Fotosíntesis en plantas

Los productores, como las plantas, las ciacnobacterias, las algas, entre otros, son organismos que se encargan de fijar la energía lumínica del sol en los ecosistemas, pero: ¿Cómo lo logran? ¿qué sustancias se usan para realizar la fotosíntesis y cuáles se sintetizan como resultado? acompáñame y aprendamos juntos.

1. Autótrofos y heterótrofos

Los autótrofos no consumen derivados de otros organismos, son los productores de la biosfera, que producen moléculas orgánicas a partir de CO2 y otras moléculas inorgánicas.

Casi todas las plantas son fotoautótrofos, que utilizan la energía de la luz solar para formar moléculas orgánicas a partir del agua y el dióxido de carbono, a través de la fotosíntesis. La fotosíntesis ocurre en plantas, algas, ciertos otros protistas y algunos procariotas. 

Por otro lado los heterótrofos obtienen su material orgánico de otros organismos y los biólogos los llamamos consumidores.

Casi todos los heterótrofos, incluidos los humanos, dependen de los fotoautótrofos para la obtención de alimento y de oxígeno.

Hoy vamos a enfocarnos en las plantas como fotoautótrofas

2. Cloroplastos: el lugar donde ocurre la fotosíntesis

Las hojas de las plantas son los principales lugares en donde ocurre la fotosíntesis. Su color verde proviene de la clorofila, el pigmento verde de los cloroplastos. La energía de la luz absorbida por la clorofila impulsa la síntesis de moléculas orgánicas en el cloroplasto. 

A través de poros microscópicos llamados estomas, el CO2 ingresa a la hoja y sale O2

Los cloroplastos se encuentran principalmente en las células del mesófilo, el tejido interior de la hoja. Una célula mesofílica típica tiene 30-40 cloroplastos. Si quieres ver más detalles de su estructura no olvide revisar el video que te dejo en la descripción, recuerda que es importante conocer su estructura para entender la fotosíntesis.

3. La luz y la fotosíntesis

La luz es energía electromagnética, y la podemos clasificar de acuerdo a su longitud de onda. La parte que podemos ver se conoce como espectro visible. El espectro visible, llamado así por que el ojo humano puede detectarla, abarca a la luz con una longitud de onda de 380 a 750 nanómetros.

La cantidad de energía contenida en la luz es inversamente proporcional a la longitud de onda, es decir:

•a menor longitud de onda: mayor energía

•a mayor longitud de onda: menor energía

La luz se absorbe por la clorofila, el principal pigmento fotosintético. Un pigmento es una molécula capaz de absorber luz visible, las longitudes de onda que no son absorbidas se reflejan. Las hojas aparecen verdes porque la clorofila refleja luz verde. Esto se puede explicar con una gráfica. En la imagen podemos ver un espectro de absorción, en donde se grafica la absorción de la luz de la clorofila alfa, la beta, y los carotenoides, con la longitud de onda. Como vemos en la imagen la luz azul violeta y la roja son muy eficientes para la fotosíntesis, ya que la gráfica indica gran cantidad de absorción, mientas que la verde es reflejada y no se absorbe.

4. La reacción que representa a la fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso redox en el que el agua se oxida y se reduce el dióxido de carbono. En una vía metabólica de tipo anabólica, en donde la energía luminosa se transforma en energía química para uso de la célula.

La reacción representativa de la fotosíntesis es:

6 CO2 + 12 H2O + Energía lumínica  -->  C6H12O6+ 6 O2 + 6 H2 O 

Sin embargo, se suele simplificar mostrando solo el consumo neto de agua, quedando de la siguiente manera: 

6 CO2 + 6 H2O + Energía lumínica --> C6H12O6 + 6 O2

5. Fases de la fotosíntesis

La fotosíntesis se lleva a cabo en dos fases, realizadas en dos lugares específicos del cloroplasto

1. REACCIONES FOTODEPENDIENTES: ocurren en los tilacoides, membranas en donde se encuentra la clorofila (la parte de la foto):
2. REACCIONES DE FIJACIÓN DE CARBONO ocurren en el estroma, el espacio lleno de líquido en el cloroplasto, que rodea a los tilacoides (la parte de síntesis)

A detalle:

1. Reacciones dependientes de la luz  dividen el agua, liberan O2, producen ATP y forman NADPH. La estructura de las moléculas de ATP y de NADPH generadas durante esta fase permite transferir energía química pero no puede almacenarla por tiempos prolongados. Por eso parte de esta energía se transfiere a los enlaces químicos en los carbohidratos, que pueden ser almacenados, y esto ocurre en la siguiente fase, llamada ciclo del Calvin.

1. Ciclo de Calvin: forma azúcar a partir de CO2, usando ATP y NADPH.  El ciclo de Calvin comienza con la fijación de carbono, incorporando CO2 en las moléculas orgánicas.

6. Conclusión

Aunque las plantas se caracterizan como fotoautótrofas, no todas las células vegetales realizan la fotosíntesis, y aún las células con cloroplastos también tienen mitocondrias y efectúan la respiración aeróbica. En efecto, la respiración que utiliza moléculas orgánicas, que la planta ha hecho por sí misma, es la fuente directa del ATP necesario para la mayor parte del metabolismo vegetal.


Fuentes:

*Biggs, A., Hagins, W., Holliday, W., Kapicka, C., Lundgreen, L., MacKenzie, A., Rogers, W., Sewer, M. y Zike D. (2007). Biología. Ed. McGraw-Hill. Interamericana Eds., México.
*Freeman, S. 2009. Biología. Ed. Pearson Educación. España.

*Solomon, E., Berg, L. y Martin D. (2013). Biología, Novena edición. Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.