La fotosíntesis

La palabra fotosíntesis se puede separar para hacer dos palabras más pequeñas: “foto” que significa luz y “Síntesis” que significa juntar

Las plantas necesitan alimentos, pero no tienen que esperar a las personas o a los animales para mantenerlos. La mayoría de las plantas son capaces de hacer su propio alimento cuando lo necesitan. Esto se hace usando luz y el proceso se llama fotosíntesis.

Fotosíntesis-el-proseso-

Las plantas se llaman autótrofos porque pueden usar la energía de la luz para sintetizar, o hacer, su propia fuente de alimento. Muchas personas creen que están “alimentando” a una planta cuando la ponen en la tierra, la riegan, o la colocan afuera en el Sol, pero ninguna de estas cosas es considerada comida.

Más bien, las plantas usan la luz solar, el agua y los gases en el aire para producir glucosa, que es una forma de azúcar que las plantas necesitan para sobrevivir. Este proceso se llama fotosíntesis y lo realizan todas las plantas, algas e incluso algunos microorganismos.

Para realizar la fotosíntesis, las plantas necesitan:

  • dióxido de carbono
  • agua
  • luz solar

Las plantas producen por fotosíntesis:

  • glucosa
  • oxígeno

El aparato fotosintético

Los siguientes son componentes celulares esenciales para la fotosíntesis.

Pigmentos

Los pigmentos son moléculas que confieren color a las plantas, algas y bacterias, pero también son responsables de atrapar eficazmente la luz solar. Pigmentos de diferentes colores absorben diferentes longitudes de onda de luz. A continuación se presentan los tres grupos principales.

Clorofilas

Estos pigmentos de color verde son capaces de atrapar la luz azul y roja. Las clorofilas tienen tres subtipos, denominadas clorofila a, clorofila b y clorofila c. La clorofila a se encuentra en todas las plantas fotosintetizadoras. También existe una variante bacteriana llamada bacterioclorofila, que absorbe la luz infrarroja. Este pigmento se observa principalmente en las bacterias púrpuras y verdes, que realizan la fotosíntesis anoxigenética.

Carotenoides

Estos pigmentos de color rojo, naranja o amarillo absorben la luz verde azulada. Ejemplos de carotenoides son la xantofilia (amarilla) y el caroteno (naranja) de los cuales las zanahorias obtienen su color.

Ficobilinas

Estos pigmentos rojos o azules absorben longitudes de onda de luz que no son tan bien absorbidas por las clorofilas y los carotenoides. Se observan en cianobacterias y algas rojas.

Plastidos

Los organismos eucariotas fotosintéticos contienen orgánulos llamados plastidos en su citoplasma. Los plastidos de doble membrana en plantas y algas se denominan plastidos primarios, mientras que la variedad de múltiples membranas que se encuentra en el plancton se denomina plastidos secundarios. Estos orgánulos generalmente contienen pigmentos o pueden almacenar nutrientes. Los leucoplastos incoloros y no pigmentados almacenan grasas y almidón, mientras que los cromoplastos contienen carotenoides y los cloroplastos contienen clorofila.

La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos, específicamente en las regiones grana y estroma. La grana es la parte más interna de los organelos; una colección de membranas en forma de disco, apiladas en columnas como placas. Los discos individuales se llaman tiroides. Es aquí donde se produce la transferencia de electrones. Los espacios vacíos entre columnas de grana constituyen el estroma.

Los cloroplastos son similares a las mitocondrias en que tienen su propio genoma, o colección de genes, contenidos en el ADN circular. Estos genes codifican proteínas esenciales para los organelos y la fotosíntesis. Al igual que las mitocondrias, también se cree que los cloroplastos se originaron a partir de células bacterianas primitivas a través del proceso de endosimbiosis.

Antenas

Las moléculas de pigmento se asocian con las proteínas, lo que les permite la flexibilidad de moverse hacia la luz y entre sí. Una gran colección de 100 a 5.000 moléculas de pigmento constituyen “antenas”. Estas estructuras capturan efectivamente la energía de la luz del sol, en forma de fotones. En última instancia, la energía de la luz debe transferirse a un complejo de pigmento-proteína que puede convertirla en energía química, en forma de electrones. En las plantas, por ejemplo, la energía de la luz se transfiere a los pigmentos de clorofila. La conversión a energía química se logra cuando un pigmento de clorofila expulsa un electrón, que luego puede pasar a un recipiente apropiado.

Centros de reacción

Los pigmentos y proteínas que convierten la energía de la luz en energía química e inician el proceso de transferencia de electrones se conocen como centros de reacción.

El proceso de fotosíntesis paso a paso

Por definición, la fotosíntesis es un proceso por el cual los fotoautotrófos convierten la energía derivada del Sol en energía química utilizable. La luz, el agua, la clorofila y el dióxido de carbono son los requisitos básicos para este proceso.

Paso 1

El dióxido de carbono en la atmósfera entra en la hoja de la planta a través de los estomas, es decir, poros epidérmicos diminutos en las hojas y el tallo de las plantas que facilitan la transferencia de varios gases y vapor de agua.

Paso 2

El agua entra en las hojas, principalmente a través de las raíces. Estas raíces están especialmente diseñadas para extraer el agua subterránea y transportarla a las hojas a través del tallo.

Paso 3

A medida que la luz solar cae sobre la superficie de la hoja, la clorofila, es decir, el pigmento verde presente en la hoja de la planta, atrapa la energía en ella. Curiosamente, el color verde de la hoja también se atribuye a la presencia de clorofila.

Paso 4

Entonces el hidrógeno y el oxígeno se producen convirtiendo el agua usando la energía derivada del Sol. El hidrógeno se combina con el dióxido de carbono para producir alimentos para la planta, mientras que el oxígeno se libera a través de los estomas. De manera similar, incluso las algas y las bacterias utilizan dióxido de carbono e hidrógeno para preparar los alimentos, mientras que el oxígeno se libera como producto de desecho.

Los electrones de las moléculas de clorofila y los protones de las moléculas de agua facilitan las reacciones químicas en la célula. Estas reacciones producen ATP (adenosina trifosfato), que proporciona energía para las reacciones celulares, y NADP (nicotinamida adenina dinucleótido difosfato), esencial en el metabolismo de la planta.

Conclusiones finales

Todo el proceso puede explicarse por una sola fórmula química.
6CO2 +12H2O + luz solar → C6H12O6 + 6O2+ 6H2O

fotosíntesis-fórmula-química

Mientras que nosotros absorbemos oxígeno y liberamos dióxido de carbono para producir energía, las plantas absorben dióxido de carbono y liberamos oxígeno para producir energía.

La fotosíntesis tiene varios beneficios, no sólo para las plantas, sino también para los seres humanos y los animales. La energía química almacenada en las plantas se transfiere a los animales y a los seres humanos cuando consumen materia vegetal.

También ayuda a mantener un nivel normal de oxígeno y dióxido de carbono en la atmósfera. Casi todo el oxígeno presente en la atmósfera puede atribuirse a este proceso, lo que también significa que la respiración y la fotosíntesis van de la mano.

Referencias

La fotosíntesis
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