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The long path of carbon in photosynthesis I

Vamos a empezar un pequeño viaje por la historia del descubrimiento del ciclo de Clavin-Benson, la fase “oscura” de la fotosíntesis. Este proceso despertó el interés de los primeros fisiólogos vegetales desde el s. XVIII. Stephen Hales (1677-1761), quien publicó el primer tratado de fisiología vegetal, intuyó que las plantas “se alimentaban del aire”. Sin embargo, fue Joseph Priestley (1733-1804) quien intentó verificar la certeza de esta intuición. Priestley realizó experiencias en las que introducía en una campana cerrada una vela encendida un ratón y, a veces, una planta verde . Si dejaba la vela y el ratón en la campana, esta se apagaba y el ratón moría, al introducir la planta, el sistema podía permanecer estable durante más tiempo. De estas experiencias concluyó que las plantas revitalizaban el aire flogistificado, alimentándose a su vez de éste. Las conclusiones de Priestley fueron confirmadas posteriormente por Jan Ingelhousz (1730-1799) que demostró que las partes verdes de las plantas fijan CO2 en presencia de luz, pero en la oscuridad realizan el proceso opuesto.

Los primeros intentos de estudiar el mecanismo químico de esta ruta de fijación del CO2 vinieron de Richard Willstätter y Arthur Stoll a principios del S.XX. Como muchos otros científicos de su época, pensaban que la fotosíntesis requería de la combinación del CO2 con la clorofila y  la posterior fotoexcitación y producción de formaldehído que luego polimerizaba a hexosas. El modelo fotoquímico de Willstätter no convenció a Sam Ruben y Martin Kamen de la Universidad de California, Berkeley, que realizaron experimentos de marcaje radioactivo del CO2 con C11 para registrar los productos de períodos breves de fotosíntesis, tratando de identificar la naturaleza del primer compuesto sintetizado. Ruben y Kamen concluyeron que este primer compuesto producido era un ácido carboxílico y no un aldehído puesto que las sustancias marcadas obtenidas precipitaban con iones de calcio o bario y desprendían el CO2 marcado al tratarlas con pirolisis. Aunque con acierto determinaron la naturaleza del primer compuesto (el 3-fosfoglicerato), Ruben y Kamen no llegaron más allá, al  ser la vida media del isótopo utilizado de 22 minutos, dejando escaso tiempo para realizar los complejos análisis orgánicos que se requerían en la determinación de la naturaleza de los compuestos.

Puesto que la corta vida media del C11 resultaba problemática para los experimentos, Kamen y Ruben junto con Ernst Lawrence, se embarcaron en la búsqueda del C14, más estable ( 5730 años). Tras probar todas las rutas nucleares considerables, finalmente tuvieron éxito. En 1942, Andrew Benson se incorporó al grupo de Kamen en Berkeley realizando numerosos experimentos con C11 marcado. Cuando sus compañeros hubieron descubierto el C14, empezó a experimentar con el alga unicelular Chlorella sp y el C 14 ( BaC14O3) recién aislado.

En 1943, Ruben murió en un accidente con fosgeno, dejando la elucidación de la ruta de fijación del carbono sin su líder. En 1945 Melvin Calvin fue reclutado por Ernst Lawrence para continuar con los trabajos sobre la fotosíntesis en el laboratorio de radiación de la Universidad de California. Melvin invitó a Benson a participar en el proyecto. Llevaron a cabo experimentos con pre-iluminación, amplificando  la fijación del CO2, y análisis de los resultados con cromatografías. El enfoque fue fructífero y Melvin Calvin y Andrew Benson presentaron los artículos “The path of carbon in photosynthesis “ falsando definitivamente  la  teoría del formaldehído que había perdurado durante más de 60 años.

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  1. 19 octubre, 2014 a las 00:18

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