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27 de septiembre de 2012

Fotosíntesis y Quimiosíntesis

Gusanos tubícolas en el océano Pacífico
Los seres humanos, como la práctica totalidad de los seres vivos que pueblan la Tierra, no podrían vivir sin la fotosíntesis. Gracias a ella, las plantas no sólo producen el oxígeno que necesitamos para respirar, sino también la energía que consumimos y la materia orgánica de la que estamos hechos. En realidad, el oxígeno es sólo un producto de desecho en el proceso que, aprovechando la energía de la luz del Sol, descompone el agua en oxígeno e hidrógeno, y combina éste último con dióxido de carbono para producir glucosa.

La potencia absorbida de la luz del Sol por la fotosíntesis es enorme; se estima en unos cien billones de vatios, unas seis veces mayor que todo el consumo energético de nuestra civilización. Además, los organismos fotosintéticos producen cada año unos cien mil millones de toneladas de biomasa.

Sólo las plantas, las algas y ciertas bacterias son capaces de realizar la fotosíntesis; son los llamados fotoautótrofos. Pero no todos ellos generan oxígeno. Algunas bacterias utilizan hidrógeno o compuestos de azufre en lugar de agua; estas últimas, en lugar de producir oxígeno gaseoso, producen azufre sólido que almacenan en el interior de la célula.

Los primeros seres vivos fotosintéticos fueron probablemente bacterias de este tipo, y aparecieron hace unos 3.500 millones de años. Unos 500 millones de años más tarde aparecieron las cianobacterias, las primeras que empezaron a descomponer el agua y a liberar oxígeno a la atmósfera, lo que permitió la evolución de formas de vida más complejas. Más tarde, hace unos mil millones de años, algunas cianobacterias establecieron una relación simbiótica con otros microorganismos y se convirtieron en los cloroplastos que, en el interior de las células vegetales, albergan la clorofila y son los encargados de realizar la fotosíntesis.

Algunos organismos no tienen necesidad de la luz del Sol ni se alimentan de otros seres vivos; son capaces de obtener su energía y su alimento de otros procesos químicos. Son los organismos quimiosintéticos, descubiertos a finales del siglo XIX por Serguéi Vinogradski al estudiar los microorganismos involucrados en los ciclos del nitrógeno y del azufre. Muchas bacterias quimiosintéticas viven en el fondo de los océanos, donde no llega la luz del Sol; sobre todo en las fuentes hidrotermales. Allí constituyen la base del ecosistema, y proporcionan alimento a una rica fauna. Algunos animales viven en simbiosis con esas bacterias. Los gusanos tubícolas gigantes, que pueden alcanzar una longitud de casi dos metros y medio, carecen de sistema digestivo, y albergan en su interior una colonia de bacterias que representa la mitad del peso del animal. Mediante la “pluma” roja que sobresale de su tubo protector absorben diversas moléculas disueltas en el agua (oxígeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, nitratos...), que las bacterias transforman en la materia orgánica que constituye el alimento del gusano.
 
Tomado de:
 

12 de junio de 2012

Las naranjas son de color naranja porque se tiñen sintéticamente



Si le preguntamos a alguien de la calle de qué color es la naranja, refiriéndonos a la fruta, tras un ligero titubeo (¿acaso me están tomando el pelo?), responderá con firmeza: naranjas. Las naranjas son de color naranja, precisamente por eso las llamamos naranjas. ¿No sería absurdo llamar naranjas a una fruta que muchas veces no son de color naranja?

Pues sí, lo es. Y además es justamente lo que ocurre. Las naranjas no son naranjas, y muchas veces lo son simplemente porque las modifican artificialmente para que nos parezcan naranjas.

Incluso estando ya maduras, en muchos países las naranjas son verdes, pero siguen llamándose naranjas (no verdes). Lo mismo que ocurre, por cierto, con los limones, los mangos, las mandarinas y los pomelos.

