Fotosíntesis

Proceso metabólico en el cual las plantas verdes y algunos microorganismos son capaces de sintetizar moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas utilizando la energía luminosa. Proviene del griego photo, luz; sýn, con unión; y thésis, disposición.

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Fotosíntesis

Concepto

Proceso metabólico en el cual las plantas verdes y algunos microorganismos son capaces de sintetizar moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas utilizando la energía luminosa. Proviene del griego photo, luz; sýn, con unión; y thésis, disposición.

Una de las formas más primitivas por la que los organismos vivos obtienen energía es sin duda la fotosíntesis. Las algas y las plantas verdes realizan este proceso anabólico, que sintetiza la materia orgánica propia del organismo.

Este proceso consiste esencialmente en captar la energía radiante del sol y transformarla en electrones activos para formar compuestos orgánicos, de elevado peso molecular como los azúcares y a partir de éstos, elaborar lípidos y prótidos. De este modo, la energía luminosa se utiliza para la síntesis de compuestos, como materia orgánica y oxígeno molecular a partir de agua, bióxido de carbono y las sales minerales de nitratos, sulfatos y fosfatos.

Por esta razón, a los organismos foto sintetizadores como las algas y las plantas verdes se les llama también organismos productores, ya que son autótrofos y los materiales que ellos producen son la base de las cadenas tróficas, generando los materiales estructurales necesarios que los organismos heterótrofos no pueden elaborar por sí mismos. De esta manera, la planta forma las moléculas que le son propias para su desarrollo y función. Por ejemplo, al formar lípidos, los aceites y las grasas vegetales sirven como esencias y reservorio de energía para la planta.

Organismos autótrofos: son todos los organismos vivos capaces de producir sus alimentos por sí mismos, captando la energía luminosa del sol, para hacer reaccionar agua, sales minerales y bióxido de carbono y formar compuestos orgánicos ricos en energía como la glucosa.

Organismo heterótrofo: son los organismos vivos que necesariamente se tienen que alimentar de otros organismos para poder obtener energía y subsistir.

Ecuación General y Fases

Para que una planta sea capaz de realizar la fotosíntesis es necesario que pueda absorber agua y sales minerales por la raíz; que intercambie el bióxido de carbono que requiere por el oxígeno que se libera como producto de desecho en el intercambio de gases, a través de las hojas y excitando a los pigmentos de color verde que constituyen a la clorofila que se encuentra en los cloroplastos de sus células. Así, de una manera general, la reacción global de la fotosíntesis, se puede representar de la siguiente manera:

12H2O + Sales minerales + 6 CO2 - Luz solar → C6H12O6 + 6H2O + 6O2

Las sales minerales pueden ser de nitratos, sulfatos y fosfatos, esto es, en su estado de máxima oxidación; NO3-, SO42- y PO42-, los cuales se reducen con la energía luminosa y el hidrógeno del agua. La reducción se basa en la captación de electrones, mientras que en la oxidación los liberan.

La fotosíntesis es un proceso metabólico complejo y para su estudio se ha dividido en dos fases.

1 Fase luminosa

También llamada fotofosforilación, requiere de la síntesis fotoquímica. Consiste en la captación de fotones provenientes de la luz solar que excitan a los electrones de los pigmentos fotosintéticos, como la clorofila, transformando la energía de la luz transformada, en energía química en forma de ATP, por medio de una serie de reacciones enzimáticas.

Pigmentos fotosintéticos

Son moléculas que reflejan ciertas longitudes de onda y absorben otras, de modo que se ven de colores característicos, como los cloroplastos que se ven de color verde, porque esa es la longitud de onda que reflejan. Su importancia radica en que son capaces de ser excitados por esas longitudes de onda y liberar electrones de alta energía.

2 Fase oscura

En esta fase se fija el CO2 para formar glúcidos. Es importante que comprendamos, que la fase oscura solo es independiente de la luz, pero puede ocurrir durante el día, mientras la fase luminosa de la fotosíntesis se está llevando a cabo.

3 Cloroplasto

Tanto la fase luminosa como la fase oscura de la fotosíntesis, se llevan a cabo en el cloroplasto.

