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.
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Imagen en Wikimedia Commons modificada de Miguel Sierra bajo CC
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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:
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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.
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Imagen en Proyecto Biosfera bajo CC
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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.