En realidad, el color original de las naranjas no es el naranja sino el verde. La naranja es en realidad no es un fruto silvestre sino un cruce de mandarina y pomelo, cultivado por primera vez en el sudeste asiático. Entonces eran verdes, y así siguen siendo allí. Las naranjas vietnamitas, por ejemplo, tienen la piel de un color verde intenso, y la pulpa naranja.

Entonces ¿de dónde viene el color naranja de la naranja? Lo explica así John Lloyd en su libro El nuevo pequeño gran libro de la ignorancia:
Las naranjas no son una fruto tropical, sino subtropical, y el color depende de dónde se cultiven. En los climas más templados, la piel verde se vuelve naranja con el fresco; por el contrario, en los países donde siempre hace calor, el frío no destruye la clorofila, y la fruta conserva el color verde. Por ejemplo, las naranjas hondureñas se comen verdes en el país de origen, pero se “anaranjan” artificialmente para su exportación. Para conseguirlo, se rocían con gas etileno, un subproducto de la industria petrolera cuya aplicación principal es la producción de plástico. El etileno es el compuesto orgánico más fabricado del mundo: se generan más de cien millones de toneladas anuales. Elimina la capa exterior, verde de forma natural, y revela el color naranja, más conocido.
Sí, amigos, para que la naranja tenga el color que le da nombre es necesario que se produzcan bajas temperaturas durante la noche. Si esto no ocurre, por la noche se producen grandes cantidades de clorofila que la vuelven verde aún estando maduras.

Las naranjas estadounidenses, procedentes de California, Texas y Florida, también solían teñirse de forma sintética hasta el año 1955, cuando la Agencia de Alimentos y Medicamentos lo prohibió. De todas maneras no tengáis reparo: el etileno es inodoro, insípido e inocuo, y son muchas frutas y verduras las que lo emiten de forma natural una vez han sido recolectadas: manzanas, melones, tomates, aguacates o plátanos, por ejemplo. El etileno no es perjudicial para las personas. Y sin él las naranjas quizá no se llamarán naranjas, sino verdes.

O sí. El nombre original de las naranjas era ‘narangah’ del sánscrito, y que significa literalmente ‘veneno para elefantes’. Esto es así por una antigua leyenda que contaban según la cual la naranja era un manjar tan rico y dulce que los elefantes llegaban a morir de glotonería comiendo naranjas.

Fuente:

Xakata Ciencia

27 de septiembre de 2011

Las hojas, una molestia para los árboles en otoño

¿Por qué en otoño las hojas de los árboles cambian de color y se caen?

En otoño los árboles se deshacen de sus hojas porque les pueden ocasionar problemas en sus tejidos. Por eso dejan de suministrarles clorofila y dejan que caigan.

Ya estamos en otoño, los días son más cortos y más fríos. Algunos árboles de hoja caduca están dejando atrás el color verde y sus copas se están tiñendo de rojos, amarillos y naranjas.

Pronto muchos de los bosques caducifolios de la península lucirán como un atardecer y poco después, cuando llegue el invierno, las hojas se caerán y los troncos quedarán desnudos.

Las hojas de los árboles caducifolios se caen en invierno porque dejan de ser útiles.

Las hojas son fábricas de comida para el resto de la planta. Utilizan la energía del sol para transformar dióxido de carbono, agua y otros nutrientes del suelo en otras moléculas que necesitan para crecer y realizar sus funciones vitales. Es un proceso llamado fotosíntesis.

Este mecanismo funciona muy bien cuando las condiciones ambientales son suaves. Pero cuando hace frío las hojas son un engorro. No pueden cumplir su función por eso la planta se deshace de ellas.

Las hojas, un engorro en invierno

Con las heladas, por ejemplo, las hojas se estropean porque el agua que contienen se congela formando cristales que dañan sus tejidos. Por otra parte, con el suelo congelado, las raíces no pueden absorber agua ni nutrientes ya que solo pueden tomarlos si están disueltos.

Como consecuencia, la planta muere de sed al perder agua por las hojas (como parte del proceso de fotosíntesis) que no recupera por las raíces.

