LA FOTOSINTESIS:
Es la
conversión de materia inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que
aporta la luz. En este proceso la energía luminosa se transforma en energía
química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la
que queda almacenada esa energía química. Con posterioridad, el ATP se usa para
sintetizar moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Además, se debe de tener
en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a
la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en
el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica
(imprescindible para la constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y
la materia inorgánica. De hecho, cada año los organismos fotosintetizadores
fijan en forma de materia orgánica en torno a 100.000 millones de toneladas de
carbono.1 2
Los orgánulos citoplasmáticos encargados de la realización
de la fotosíntesis son los cloroplastos, unas estructuras polimorfas y de color
verde (esta coloración es debida a la presencia del pigmento clorofila) propias
de las células vegetales. En el interior de estos orgánulos se halla una cámara
que contiene un medio interno llamado estroma, que alberga diversos
componentes, entre los que cabe destacar enzimas encargadas de la
transformación del dióxido de carbono en materia orgánica y unos sáculos
aplastados denominados tilacoides o lamelas, cuya membrana contiene pigmentos
fotosintéticos. En términos medios, una célula foliar tiene entre cincuenta y
sesenta cloroplastos en su interior.
FORMULA MOLECULAR
6CO2+6H2O ----->luz-clorofila---> C6H12O6+O2
Fase luminosa o fotoquímica
La energía luminosa que absorbe la clorofila se transmite
a los electrones externos de la molécula, los cuales escapan de la misma y
producen una especie de corriente eléctrica en el interior del cloroplasto al
incorporarse a la cadena de transporte de electrones. Esta energía puede ser
empleada en la síntesis de ATP mediante la fotofosforilación, y en la síntesis
de NADPH. Ambos compuestos son necesarios para la siguiente fase o Ciclo de
Calvin, donde se sintetizarán los primeros azúcares que servirán para la
producción de sacarosa y almidón. Los electrones que ceden las clorofilas son
repuestos mediante la oxidación del H2O, proceso en el cual se genera el O2 que
las plantas liberan a la atmósfera.
Existen dos variantes de fotofosforilación: acíclica y
cíclica, según el tránsito que sigan los electrones a través de los
fotosistemas. Las consecuencias de seguir un tipo u otro estriban
principalmente en la producción o no de NADPH y en la liberación o no de O2.
Fase luminosa cíclica
(Fotofosforilación anoxigénica)
En la fase luminosa o fotoquímica cíclica interviene de
forma exclusiva el fotosistema I, generándose un flujo o ciclo de electrones
que en cada vuelta da lugar a síntesis de ATP. Al no intervenir el fotosistema
II, no hay fotólisis del agua y, por ende, no se produce la reducción del NADP+
ni se desprende oxígeno (anoxigénica). Únicamente se obtiene ATP.
El objetivo que tiene la fase cíclica tratada es el de
subsanar el déficit de ATP obtenido en la fase acíclica para poder afrontar la
fase oscura posterior.
Fase oscura o biosintética
En la fase oscura, que tiene lugar en la matriz o estroma de
los cloroplastos, tanto la energía en forma de ATP como el NADPH que se obtuvo
en la fase fotoquímica se usa para sintetizar materia orgánica por medio de
sustancias inorgánicas. La fuente de carbono empleada es el dióxido de carbono,
mientras que como fuente de nitrógeno se utilizan los nitratos y nitritos, y
como fuente de azufre, los sulfatos. Esta fase se llama oscura, no porque
ocurra de noche, sino porque no requiere de energía solar para poder concretarse.
FOTOLISIS
La fotólisis es la ruptura de enlaces químicos por causa de
energía radiante. Se llama fotólisis o fotolisis, fotodisociación, o
fotodescomposición a la disociación de moléculas orgánicas complejas por efecto
de la luz, y se define como la interacción de uno o más fotones con una
molécula objetivo. Es el proceso en el que se basa la fotosíntesis. La
fotodisociación no está limitada al espectro visible.
FOSFORILACIÓN
La fosforilación es la adición de un grupo fosfato
inorgánico a cualquier otra molécula. Su papel predominante en la bioquímica lo
convierte en un importante objeto de investigación sobre todo en la
fosforilación de proteínas y de fructosa. En el metabolismo, la fosforilación
es el mecanismo básico de transporte de energía desde los lugares donde se
produce hasta los lugares donde se necesita. Asimismo, es uno de los
principales mecanismos de regulación de la actividad de proteínas en general y
de las enzimas en particular.
IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS
La importancia de la fotosíntesis para la supervivencia de
todos los seres vivos se advierte en la capacidad de este proceso para
convertir una fuente de energía renovable y limpia, como la luz, en energía
química útil para los mecanismos biológicos de todas las formas de vida.
La fotosíntesis sólo es efectuada por un reducido grupo de
organismos, entre los que sobresalen las plantas superiores. Sin embargo, se ha
informado que muchas bacterias, algunos hongos y ciertos microorganismos del reino
de las Móneras tienen la maquinaria bioquímica necesaria para dar lugar a este
proceso. Si bien se trata de una concatenación de pasos enzimáticos de
asombrosa complejidad, la fotosíntesis puede resumirse en unas pocas etapas. El
dato fundamental es la captación de la energía luminosa procedente del Sol por
medio de una serie de pigmentos, de los cuales se destaca en particular la
clorofila. Esta molécula contiene un átomo de magnesio ubicado de modo tal que
los fotones solares son captados en pequeñas organelas presentes en las células
vegetales, que se denominan cloroplástos. Esos fotones aportan la energía
necesaria para que las plantas conviertan 2 moléculas inorgánicas (el dióxido
de carbono producido como desecho de la respiración y el agua que obtienen el
medio ambiente a través de las raíces) en moléculas orgánicas, de las cuales la
más habitual es la glucosa. Como consecuencia de este fenómeno, se libera
además oxígeno molecular. De modo sinóptico, el conjunto de estas reacciones se
sintetiza en esta ecuación:
6 CO2 (dióxido de carbono) + 6 H2O (agua) + luz = C6H12O6
(glucosa) + 6 O2 (oxígeno)
fases de la fotosintesis: