Bajo estos dos términos se engloban prácticamente todas las reacciones bioquímicas que tienen lugar en el interior de las plantas y que básicamente son la fabricación o síntesis de materia orgánica, en el primer caso, y su desintegración o degeneración para dar lugar a energía, en el segundo.

Los procesos de asimilación abarcan fundamentalmente a la fotosíntesis, aunque a partir de los hidratos de carbono producidos en ésta también se fabrican grasas y, con la participación adicional de otros compuestos orgánicos, proteínas.

Por el contrario, los procesos de desasimilación son todos aquellos en los que se libera energía, una parte de la cual se utiliza para cubrir las necesidades energéticas del propio organismo y el resto se pierde en forma de calor. Hay fundamentalmente dos tipos de procesos desasimilativos: uno, que es propio de los organismos inferiores, se llama fermentación y es una degradación no oxidativa, es decir, sin participación de oxígeno. El otro es el que realizan las plantas y que denominamos respiración. Consiste en una degradación oxidativa de los compuestos orgánicos, en este caso con la participación de oxígeno.

Fotosíntesis

En la sección de biología, en el capítulo dedicado al metabolismo, vimos ya el aspecto físico-químico de esta reacción. MÍRALO AQUÍ.

En esta sección estudiaremos otros aspectos que completen el conocimiento de este proceso esencial para la vida.

La fotosíntesis consiste en una reacción química endotérmica, es decir, consumidora de energía, y ésta procede exclusivamente del espectro visible de la luz solar. Como ya se ha dicho, pueden distinguirse en ella dos fases, la denominada fase luminosa (la fotosíntesis propiamente dicha pues tiene lugar en presencia de luz) y fase oscura (que es una reacción de fermentación que sigue a la anterior y tiene lugar en ausencia de luz).

Los factores principales que condicionan la fotosíntesis son cuatro: la presencia de anhídrido carbónico y agua, la luz, la clorofila y la temperatura.

El anhídrido carbónico es el componente fundamental que la planta utiliza para fijarlo con agua y sintetizar la materia orgánica (hidratos de carbono). Procede en su mayoría del aire y entra en las hojas a través de los estomas, pero una pequeña porción pueden absorberlo las raíces en forma de bicarbonato disuelto en agua. Este último, además de participar en la reacción química, actúa como medio de disolución imprescindible para poder tomar del sustrato los elementos químicos necesarios para sintetizar muchos de los otros materiales que constituyen los tejidos de una planta.

En cuanto a la luz, sin ella no se realiza el proceso, pero además, éste también depende de su naturaleza ya que no todas las longitudes de onda del espectro visible tienen la misma eficacia. Así, la reacción alcanza su máxima intensidad con la luz rojo-anaranjada, mientras que es mínima cuando la luz es azul y nula cuando es verde. Algunas plantas marinas, como las algas rojas, son capaces de aprovechar la luz verde que llega a zonas profundas pero lo hacen con ayuda de otros pigmentos distintos a la clorofila.

La clorofila es un pigmento de color verde que se encuentra en el interior de los cloroplastos, dispersos en el tejido de la hoja o, en algunos casos excepcional es, de los tallos. Su función es absorber la energía solar y después incorporarla a la reacción. Su capacidad de absorción varía en las distintas longitudes de onda del espectro luminoso. Es máxima en el rojo anaranjado, menor en el azul y nula en el verde, de ahí que la fotosíntesis alcance su máxima intensidad con la luz de aquel color y sea nula con la luz verde. Existen dos tipos de clorofila: la clorofila a (verdeazulada) y la b (verdeamarillenta), que desde el punto de vista de su estructura química son muy similares y aparecen en todas las plantas en una proporción más o menos constante (aproximadamente de 3 a 1). La clorofila nunca se presenta aislada sino que lo hace combinada con distintas proporciones de otros pigmentos (rojos, amarillos, pardos, etc.).

La temperatura, por último, es un factor determinante para esta reacción, que como sucede en general en todos los seres vivos, sólo es posible dentro de un margen que oscila entre los 0 y los 50 °C. Esto explica la distinta duración de los períodos vegetativos en las diferentes zonas climáticas de la Tierra. El margen mínimo es de 0-5 «C, en el que la reacción tiene lugar lentamente, deteniéndose por debajo del punto de congelación. El campo óptimo es el de los 20-30 °C, que permite una máxima eficacia del proceso y también da una productividad máxima. Estos valores son generales, pues las plantas se adaptan al medio en el que habitan y entonces su fisiología establece unos puntos máximos y mínimos que vienen dados en función de las condiciones impuestas por el entorno.