Los colores de las hojas se deben a los productos químicos de la planta

Para evitar esta muerte, cuando empieza el frío, la planta corta el suministro de savia a las hojas, retira la clorofila y otros compuestos útiles de las hojas y la guarda en otros tejidos para echar mano de ellos en primavera.

La clorofila es un compuesto químico crucial para aprovechar la energía solar y un pigmento que da el característico color verde a la hojas. A medida que la hoja pierde el clorofila aparece el color de otras sustancias que estaban enmascaradas por su color.

Cada planta tiene sus particularidades, por eso en unas predominan más unos compuestos químicos que otros. Por ejemplo, los tonos rojos y azulados se producen por la acumulación de antocianina, los tonos amarillos son producto de los carotenoides y los marrones de los taninos.

Fuente:
RTVE

1 de mayo de 2011

Elsya chlorotica:¿planta o animal?

Científicos Norteamericanos de la Universidad de Florida han descubierto esta extraordinaria criatura: una babosa marina en forma de hoja verde que es capaz de realizar la fotosíntesis al llegar a la edad adulta.

By Nicholas E. Curtis and Ray Martinez

¿Cómo puede hacerlo? Esta habilidad se debe a una simbiosis especial (endosimbiosis) que realiza con el alga Vaucheria litorea. Las babosas juveniles succionan el contenido celular de estas algas para alimentarse y adquieren la pigmentación verde por la incorporación de los cloroplastos intactos en las células que recubren el tubo digestivo, el cual está muy ramificado. Gracias a esto logran un gran camuflaje además de poder captar energía a través de la luz del sol. Es la asociación simbiótica de más larga duración: la babosa puede sostenerse durante el resto de su vida (unos nueves meses más) en ausencia de alimento.

Es un caso muy singular porque el simbionte es un orgánulo que se encuentra en contacto directo con el interior de las células del hospedador y es funcional durante varios meses, a pesar de la ausencia del núcleo de las algas. Es curioso ya que la mayoría de las proteínas que necesitan los cloroplastos para su funcionamiento son nucleares 1. Si las babosas sólo retienen los cloroplastos ¿Cómo pueden ser funcionales? Esto es debido a la transferencia horizontal de genes, que es un proceso por el cual se transfiere material genético de un organismo a otra célula que no es descendiente suya. Se piensa que se dio este proceso en algún momento de la evolución de estas babosas, hace mucho tiempo atrás. Mientras ingerían el contenido celular de las algas pasarían los genes desde el núcleo de V. litorea hasta la célula animal de la babosa. Gracias a esta transferencia, las babosas desde su nacimiento contienen en su genoma los genes necesarios para realizar la fotosíntesis porque se han integrado en la línea germinal y han pasado a los descendientes. Sin embargo los plastidios no se transmiten de padres a hijos, sino que cada generación debe adquirirlo en su desarrollo primario. Es por ello por lo que antes de pasar a la edad adulta las babosas juveniles deben incorporar los cloroplastos y, a partir de ese momento pueden subsistir únicamente con la energía que le proporciona la luz del Sol.

Una babosa de mar juvenil alimentándose por primera vez del alga. Aún es marrón por no tener incorporados los cloroplastos

Esta adaptación le da una gran ventaja ya que pueden beneficiarse de este tipo de alimentación cuando hay escasez de comida, además de obtener un gran camuflaje ya que por su aspecto podría confundirse con una hoja.





Tomado de:

Tornillos y Genes

13 de noviembre de 2010

Árboles con nanopartículas de oro podrían iluminar las calles

El Dr. Yen-Hsun Su del Centro de Investigación en Ciencias Aplicadas de la Academia Sinica en Taiwan, han logrado crear farolas de iluminación naturales con árboles y nanopartículas de oro.

En la búsqueda para crear una iluminación de alta eficiencia sin el uso de productos químicos tóxicos – como el polvo de fósforo utilizado en los LEDs blancos – ha logrado colocar nanopartículas de oro en las plantas de Bacopa caroliniana, de esta manera indujeron clorofila en la hojas para producir una emisión de color rojo. Cuando las hojas eran expuestas a luz ultra violeta, las nanopartículas de oro producían un color azul-violeta fluorescente que emite un resplandor rojizo luminoso de la clorofila alrededor.

