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Fotosíntesis de la planta de marihuana

La fotosíntesis de la marihuana es el proceso en el que las plantas capturan la energía de la luz y la utilizan para impulsar una serie de reacciones bioquímicas.

El dióxido de carbono del aire y el agua se combinan para producir azúcar y liberar oxígeno a la atmósfera. La planta utiliza el azúcar como un bloque de construcción de tejidos para impulsar el metabolismo, es decir, energía para los procesos vitales.

La fotosíntesis comenzó hace entre 3.500 y 2.500 millones de años cuando las cianobacterias, también conocidas como algas verdiazules, desarrollaron por primera vez el uso de fotorreceptores para capturar y utilizar la energía de la luz solar.

El oxígeno generado por este proceso alteró radicalmente la atmósfera primitiva de la Tierra, elevando la concentración de oxígeno de un estimado 1% al 21% actual, y cambiando la composición de los solutos disueltos en los océanos del mundo.

Proceso bioquímico de la fotosíntesis en la marihuana

El proceso bioquímico de la fotosíntesis de la marihuana tiene lugar en un orgánulo celular interno llamado cloroplasto, que captura la energía de la luz solar y la convierte en cargas eléctricas que se utilizan para producir azúcar.

Se cree que los cloroplastos que se desarrollaron como cianobacterias establecieron una relación endosimbiótica con sus huéspedes.

Según esta teoría, los cloroplastos eran organismos separados que se introducían en el interior de la célula vegetal, al igual que las proteobacterias se incorporaron para convertirse en mitocondrias, el centro de energía de las células.

De hecho, los cloroplastos, al igual que sus contrapartes, las mitocondrias endosimbióticas, aún mantienen suficiente de su genoma de ADN original para codificar alrededor de 200 proteínas diferentes.

Estos genes se heredan por separado del genoma celular. Pero la fotosíntesis de la marihuana requiere 1.000 compuestos adicionales, planos que están codificados en el ADN del núcleo de la planta.

El cloroplasto está rodeado por una membrana exterior permeable y una segunda membrana interior relativamente impermeable. Los estromas están dentro de esta doble barrera.

Otra membrana contiene las membranas tilacoides que rodean el compartimento más interno, el lumen. El mecanismo de captación de luz para la fotosíntesis se encuentra en el área donde la membrana tilacoide separa el estroma del lumen.

fotosíntesis marihuana
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Las plantas capturan la energía de la luz y la usan para alimentar un conjunto complejo de procesos en los que capturan dióxido de carbono (CO2) del aire, rompen el agua (H2O) y luego unen los átomos de hidrógeno (H) que se liberan al CO2 para formar azúcar.

La fórmula general es: Luz + 6(H2O) + 6(CO2) = C6H12O6 + 6O2.

Las plantas absorben o reflejan la mayoría de las longitudes de onda de la luz. La luz roja lejana pasa a través; por lo tanto, hay una mayor proporción de luz roja lejana a roja en la sombra.

Las plantas usan la proporción de rojo lejano para detectar que están en la sombra; crecen tallos más largos para tratar de alcanzar la luz.

Los cloroplastos contienen varios fotorreceptores, incluido el pigmento principal clorofila, así como betacaroteno.

Estos pigmentos permiten que el cloroplasto absorba la luz en la mayor parte del espectro visible, aunque la mayoría de estos receptores absorben más luz roja y azul y reflejan el verde, lo que le da a las plantas su color característico.

Estas moléculas de pigmento están dispuestas en grandes estructuras proteicas simétricas llamadas complejos captadores de luz. Estos complejos sirven como antenas y canalizan los electrones excitados por la luz a una molécula de clorofila en el centro de reacción principal, donde ocurre la fotosíntesis de la marihuana.

Las reacciones “ligeras” tienen lugar en dos etapas distintas en los complejos proteicos asociados con la membrana tilacoide: Fotosistemas I y II.

(Debido a que los fotosistemas fueron nombrados en su orden de descubrimiento, no en función, el primer conjunto de reacciones de fotosíntesis tiene lugar en el Fotosistema II, no en I.)

 

Espectro de absorción de pigmentos
Espectro de absorción de pigmentos

Espectro de absorción de pigmentos

Los tres pigmentos que capturan la mayor parte de la luz utilizada para la fotosíntesis son dos formas de clorofila, A y B y Beta-Caroteno.

Son más eficientes para capturar la luz en varias longitudes de onda de las bandas roja y azul. No son eficientes en el uso de luz verde y amarilla.

 

 

 

 

Espectro de fotosíntesis activo
Espectro de fotosíntesis activo

Espectro de fotosíntesis activo

El espectro fotosintético activo obtiene la mayor parte de su energía en la luz roja y azul.

Sin embargo, la disminución de la eficiencia del uso de la luz para la fotosíntesis en las bandas naranja, amarilla y verde no es tan grande como se esperaría si solo se considerarán la clorofila y el caroteno.