MARIANO LAGASCA SEGURA

Botánico español (1776-1839). Tras estudiar medicina se interesó por la botánica y preparó un rico herbario, pasando a colaborar con Cavanilles en el «Jardín Botánico» de Madrid. En 1823 le destruyeron el herbario y la biblioteca y tuvo que exiliarse a Londres, regresando tras la calda de Fernando VIl para continuar sus trabajos.

Otros Procesos de Síntesis

Aunque la fotosíntesis es la principal reacción que llevan a cabo los vegetales para sintetizar materia orgánica, no es la única posibilidad existente. La quimiosíntesis hace posible producir materia orgánica a partir de inorgánica aunque sin utilizar la energía solar, pero es una reacción que queda limitada a las bacterias.

Los vegetales son capaces de sintetizar otras sustancias, pero no se trata ya de una obtención directa a partir de elementos químicos, sino que deben aprovecharse como productos intermedios los obtenidos en el curso de la fotosíntesis. El principal de ellos es la glucosa, que sirve como materia prima exclusiva para la obtención de grasas y de sustancias como celulosa, hemicelulosa, pectina, pentosa, lignina, etc. Para muchas otras sustancias, la planta debe recurrir a los restantes compuestos y elementos químicos, que absorbe del suelo a través de las raíces, y de este modo sintetiza compuestos de azufre, de fósforo o de nitrógeno.

Reservas de Energía

La planta sintetiza materia orgánica de un modo continuo durante el período vegetativo, cuando las condiciones son apropiadas, y una buena parte de esta materia se utiliza después para llevar a cabo las reacciones del metabolismo vegetal. Sin embargo, queda siempre un exceso, que la planta guarda en forma de reservas.

Los productos sintetizados van a parar a distintas partes del organismo vegetal. El almidón es el que se utiliza como reserva, ya que es insoluble en agua y, cuando la planta lo vuelva a utilizar, lo someterá a una reacción de hidrólisis, que supone la incorporación de agua, disgregándose en glucosa. De este modo vuelve a convertirse en un producto utilizable inmediatamente. Pero no todo el almidón de la planta sirve ara este fin. Hay un almidón primario, o de asimilación que se produce directamente durante la fotosíntesis en forma de pequeños gránulos en el interior de los cloroplastos, aunque su duración es reducida. El almidón de reserva es el secundario y, salvo una pequeña porción que también es transitoria, se sintetiza a partir de la glucosa (producida, a su vez, por degradación del almidón primario) y se deposita en los leucoplastos, en los órganos de reserva (por ejemplo los tubérculos).

La Respiración

El proceso respiratorio consiste fundamentalmente en la obtención de energía en el interior de las células, de manera similar a como sucede en la mayoría de los restantes organismos. Por consiguiente, debe considerarse la respiración como el proceso inverso al de la fotosíntesis, en el que se recupera la energía invertida en ésta.

El proceso es una reacción química en cuyo curso se oxidan los azúcares, que son muy ricos en energía, liberando ésta. La incorporación del oxígeno a su molécula da lugar a la producción de agua y anhídrido carbónico como productos residuales, que la planta expulsa al exterior. Así pues, el proceso es análogo al que tiene lugar en la respiración celular de los animales, aunque éstos han de ingerir las sustancias energéticas con su comida, mientras que las plantas las fabrican ellas mismas. En la degradación respiratoria de la glucosa se consumen 6 volúmenes de oxigeno, pero al mismo tiempo se generan otros 6 volúmenes de dióxido de carbono, lo que significa que no hay cambios volumétricos. Por otro lado, la energía se emplea fundamentalmente para generar calor y para producir energía mecánica (la utilizada para el crecimiento o para realizar los movimientos de la planta) y osmótica (es la que permite mantener las diferencias de concentración en las células y facilitar de este modo el transporte de sustancias).

La respiración en los organismos vegetales afecta a todas las células, estén o no provistas de clorofila, pero es más intensa en las que forman parte de los tejidos activos, como son las yemas, los ápices vegetativos o las semillas en germinación. Pueden servir de ejemplo las siguientes cantidades: una plántula de trigo produce unos 40 mg de anhídrido carbónico y algo menos las hojas verdes de muchas plantas, mientras que un fruto como la uva apenas llega a los 2 mg cantidad que se reduce incluso más en el caso de los órganos perdurantes, como los tubérculos, por ejemplo una patata produce entre 0,8 y 1,4 mg.