Metabolismo y fotosíntesis de las plantas
Las plantas convierten la luz solar y el dióxido de carbono en las moléculas orgánicas que alimentan a casi toda la vida, luego procesan esas moléculas a través de la respiración y las elaboran en una vasta gama de compuestos especializados.
Definition
El metabolismo de las plantas es el conjunto de reacciones bioquímicas que sustentan la vida vegetal, centrado en la fotosíntesis —la fijación de dióxido de carbono en materia orgánica impulsada por la luz— junto con la respiración y el metabolismo especializado (secundario).
Scope
Esta área abarca el metabolismo energético y del carbono de las plantas: reacciones fotosintéticas de la luz y fijación de carbono, respiración celular y metabolismo energético, y la biosíntesis de los metabolitos secundarios que median la defensa, la señalización y el color de las plantas.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo capturan las plantas la energía lumínica y la utilizan para fijar el dióxido de carbono en azúcares?
- ¿Cómo se libera la energía almacenada en los azúcares a través de la respiración?
- ¿Cómo y por qué producen las plantas la inmensa diversidad de metabolitos secundarios?
Key theories
- Fotosíntesis en dos etapas
- La fotosíntesis procede en reacciones lumínicas que convierten la energía lumínica en ATP y NADPH, y reacciones de carbono (el ciclo de Calvin-Benson) que utilizan esta energía química para fijar el dióxido de carbono en carbohidratos.
- Acoplamiento energético quimiosmótico
- Tanto la fotosíntesis como la respiración acoplan el transporte de electrones al bombeo de protones a través de una membrana, y el gradiente resultante impulsa la síntesis de ATP.
Clinical relevance
La fotosíntesis es la fuente última de alimento y oxígeno y una palanca central en el ciclo global del carbono; la comprensión del metabolismo de las plantas informa los esfuerzos para aumentar el rendimiento de los cultivos, diseñar la tolerancia al estrés y producir productos farmacéuticos y otros compuestos a partir del metabolismo secundario de las plantas.
History
La ruta del carbono en la fotosíntesis fue trazada por Calvin y Benson con trazadores radiactivos a mediados del siglo XX, mientras que la teoría quimiosmótica de Mitchell unificó las membranas transductoras de energía de los cloroplastos y las mitocondrias.
Key figures
- Melvin Calvin
- Andrew Benson
- Rudolph Marcus
- Peter Mitchell
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Seminal works
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Frequently asked questions
- ¿Cuáles son las dos etapas de la fotosíntesis?
- Las reacciones lumínicas en las membranas tilacoides capturan la luz para producir ATP y NADPH y liberar oxígeno, y las reacciones de carbono del ciclo de Calvin-Benson utilizan ese ATP y NADPH para fijar el dióxido de carbono en azúcar.
- ¿Por qué las plantas producen metabolitos secundarios?
- Los metabolitos secundarios no son necesarios para el crecimiento básico, pero cumplen funciones ecológicas: defenderse contra herbívoros y patógenos, atraer polinizadores y protegerse contra la luz ultravioleta y otros estreses.