Fotosíntesis: especial atención al proceso fotosintético de las plantas

Definición de fotosíntesis

La fotosíntesis o también llamada función clorofiliana es el proceso por el cual las plantas por acción de la energía solar y de pigmentos como la clorofila, transforman las sustancias inorgánicas en orgánicas, produciendo así su propio alimento. Durante este proceso las plantas toman anhídrido carbónico del aire y el oxígeno es expulsado. La palabra fotosíntesis proviene etimológicamente del griego “foto” que significa luz y “síntesis” que significa producción o ensamblaje.

Es importante resaltar que este proceso no es único de las plantas, también pude darse en otros organismos como algas, algunos protozoarios y algunas bacterias, pero el proceso varía en algunos aspectos. A estos seres vivos con capacidad de realizar la fotosíntesis se les denomina organismos fotosintéticos. De igual manera, son seres autótrofos, es decir, capaces de sintetizar su propio alimento.

Para que el proceso de fotosíntesis pueda llevarse a cabo es necesario por lo tanto la presencia de luz solar, dióxido de carbono, los pigmentos de las plantas como la clorofila y agua.

El cloroplasto

El cloroplasto, es el organelo celular donde ocurre el proceso fotosintético de las plantas. Es un organelo citoplasmático, ya que se encuentra ubicado en el citoplasma de la célula vegetal; presenta doble membrana celular, una externa y una interna, con un espacio intermembrana entre ambas. Internamente poseen unas estructuras denominadas tilacoides, apiladas en conjunto forman las granas. Dentro del cloroplasto, hay un espacio interno denominado estroma en el que se encuentran ácidos nucleicos (ya sea en forma de ADN o ARN), ribosomas y proteínas.

Los pigmentos de la fotosíntesis

Para que el proceso de fotosíntesis se pueda llevar a cabo es necesario la presencia de unos pigmentos que absorben ciertas longitudes de ondas de la luz. Estos pigmentos se encuentran en los cloroplastos de las células, y se clasifican en dos grupos principales que son las clorofilas y los carotenoides. Las clorofilas son verdes y estructuralmente poseen un anillo de porfirina (que contiene carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y magnesio) unido a una cola de átomos de carbono denominada fitol. Existen dos tipos de clorofilas en las plantas, que son la clorofila a y la clorofila b.

Por su parte, los carotenoides son pigmentos amarillos, anaranjados y rojos. Estructuralmente están formados por unidades de isopreno. Existen dos tipos de carotenoides en las plantas que son los carotenos y los carotenoles.

Proceso de fotosíntesis

El proceso completo de la fotosíntesis en las plantas lo podemos englobar en dos etapas o fases que son la fase lumínica o fotorreacción y la fase oscura, de síntesis o ciclo de Calvin. La fase lumínica se da en los tilacoides de los cloroplastos, y como su nombre lo indica requiere de luz solar para que pueda llevarse a cabo. Esta fase lumínica incluye la absorción o captación de la energía lumínica para ser convertida en energía química, en forma de moléculas como el ATP (adenosín trifosfato) y el NADPH. La captación de la energía lumínica es posible aparte de a la presencia de los pigmentos, a que las células vegetales contienen dos centros de reacción, uno denominado fotosistema I, enriquecido con clorofila a y el otro denominado fotosistema II, que posee más clorofila b. El proceso de formación de la molécula de ATP recibe el nombre de fotofosforilación y puede seguir dos vías, una cíclica y otra no cíclica. Esta etapa involucra además el rompimiento de la molécula de agua (H₂O) y la liberación de hidrógeno y oxígeno.

La fase oscura, también denominada de síntesis o ciclo de Calvin, no requiere de energía lumínica para llevarse a cabo y es la etapa donde la energía química originada en la fase luminosa, se utiliza para fijar dióxido de carbono (CO₂) y originar moléculas orgánicas, como azúcares, almidón, celulosa entre otras. Esta fase se da en el estroma del cloroplasto. Para originar estas moléculas es necesario que ocurran un conjunto de reacciones bioquímicas. La primera de ellas es la fijación del CO₂ y la formación del primer producto que es el ácido fosfoglicérico (PGA), a partir de la molécula ribulosa 1,5 difosfato, luego el PGA se transforma en una molécula de mayor energía que es el fosfogliceraldehído o triosa fosfato de la cual se originan los azúcares que son la fuente de alimento para la planta. El ciclo de Calvin también invocra una etapa de regeneración en la cual el fosfogliceraldehído puede pasar a ser ribulosa 1,5 difosfato y dar inicio nuevamente al ciclo. Esta fase, también se conoce como ciclo C₃ o fotosíntesis C₃, ya que los primeros productos originados son moléculas con tres átomos de carbono.

Fotosíntesis C₄ o fotosíntesis de cuatro carbonos

En algunas especies vegetales se da lo que se conoce como fotosíntesis C₄, en la cual el ácido fosfoglicérico no es el primer producto, en su lugar, se forman compuestos ácidos de cuatro átomos de carbono (de allí el nombre C₄), en presencia de la enzima PEP carboxilasa y al añadir dióxido de carbono al ácido fosfoenol pirúvico (PEP). Las plantas que realizan este tipo de fotosíntesis pueden sobrevivir condiciones ambientales difíciles. Entre ellas tenemos: algunas plantas de importancia agrícola como la caña de azúcar, el maíz, el sorgo y algunas dicotiledóneas.

Importancia de la fotosíntesis

La importancia del proceso fotosintético radica principalmente en la producción de oxígeno y la utilización del dióxido de carbono atmosférico, además que gracias a la fotosíntesis las plantas son capaces de generar su propio alimento a partir de sustancias inorgánicas y luz solar, constituyendo el primer eslabón de las cadenas tróficas de los seres vivos.

Referencias

• – Jensen, W.; Salisbury, F. (1994)
• – Lindorf, H.; de Parisca, L.; Rodriguez, P. (1999)
• – Ocampo, N. (2014)
• – Perez, E.; Carril, U. (2009)
• – Reinoso, H.; Tordable, M.; Groso, M. (2005)
• – Ilustración: VanhRivera/CC BY-SA 4.0