La energía de la luz solar, el agua absorbida por las raíces y el dióxido de carbono de la atmósfera producen glucosa y oxígeno mediante la fotosíntesis
La fotosíntesis es el proceso por el que las plantas y algunos microorganismos fabrican sustancias como los carbohidratos. Es un proceso químico endotérmico (toma calor) que utiliza la luz solar para convertir el dióxido de carbono en azúcares. Los azúcares son utilizados por la célula como energía y para construir otros tipos de moléculas.
La fotosíntesis es muy importante para la vida en la Tierra. Las plantas verdes se construyen a sí mismas utilizando la fotosíntesis. Las algas, los protistas y algunas bacterias también la utilizan. Algunas excepciones son los organismos que obtienen directamente su energía de reacciones químicas; estos organismos se llaman quimioautótrofos.
La fotosíntesis puede ocurrir de diferentes maneras, pero hay algunas partes que son comunes.
6 CO2(g) + 6 H2O + fotones → C6H12O6(aq) + 6 O2(g) dióxido de carbono + agua + energía luminosa → glucosa + oxígeno El dióxido de carbono entra en la hoja a través de los estomas por Difusión desde la atmósfera. El agua es absorbida del suelo por las células ciliadas de la raíz, que tienen una mayor superficie para una mayor captación de agua.
La fotosíntesis se produce en los cloroplastos de las hojas (u otros tejidos verdes). Contienen clorofila, el pigmento verde que absorbe la energía de la luz. En las hojas, las células en empalizada tienen cloroplastos para captar la luz.
El oxígeno es un producto de desecho de la fotosíntesis: sale de la planta en la respiración. Todo el oxígeno de la atmósfera tiene su origen en las plantas (incluidos los microorganismos que hacen la fotosíntesis)
La glucosa se utiliza en la respiración (para liberar energía en las células). Se almacena en forma de almidón (que se vuelve a convertir en glucosa para la respiración en la oscuridad). La glucosa también puede convertirse en otros compuestos para el crecimiento y la reproducción, por ejemplo, celulosa, néctar, fructosa, aminoácidos y grasas.
Reacciones del proceso
Diagrama de un cloroplasto
La fotosíntesis tiene dos conjuntos principales de reacciones. Las reacciones dependientes de la luz necesitan luz para realizar trabajo; y las reacciones independientes de la luz, que no necesitan luz para realizar trabajo.
Reacciones dependientes de la luz
Página principal: Reacción dependiente de la luz
La energía de la luz del sol se utiliza para dividir las moléculas de agua (fotólisis). La luz solar incide en los cloroplastos de la planta. Esto hace que una enzima divida el agua. El agua, cuando se divide, da oxígeno, hidrógeno y electrones.
El hidrógeno, junto con los electrones energizados por la luz, convierte el NADP en NADPH que luego se utiliza en las reacciones independientes de la luz. El gas oxígeno se difunde fuera de la planta como producto de desecho de la fotosíntesis, y el ATP se sintetiza a partir del ADP y el fosfato inorgánico. Todo esto ocurre en la grana de los cloroplastos.
Reacción en la oscuridad
Página principal: Reacción independiente de la luz
Durante esta reacción, los azúcares se construyen utilizando el dióxido de carbono y los productos de las reacciones dependientes de la luz (ATP y NADPH) y varias otras sustancias químicas que se encuentran en la planta en el Ciclo de Calvin. Por lo tanto, la reacción independiente de la luz no puede ocurrir sin la reacción dependiente de la luz. El dióxido de carbono se difunde en la planta y junto con los productos químicos en el cloroplasto, el ATP y el NADPH, se produce la glucosa y, finalmente, se transporta alrededor de la planta por translocación.
Factores que afectan a la fotosíntesis
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Primera reproducción sexual
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Etiquetas naranja: edades de hielo conocidas.
Ver también: Cronología humana y Cronología de la naturaleza
Hay tres factores principales que afectan a la fotosíntesis:
- Intensidad de la luz
- Concentración de dióxido de carbono
- Temperatura
Intensidad de la luz
Si hay poca luz que incide sobre una planta, las reacciones dependientes de la luz no funcionarán eficazmente. Esto significa que la fotólisis (descomposición del agua por la luz) no se producirá rápidamente y, por lo tanto, se producirá poco NADPH y ATP. Esta escasez de NADPH y ATP conducirá a que las reacciones independientes de la luz no funcionen, ya que el NADPH y el ATP son necesarios para que las reacciones independientes de la luz funcionen.
La intensidad de la luz requerida se puede investigar fácilmente en una planta acuática como el pondweed. Se pueden contar las burbujas de oxígeno emitidas o medir su volumen. Cambiando la distancia entre la luz y la planta, se hace variar la intensidad de la luz. El cambio en la intensidad de la luz afectará al cambio en la tasa de fotosíntesis . Se puede utilizar iluminación artificial en la oscuridad para maximizar la tasa fotosintética.
Niveles de dióxido de carbono
El dióxido de carbono se utiliza en las reacciones independientes de la luz. Se combina con el NADPH y el ATP y otras sustancias químicas (como la ribulosa bifosfato) para formar glucosa. Por lo tanto, si no hay suficiente dióxido de carbono, entonces habrá una acumulación de NADPH y ATP y no se formará suficiente glucosa.
Temperatura
Hay muchas enzimas que trabajan en las reacciones fotosintéticas – como la enzima de la fotólisis. Todas las enzimas funcionan mejor a su temperatura óptima. Todas las reacciones dependientes e independientes de la luz se producen normalmente a temperaturas medias u óptimas. Las plantas tropicales tienen una temperatura óptima más alta que las plantas adaptadas a climas templados.
Cuando las temperaturas son demasiado bajas, hay poca energía cinética, por lo que la velocidad de reacción disminuye. Si las temperaturas son demasiado altas, las enzimas se desnaturalizan y la catálisis de la reacción de fotosíntesis se detiene.
Los invernaderos deben mantener una temperatura óptima para el funcionamiento normal de las plantas.
Evolución temprana
Los primeros organismos fotosintéticos probablemente evolucionaron al principio de la historia de la vida. Es posible que utilizaran agentes reductores como el hidrógeno o el sulfuro de hidrógeno como fuentes de electrones, en lugar de agua. Las cianobacterias aparecieron más tarde, y el exceso de oxígeno que produjeron contribuyó a la catástrofe del oxígeno. Esto hizo posible la evolución de la vida compleja.
Eficacia
Hoy en día, la tasa media de captación de energía por fotosíntesis a nivel mundial es de aproximadamente 130 teravatios, lo que supone unas seis veces más que la potencia actual utilizada por la civilización humana. Los organismos fotosintéticos también convierten alrededor de 100-115 mil millones de toneladas métricas de carbono en biomasa por año.
Páginas relacionadas
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Imágenes para niños
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Imagen compuesta que muestra la distribución global de la fotosíntesis, incluyendo el fitoplancton oceánico y la vegetación terrestre. El rojo oscuro y el azul-verde indican las regiones de alta actividad fotosintética en el océano y en la tierra, respectivamente.
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Células vegetales con cloroplastos visibles (de un musgo, Plagiomnium affine)
Retrato de Jan Baptist van Helmont por Mary Beale, c.1674
Melvin Calvin trabaja en su laboratorio de fotosíntesis.
La hoja es el lugar principal de la fotosíntesis en las plantas.