Tanto las plantas verdes como las algas, contienen clorofila, pigmentos verdes que se encuentran dentro de pequeños sacos membranosos llamados cloroplastos y más precisamente, en unas membranas internas del cloroplasto, llamadas tilacoides. En su primera fase, la fase luminosa, la fotosíntesis se encarga de que estos pigmentos que captan la luz, se activen y por medio de las enzimas y otras proteínas que se hallan en los tilacoides, llegar a formar ATP (adenina trifosfato), rico en energía y NADPH (nicotinamida adenindinucleótido fosfato).

Dentro de los cloroplastos se encuentran los tilacoides. Discos aplanados membranosos que contienen la clorofila. Al conjunto de tilacoides se les llama grana.

Como la clorofila va perdiendo electrones cada vez que realiza este proceso, estos los puede recuperar mediante la fotólisis del agua, ya que al romperse la molécula de agua, se libera energía y electrones que van a formar parte de la reacción química de la clorofila.

Fotólisis del agua

Es un proceso químico, que consiste en el rompimiento de la molécula de agua, por activación luminosa, separando al oxígeno del hidrógeno. En la fotosíntesis, es uno de los pasos más importantes, ya que se libera una considerable cantidad de energía y electrones.

La fotólisis del agua consiste en separar las moléculas que la constituyen y tener una ganancia de energía y liberación de electrones.

En la fase oscura de la fotosíntesis, las reacciones enzimáticas ocurren en el estroma del cloroplasto, y no requiere ni de luz, ni de clorofila, debido a que utiliza la energía química del ATP y el poder reductor del NADPH para fijar al bióxido de carbono (CO2) , proveniente de la atmósfera, e introducirlo a la planta por las hojas, en el intercambio de gases por los estomas. Este CO2, interviene en la síntesis enzimática para formar azúcares simples y posteriormente almidón y otros compuestos orgánicos. El almidón en forma de gránulos, sólo se almacena en el estroma del cloroplasto, por breves períodos de tiempo. Esta fase del proceso de la fotosíntesis, es también llamada ciclo de Calvin.

Esta fase ocurre en el estroma del cloroplasto, donde no hay tilacoides, y las enzimas catalizan la transformación del bióxido de carbono (CO2) , en glucosa (C6H12O6), usando los protones de la coenzima NADP (Nicotinamida Adenina Dinucleótido Fosfato), y la energía del ATP (Adenina Trifosfato).

En la fase oscura de la fotosíntesis o ciclo del Calvin puedes observar que lo importante es la formación de glucosa a partir del bióxido de carbono.

Todos los procesos de la fotosíntesis se llevan a cabo en los cloroplastos. Estos organelos celulares se hallan solamente en las células vegetales y están estructurados de manera tal que la eficiencia en la ganancia de energía es sumamente alta. Así mismo, los cloroplastos contienen DNA exclusivo del cloroplasto, que le permite replicarse cuando las condiciones climáticas y fisiológicas se lo permiten. Este DNA exclusivo del cloroplasto sólo tiene la información necesaria para formar nuevos cloroplastos y es completamente diferente del DNA genómico, en el cual se halla inscrita toda la información genética de una especie que la hace característica y la diferencia de otras especies.

Autoevaluación

Realicemos una actividad para evaluar lo aprendido. Coloca dentro de las definiciones el concepto que corresponda.

Concepto

Fotosíntesis
Heterótrofos
Luminosa y oscura
Fase oscura
Autótrofos
Fase luminosa
Clorofila

Definición

En esta fase se lleva a cabo la captación de fotones provenientes de la luz solar y excitar a los electrones de los pigmentos fotosintéticos.
Pigmentos verdes que se encuentran dentro de pequeños sacos membranosos llamados cloroplastos.
Es el proceso metabólico en el cual las plantas verdes y algunos microorganismos son capaces de sintetizar moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas utilizando la energía luminosa.
Son organismos vivos que se alimentan de otros organismos para poder obtener energía y subsistir.
En esta fase de la fotosíntesis, las reacciones enzimáticas ocurren en el estroma del cloroplasto, y no requiere ni de luz, ni de clorofila.
El proceso de la fotosíntesis se lleva a cabo en las fases:
Son organismos vivos capaces de producir su propio alimento por sí mismos, captando la energía luminosa del sol, para formar compuestos orgánicos ricos en energía como la glucosa.