De acuerdo Yen-Hsun, el bio-LED podría utilizarse para hacer árboles luminosos en carretera durante la noche. Esto ahorraría energía y absorbería el CO2, por que la luminiscencia de bio-LED haría que el cloroplasto realice la fotosíntesis.

Fuente:

Fayer Wayer

24 de enero de 2010

Cómo pasar de procariota a eucariota


Domingo, 24 de enero de 2010

Cómo pasar de procariota a eucariota

Los mecanismos moleculares que han llevado a originar una célula eucariota sigue siendo una de las grandes preguntas en el campo de la biología evolutiva. Aquellos que ven la evolución como algo perverso, plantean esto como un problema inabarcable para la ciencia, y por tanto debemos de aceptar la creación de todos los seres vivos en su forma actual, como única alternativa posible. Además, en su afán de desacreditar la evolución, plantean experimentos tan absurdos como esperar que una bacteria se transforme en eucariota bajo la atenta mirada de un investigador en el microscopio.

Dejando ideas peregrinas aparte, la ciencia plantea varias hipótesis acerca del origen de la célula eucariota. Una de ellas es la que hipotetiza un origen simbionte de los eucariotas.


simbionte

Según esta hipótesis la célula eucariota ha surgido por una asociación entre un ancestro eucariota (un núcleo rodeado de membrana) o bien una arqueobacteria que ha establecido simbiosis con otras bacterias, que son el origen de las mitocondrias (producen ATP), cloroplastos (obtienen energía a partir de la luz) o cilios (que permiten el movimiento).

Esta hipótesis es muy atractiva pero, ¿está basada en pura especulación o por el contrario existe alguna evidencia experimental de que esto puede ser así?. Evidentemente lo que no se puede hacer es esperar que estas asociaciones se establezcan ante nuestros ojos en el laboratorio, pero sí podemos escudriñar y buscar en la naturaleza algún modelo que nos permita comprobar si esto es factible.

En el norte de Australia vive una especie de termitas cuyo nombre científico es Mastotermes darwiniensis.


termita4

Este voraz insecto se alimenta de madera, entre otros sustentos vegetales. Un componente muy abundante de la madera es la celulosa, un polímero que no es fácil de digerir. El intestino de las termitas constituye un interesante ecosistema donde abundan las bacterias y los protozoos. Muchos de ellos ayudan a la digestión de la celulosa. Son tan importantes, que sin estos microorganismos, la termita no podría digerir este polímero glucídico.

Uno de los protozoos que reside como simbionte en el tubo digestivo de la termita es Mixotrica paradoxa un eucariota móvil descrito por vez primera en 1933 por J.L. Sutherland.


mixotrica

Este organismo eucariota está lleno de curiosidades. En primer lugar no posee mitocondrias. En su lugar posee bacterias endosimbiontes en su citoplasma que suministran al protozoo el ATP necesario para vivir. Mixotrica es móvil, y para poder moverse posee una serie de flagelos en uno de los polos de la células. Sin embargo estos flagelos sólo le permiten rotar sobre sí mismo, no puede avanzar ni retroceder. Esta tarea la llevan a cabo 250.000 espiroquetas, como las de la foto, que se encuentran insertadas en las membranas celulares.


espiroqueta

Y esas bacterias que están asociadas al protozoo son imprescindibles para que Mixotrica pueda vivir. Sabemos que los antibióticos presentan una leve toxicidad para las células eucariotas, mientras que matan a los procariotas. Se ha podido comprobar que la adición de concentraciones de antibiótico que no son tóxicas para eucariotas, pero sí matan bacterias, impedían el desarrollo de Mixotrica, lo que sugiere que las bacterias asociadas al protozoo son necesarias para su supervivencia.

En resumen Mixotrica es un bonito modelo que aportar evidencias de simbiogénesis como origen de la célula eucariota. La combinación es posible y viable, al menos en el entorno en el que estos organismos viven.

Referencias:

Fuente:

La Ciencia y sus demonios
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