medida de tierra y le adiciona únicamente agua durante varios años, posteriormente a este tiempo van Helmont mide la masa que ha ganado el árbol que ha aumentado bastante, mientras que la del suelo ha disminuido muy poco. Supuso entonces que este había tomado nutrientes directamente del agua que habia adicionado durante este tiempo. Jan estaba parcialmente en lo correcto, pues en este proceso también intervienen el dióxido de carbono y la luz solar.

Posteriormente, (mas de 100 años después) otro Jan, pero de apellido Ingenhousz, manejaba la teoría de que las plantas podían “manufacturar” oxígeno y que estas usaban dióxido de carbono durante el proceso. Ingenhousz realizó múltiples medidas queriendo cuantificar los niveles de oxígeno producido y propone la idea de que el oxígeno proviene del dióxido de carbono presente. Esta idea siguió en firme hasta la década de 1940 cuando Martin Kamen y Sam Ruben luego del experimento que dio lugar a la producción del Carbono-14 y que buscaba poder investigar las reacciones químicas de la fotosíntesis que se pudo establecer que este provenía de el agua.

Asi ha continuado la historia y la fotosı́ntesis ha sido una área activa de investigación que ha seducido ha investigadores de diferentes campos como la genética molecular, fı́sicos teóricos y ciencia láser experimental e incluso varios premios Nobel de quı́mica han resultado de investigaciones relativas a la fotosı́ntesis como el que ganaron Robert Huge y sus cólegas en 1988 por el descubrimiento de la estructuro del centro fotosintético ó el ganado por R.A. Marcus por su trabajo en la cadena de transporte del electrón.

¿Por qué vale la pena comprender la fotosíntesis?

Conocer los mecanismos físicos de la fotosíntesis aportaría claves esenciales a nuestro conocimiento de la vida, pero además es una promesa tecnológica abrumadora. Los organismos fotosintéticos, como las plantas y algunas bacterias, convierten el 95% de la luz solar en energía química mediante eficientes reacciones y en menos de una milmillonésima parte de un segundo. Sin embargo las células fotovoltaicas de los paneles solares con la tecnología actual solo 'saben' aprovechar entre un 20-30% de la energía que les llega por medio de la luz solar.

"El progreso de un enfoque como este facilitaría enormemente no solo el desarrollo de tecnologías basadas en la luz, sino también algo mayor: un mejor conocimiento de los procesos energéticos que se desarrollan en el planeta"

Como vemos, este proceso facilitador de la vida aún tiene mucho por enseñar y descubrirse. Adelante...

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