La fotosíntesis, el proceso por el cual un organismo convierte la energía luminosa y el dióxido de carbono en carbohidratos y oxígeno, ocurre en todas las plantas verdes, así como en algunos hongos y organismos unicelulares. La mayoría de los pasos de la fotosíntesis ocurren en pigmentos llamados clorofila. La fotosíntesis utiliza la energía del sol, así como el dióxido de carbono y el agua del entorno de la planta, para producir glucosa.
La fotosíntesis también produce oxígeno como subproducto. Casi todo el oxígeno atmosférico es el resultado de la fotosíntesis realizada por el fitoplancton en el océano. La fotosíntesis consta de dos etapas principales: las reacciones de la fotosíntesis dependientes de la luz y las reacciones independientes de la luz.
Origen del cloroplasto
El cloroplasto es el orgánulo donde tiene lugar la fotosíntesis en todas las plantas. Se cree que en las primeras etapas de la vida, los cloroplastos existían como una entidad propia. Luego fueron engullidos por células más grandes y se convirtieron en lo que conocemos como orgánulos. Esto se llama teoría endosimbiótica.
Lea más sobre la estructura y función del cloroplasto.
Pasos resumidos de la fotosíntesis
Los pasos de la fotosíntesis se pueden resumir mediante la siguiente ecuación:
6 CO2 (dióxido de carbono) + 6 H2O (agua) + Energía = C6H12O6 (glucosa) + 6 O2 (oxígeno).
El carbono del dióxido de carbono se combina con el hidrógeno y el oxígeno del agua para formar glucosa, con oxígeno y agua como subproductos. El proceso involucra varias etapas intermedias y requiere de diversas maquinarias celulares para llevarlo a cabo. Esto también muestra el orden general de la fotosíntesis.
Adquisición de Materias Primas
El dióxido de carbono debe pasar de la atmósfera a los cloroplastos de las plantas verdes donde se produce la fotosíntesis. El dióxido de carbono y el agua entran en organismos unicelulares y plantas acuáticas por simple difusión. Las plantas terrestres tienen estructuras especializadas llamadas estomas que funcionan como válvulas diminutas para permitir que los gases entren y salgan de la planta.
El agua pasa del suelo a las plantas terrestres a través de las raíces y es transportada por los tejidos vasculares. La luz es captada principalmente por las hojas de las plantas, cuya forma ha evolucionado para captar la energía solar con el máximo de eficiencia en el entorno distinto de cada especie.
Reacciones de la fotosíntesis dependientes de la luz
A continuación en el orden de la fotosíntesis están las reacciones dependientes de la luz. Durante las reacciones de la fotosíntesis dependientes de la luz, la energía luminosa se convierte en energía química. La luz impulsa la división de las moléculas de agua en hidrógeno, oxígeno y electrones libres.
Los electrones libres se utilizan para cargar moléculas portadoras de energía como el trifosfato de adenosina, también llamado ATP, y el dinucleótido fosfato de nicotinamida y adenina, también llamado NADP. Existen varias vías moleculares mediante las cuales la energía de la luz se convierte en energía química, incluida la fotofosforilación cíclica y la fotofosforilación no cíclica.
Lea más sobre reacciones dependientes de la luz.
Reacción independiente de la luz
A continuación en el orden de la fotosíntesis están las reacciones independientes de la luz. Durante estas reacciones, los productos de la reacción ligera se utilizan para formar carbohidratos. El dióxido de carbono de la atmósfera se captura y se une con el componente de hidrógeno del agua. Las moléculas se dividen durante la reacción a la luz y se forma un carbohidrato mediante un proceso llamado Calvin Ciclo. Esta parte de la fotosíntesis también se conoce como fijación de carbono, un factor importante para mantener estables los niveles de dióxido de carbono atmosférico.
Transporte y almacenamiento de glucosa
La glucosa es soluble en agua y se disuelve en los fluidos internos de la planta. La glucosa sale de las hojas y se distribuye al resto de la planta por difusión en plantas simples y a través de tejidos vasculares en plantas más complejas. La glucosa se puede utilizar inmediatamente o almacenar.
Las plantas retienen algo de oxígeno dentro de sus tejidos para su uso posterior cuando metabolizan la glucosa almacenada mediante un proceso químico similar a la respiración animal. Por lo tanto, las plantas deben realizar la fotosíntesis más de lo que respiran. El exceso de oxígeno se libera de la misma manera que se absorbe el dióxido de carbono, por simple difusión o a través de los estomas de la planta.