Los cloroplastos son los transformadores de energía solar “verdes” originales. Estos diminutos orgánulos, que se encuentran solo en las células de las plantas y las algas, utilizan la energía del sol para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa y oxígeno. Dan Jenk, escritor científico del Biodesign Institute de la Universidad Estatal de Arizona, describe el proceso de la siguiente manera: “… Las plantas se acercan al pináculo de la tacañería al eliminar casi todos los fotones de energía luminosa disponible para producir comida."
En este artículo, repasaremos el proceso general de fotosíntesis, cómo funciona el cloroplasto y cómo funciona para usar los insumos químicos y el sol para producir glucosa.
Energía potencial química
La energía que se almacena dentro de un enlace molecular se denomina "energía potencial química". Cuando un enlace químico es roto, como cuando se come una molécula de almidón y luego se descompone en el sistema digestivo de un animal, la energía se liberado. Todos los organismos necesitan energía para sobrevivir.
La principal molécula que se utiliza para generar energía en los organismos vivos se llama ATP. El ATP se genera en las células a través de la glucosa y vías metabólicas complejas. Sin embargo, para obtener glucosa, las plantas, las algas y otros autótrofos deben convertir la energía solar en glucosa a través de un proceso llamado fotosíntesis.
Fotosíntesis: la reacción
La fotosíntesis convierte la energía luminosa en energía química que se almacena en los enlaces moleculares de la glucosa. Este proceso tiene lugar en los cloroplastos. Una planta usa las moléculas de glucosa para crear carbohidratos complejos (almidón y celulosa) y otros nutrientes que necesita para crecer y reproducirse. La fotosíntesis permite así convertir la energía luminosa en una forma de energía que puede ser utilizada como alimento, tanto por la planta como por los animales que se alimentan de la planta.
La fotosíntesis se puede representar mediante la siguiente ecuación simplificada:
6 CO2 (dióxido de carbono) + 6 H2O (agua) → C6H12O6 (glucosa) + 6 O2 (oxígeno)
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La fotosíntesis y la función del cloroplasto: cómo funciona
La fotosíntesis ocurre en dos pasos: uno dependiente de la luz y uno independiente de la luz.
La reacciones de luz de la fotosíntesis comienza cuando la luz del sol golpea una célula con un cloroplasto, generalmente en las células de las hojas de las plantas. La clorofila, el pigmento verde dentro de un cloroplasto, absorbe partículas de energía luminosa llamadas fotones. Un fotón absorbido inicia una secuencia de reacciones químicas que crean dos tipos de compuestos de alta energía, ATP (trifosfato de adenosina) y NADPH (fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina).
Estos compuestos se utilizan posteriormente en la respiración celular para crear más energía utilizable en forma de ATP.
Además de la energía lumínica, las reacciones lumínicas también requieren agua. Durante la fotosíntesis, las moléculas de agua se dividen en iones de hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno es consumido por la reacción y los átomos de oxígeno sobrantes se liberan del cloroplasto como oxígeno gaseoso (O2).
Reacciones independientes de la luz
La independiente de la luz parte de la fotosíntesis también se conoce como la ciclo de Calvin. Usando las moléculas producidas en las reacciones dependientes de la luz - ATP para energía y NADPH para electrones - el Calvin El ciclo utiliza una serie cíclica de reacciones bioquímicas para convertir seis moléculas de dióxido de carbono en una molécula de glucosa.
Cada paso del ciclo de Calvin tiene una enzima que cataliza la reacción.
Función del cloroplasto y energía verde
Las materias primas para la fotosíntesis se encuentran de forma natural en el medio ambiente. Las plantas absorben dióxido de carbono del aire, agua del suelo y luz del sol y los convierten en oxígeno y carbohidratos. Esto hace cloroplastos los consumidores y productores de energía limpia y renovable más eficientes del mundo.
También asegura el ciclo del carbono y el oxígeno en el medio ambiente. Sin la fotosíntesis de plantas y algas, no habría forma de reciclar el dióxido de carbono en oxígeno respirable.
Por eso la deforestación y cambio climático son tan dañinos para el medio ambiente: sin masas de algas, árboles y otras plantas para crear oxígeno y eliminar el dióxido de carbono, CO2 los niveles aumentarán. Esto aumenta la temperatura global, interrumpe los ciclos de intercambio de gases y, en general, puede dañar el medio ambiente.