La luz en estas longitudes de onda es captada por otros pigmentos (llamados pigmentos accesorios) que transfieren la energía a la clorofila.

 

 

Los cloroplastos contienen el pigmento clorofila

cloroplastos
cloroplastos

Los cloroplastos contienen el pigmento clorofila. Se mantienen en estructuras llamadas tilacoides. Son extremadamente eficientes para convertir la luz capturada en energía, que impulsa la fotosíntesis.

Cada fotosistema contiene cientos de moléculas de clorofila A, clorofila B y carotenoides empaquetadas e integradas en la membrana tilacoide.

Hay cientos de estos fotosistemas en cada cloroplasto y hay docenas de cloroplastos por célula y cientos, sino miles, de células por hoja.

Las posibilidades de absorción de fotones son enormes. Los espectros de absorción de las clorofilas A y B purificadas (in vitro) tienen picos solo en las porciones roja y azul del espectro.

En la hoja, el denso empaquetamiento de moléculas fotoactivas y la transferencia de electrones entre las moléculas permite que la fotosíntesis funcione en todo el espectro, incluso en la parte verde, donde la absorción es mínima.

También explica cómo las longitudes de onda mínimamente absorbidas pueden afectar la fotosíntesis de la marihuana.

La luz de Farred entre 700 y 800 nm puede mejorar las tasas de fotosíntesis en condiciones de poca luz al alterar la distribución de PSI y PS2, lo que conduce a un aumento del apilamiento de grana y una asociación más estrecha entre los fotosistemas.

Los estomas de la planta

Los estomas de la planta regulan el intercambio de gases y líquidos hacia y desde la hoja. Funcionan como poros humanos. En su posición abierta, absorben dióxido de carbono, así como humedad y nutrientes.

En la posición cerrada retienen agua. Las plantas regulan el contenido de agua y la temperatura mediante los estomas. Cuando transpiran agua, enfría la planta de la misma manera que nos ayuda el sudor.

La fotosíntesis se basa en los fotosistemas microscópicos que se encuentran en las hojas de las plantas. Cada fotosistema contiene cientos de moléculas de clorofila A, clorofila B y carotenoides, que se empaquetan juntas en la membrana tilacoide de la hoja.

Dado que hay cientos de estos fotosistemas en cada cloroplasto, docenas de cloroplastos por célula y cientos, si no miles, de células por hoja, las plantas tienen una enorme cantidad de posibilidades de absorber fotones de luz.

La cantidad de clorofilas ligeras A y B que absorberán en las pruebas de laboratorio picos solo en las porciones roja y azul del espectro.

Pero el denso empaque de moléculas fotoactivas en la hoja permite que la fotosíntesis funcione en todo el espectro, incluso en longitudes de onda que son solo mínimamente absorbidos.

Por ejemplo, la luz roja lejana entre 700 y 800 nm mejora las tasas de fotosíntesis en condiciones de poca luz al alterar la distribución del Fotosistema I y el Fotosistema 2 para aumentar las pilas de tilacoides en los cloroplastos y asociar más estrechamente los fotosistemas.

Centro de evolución de oxígeno (OEC)

Cuando el Fotosistema II absorbe luz, pasa electrones de alta energía a la siguiente etapa, pero luego necesita electrones adicionales para volver a su estado anterior.

Estos electrones son suministrados por el centro de evolución de oxígeno (OEC), que separa los electrones de las moléculas de agua en un proceso que deja protones y oxígeno.

Esta reacción muy rápida puede producir hasta 50 moléculas de oxígeno por segundo por cada complejo del Fotosistema II. Esto genera la mayor parte del oxígeno respirable de la Tierra.

Una vez que la OEC ha separado el oxígeno y los protones de la molécula de agua, el electrón extra se transfiere en un proceso que elimina los protones del estroma y los agrega al lumen. Luego, el electrón pasa a una proteína soluble en agua que lo entrega al Fotosistema I.

El Fotosistema I usa una longitud de onda de luz más alta que el Fotosistema II para volver a excitar el electrón. Se utiliza para producir ATP (trifosfato de adenosina).

La energía generada por las reacciones de «luz» alimenta las reacciones de fotosíntesis de la marihuana «oscuras» que tienen lugar en el estroma del cloroplasto.

Allí, un complejo enzimático conocido como RUBISCO (ribulosa bisfosfato carboxilasa / oxigenasa) utiliza CO2 como base para combinar con hidrógeno para producir almidones y azúcares, incluidos aminoácidos y carbohidratos.

Los azúcares generados de esta manera se procesan más y se almacenan en la planta como polímeros de glucosa llamados almidones para su uso posterior. Se convierten en los componentes básicos para la formación de tejidos y se utilizan para impulsar el metabolismo.

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