1.3. Fotosíntesis

CONCEPTO Y SIGNIFICADO BIOLÓGICO

La fotosíntesis es un proceso mediante el cual los organismos fotoautótrofos son capaces de transformar la energía de la luz solar en energía química (ATP y NADPH) y utilizarla para sintetizar compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos.

Cloroplasto
Imagen en Wikimedia Commons modificada de Miguel Sierra bajo CC

En las células eucariotas existen orgánulos especializados en este proceso: los cloroplastos. El trabajo en su interior se divide en dos fases:

  • Fase luminosa. En ella se utiliza la energía luminosa para obtener ATP y oxidar la molécula de agua descomponiéndola en hidrógeno y oxígeno. El primero se unirá al dióxido de carbono en la siguiente fase, reduciéndolo, y el oxígeno no tiene utilidad en el proceso y se libera al exterior.

    La molécula responsable de canalizar la energía luminosa e iniciar estas reacciones es la clorofila.
  • Fase oscura. En ella se utiliza el ATP e hidrógeno obtenido en la fase anterior para reducir la molécula de CO2 y así formar glucosa y la ecuación que la resume es:
Fotosíntesis

Este proceso es muy importante para el planeta porque:

  • Transforma la materia inorgánica en orgánica.
  • Convierte la energía luminosa en energía química
  • Libera oxígeno.
  • Consume dióxido de carbono. 
  • De ella procede la energía de los combustibles fósiles.

ETAPAS

Para realizar la fotosíntesis necesitamos CO2 atmosférico que entrará en la célula a través de los estomas de la hoja, agua que asciende desde la raíz y energía solar, que es captada por unos pigmentos, principalmente la clorofila, presentes en la membrana tilacoidal. La fotosíntesis se realiza en dos fases:

1. Fase luminosa

Es la primera fase, en ella se genera ATP y, poder reductor, NADPH y tiene lugar en la membrana de los tilacoides. Se llama luminosa o clara porque se necesita la luz para realizarla.

Los responsables de esta fase son los fotosistemas (complejos de proteínas transmembranosas que incluyen pigmentos fotosintéticos lipídicos como las clorofilas y los carotenoides); los sistemas de transporte electrónico y las ATP sintasas (trabajan de forma similar a como lo hacen en la respiración mitocondrial).

Los procesos más importantes que suceden son:

  • la fotólisis del agua, es decir, la ruptura de la molécula de agua porque aporta dos electrones y dos protones. Esta ruptura supone la liberación de oxígeno como desecho y de electrones y protones que se emplearán para formar ATP y NADPH en los siguientes procesos. 
  • la fotofosforilación del ADP, en la que gracias a la acumulación de protones en el interior del tilacoide, la ATP sintetasa crea ATP.
  • la fotorreducción del NADP+, que al recibir dos electrones pasa a ser NADPH.

Fase luminosa
Imagen en Proyecto Biosfera bajo CC
2. Fase oscura:

En ella el NADPH y el ATP, fabricados en la fase anterior, se emplean para fabricar glucosa a partir del CO2 atmosférico. Esta fase ocurre en el estroma mediante el ciclo de Calvin. Aunque se llame oscura, ocurre con y sin luz. Consume energía.

Si te fijas en la imagen inferior verás como el CO2 se va incorporando a este ciclo para formar materia orgánica.

Ciclo de Calvin
Imagen en Wikimedia Commons de Mike Jones bajo CC