La fotosíntesis.

Extracción y separación de pigmentos fotosintéticos.

La fotosíntesis, proceso que permite a los vegetales obtener la materia y la energía que necesitan desarrollar sus funciones vitales, se lleva a cabo gracias a la presencia en las hojas y en los tallos jóvenes de pigmentos, capaces de captar la energía química. Estos pigmentos son:

• La clorofila, que se encuentra en los cloroplastos de cada célula. Este pigmento es indispensable para que se lleve a cabo la fotosíntesis

• Los carotenos, es un pigmento amarillo anaranjado que se encuentra en ciertas células vegetales y da su color a la zanahoria.

• Las xantofilas, son unas sustancias cristalinas de color amarillo oscuro, que se encuentra juntamente con la clorofila en los cloroplastos de las plantas.

En la fotosíntesis se reconocen dos fases sucesivas: una dependiente de la luz o reacciones luminosas (fase luminosa) y otra que no depende de ella, reacciones oscuras (fase oscura)

• En la fase luminosa, la luz que incide (fotones) es absorbida por la clorofila a la que excita, provocando que ésta libere electrones cargándose así positivamente. Por cada fotón de luz se libera un electrón. Simultáneamente los fotones provocan la ruptura de la molécula del agua (fotolisis) en dos subproductos: oxígeno, que se libera al medio y los protones (H+). Los electrones liberados por la clorofila activada son captados por los protones a través de unos transportadores, de manera que se forma el hidrógeno molecular (H2) que se utiliza para que la molécula de NADP (Nicotidamina adenina dinucleótido) se reduzca a NADP2. Los protones que se acumulen en el estroma pueden comportarse como <<enzimas activos>> catalizando la formación de moléculas de ATP a partir de ADP y P. En resumen: en la fase luminosa de la fotosíntesis el impacto de los fotones de luz sobre la clorofila y la fotolisis del agua son el origen de un estado de desequilibrio molecular (fenómeno químico) que se reequilibra constantemente gracias al flujo de protones a través de la membrana de los tilacoides ( fenómeno físico)

• La fase oscura es indiferente a la presencia de luz y sus reacciones tienen lugar en el estroma de los cloroplastos. En ella se utiliza la energía química almacenada en el ATP y el poder reductor del NADPH2, sintetizados en la fase luminosa, para la fijación del O2 atmosférico. Éste es incorporado a una molécula de 5 átomos de carbono: la ribulosa 1-5 difosfato que abunda en el estroma. El resultado, tras una molécula inestable de 6 átomos de carbono, es el ácido 3-fosfoglicérico.

Entre los distintos métodos que existen para separar y obtener los pigmentos de la clorofila se encuentra el de la cromatografía, que es una técnica que permite la separación de las sustancias de una mezcla y que tiene una afinidad diferente por el disolvente en que se encuentran. De tal manera que al introducir una tira de papel en esa mezcla el disolvente arrastra con distinta velocidad a los pigmentos según la solubilidad que tengan y los separa, permitiendo identificarlos perfectamente según sea su color.

Materiales:

• Alcohol

• Un mortero

• Dos filtros de café

• Un embudo

• Un vaso

• Una pinza de la ropa

• Hojas de espinaca o de cualquier planta cortadas en pedazos.

Objetivo:

Extraer los pigmentos fotosintéticos y separarlos mediante la técnica de cromatografía sobre papel.

Técnica:

1- Lava las hojas de las espinacas, retira los nervios y ponlas en un mortero, junto con un poco de alcohol y una pequeña cantidad de carbonato cálcico (que evita la degradación de los pigmentos fotosintéticos)

Tritura la mezcla hasta que las hojas se decoloren y el disolvente adquiera un color verde intenso.

2- Filtra el líquido utilizando el embudo en el que habrás puesto el filtro de café.

3- Recorta unas tiras de papel del otro filtro e introdúcelas en el vaso hasta que toquen su fondo. Procura que se mantengan verticales ayudándote con la pinza.

4- Espera unos treinta minutos y aparecerá en la parte superior de la tira de papel unas bandas de colores que señalan a los distintos pigmentos.

Al observar el papel donde hemos hecho la cromatografía, vemos cuatro bandas o zonas (figura A), que corresponden a los distintos pigmentos fotosintéticos presentes en las hojas de espinaca. Según su grado se solubilidad con el alcohol se reconocen estas bandas y en este orden:

1. Clorofila b

2. clorofila a

3. xantofila

4. carotenos

Este es el aspecto final de la cromatografía obtenida con las hojas de espinacas.

Cuestiones:

1) ¿Qué es la fotosíntesis?

2) Señala los pigmentos que se encuentran en las hojas y en los tallos jóvenes de las plantas.

3) Nombra las fases de la fotosíntesis.

4) ¿Qué es la cromatografía?

5) Haz un dibujo del papel de filtro con los distintos pigmentos de las hojas de espinacas.

6) ¿De qué colores son los distintos pigmentos?