La fotosíntesis es un proceso mediante el cual la energía solar se convierte en energía química para llevar a cabo la síntesis de compuestos orgánicos. La fotosíntesis es la principal responsable de la entrada de energía a la biosfera y es llevada a cabo por organismos llamados fotosintéticos, como las plantas y las algas .

A continuación, profundizaremos un poco más en este tema, presentando la forma en que se produce este proceso, sus etapas e importancia y haciendo una comparación con otro importante proceso de obtención de energía , la quimiosíntesis .

¿Qué es la fotosíntesis?

Es un proceso llevado a cabo por organismos autótrofos fotosintéticos , como plantas, algas y algunos procariotas. Estos organismos captan la luz solar, la convierten en energía química, que será utilizada para producir compuestos orgánicos , a base de agua y dióxido de carbono. Uno de los productos finales de este proceso es el oxígeno, que se libera al medio ambiente.

La fotosíntesis tiene lugar en dos pasos (descritos más adelante) en los cloroplastos , orgánulos presentes en las células de los organismos eucariotas fotosintéticos . Estos orgánulos almacenan pigmentos fotosintéticos , que son los encargados de absorber la luz. Entre estos diversos pigmentos, como las clorofilas, los carotenoides y las ficobilinas, la clorofila-a destaca como el principal, encontrándose en todos los organismos fotosintéticos.

Etapas de la fotosíntesis

La fotosíntesis tiene lugar en dos etapas denominadas: fase o reacción lumínica o fotoquímica y fase o reacción de fijación de carbono :

  • Luz o fase o reacción fotoquímica

Dos fotosistemas están involucrados en esta fase, el fotosistema I y el fotosistema II. En el primero, los pigmentos absorben longitudes de onda de 700 nm o más ; en el segundo, absorben longitudes de onda de 680 nm o menores. Los componentes de los dos fotosistemas son el complejo de antenas y el centro de reacción.

En el fotosistema II, las moléculas de pigmento en el complejo de antenas absorben la energía de la luz y los electrones energizados se transfieren de una molécula a otra hasta que alcanzan el centro de reacción. Allí , una de las moléculas de clorofila-a del par allí presente absorbe la energía, y uno de sus electrones es transferido a un aceptor de electrones . Estos electrones son sustituidos por otros procedentes de la fotólisis del agua.

La fotólisis del agua ocurre en el fotosistema II, por acción de una enzima, y ​​presenta como producto final del proceso: dos electrones, dos iones de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Los H + se liberan en el espacio tilacoidal, del cual serán eliminados en reacciones posteriores

El átomo de oxígeno liberado en este proceso será el responsable, junto con otro átomo de oxígeno liberado de otra molécula de agua, de la formación de O 2 . Los electrones fotoexcitados pasarán al fotosistema I a través de una cadena de transporte de electrones. El proceso de fotólisis del agua también liberará protones que serán bombardeados en la luz de los tilacoides, estimulando la síntesis de ATP .

Mientras que estas reacciones tienen lugar en el fotosistema II, en el fotosistema I las moléculas de pigmento transfieren energía luminosa al centro de reacción, energizando un electrón de uno de los pares de moléculas de clorofila-a. Este electrón se transferirá al aceptor de electrones primario.

El electrón del fotosistema II se recibe al final de la cadena de transporte de electrones. Estos serán transferidos a una segunda cadena de transporte a través de la proteína ferredoxina, el aceptor final de electrones. Luego, los electrones se transfieren a NADP+, reduciéndolos a NADPH, un proceso catalizado por la enzima NADP+ reductasa.

El fotosistema I puede actuar independientemente del fotosistema II en un proceso llamado flujo cíclico de electrones. Esto lo realizan, por ejemplo, algunas bacterias y produce ATP, sin embargo, no produce NADPH ni O 2 .

  • Fase o reacción de fijación de carbono

Ocurre a través de reacciones, realizadas en tres pasos, llamado Ciclo de Calvin , en el estroma del cloroplasto. En esta fase se utilizarán las moléculas de NADPH y ATP, producidas en la fase ligera para la producción de azúcares a partir de la reducción del carbono fijado.

El primer paso consiste en unir el carbono a un azúcar de cinco carbonos con dos grupos fosfato, conocido como ribulosa 1,5-bisfosfato , formando generalmente dos moléculas de 3-fosfoglicerato o ácido 3-fosfoglicérico (PGA).

En el segundo paso , se produce la reducción de 3-fosfoglicerato a gliceraldehído 3-fosfato o 3-fosfogliceraldehído (PGAL). En el tercer paso, cinco de las seis moléculas de gliceraldehído 3-fosfato formadas en el segundo se utilizan para regenerar tres moléculas de ribulosa 1,5-bisfosfato.

Importancia de la fotosíntesis

Como se ha dicho, la fotosíntesis es un proceso mediante el cual se producen moléculas orgánicas, a base de agua y dióxido de carbono, y que además presenta como producto final oxígeno, que es liberado al medio ambiente.

Por lo tanto, es un proceso esencial para la existencia de vida en la Tierra tal como la encontramos hoy, porque es a través de la fotosíntesis que se produce el oxígeno en el planeta, esencial para la supervivencia de la mayoría de los organismos.

Además, la fotosíntesis también se encarga de producir energía para prácticamente todos los seres vivos. Los organismos autótrofos fotosintéticos son la base de las cadenas alimentarias tanto terrestres como acuáticas . La energía presente en la materia orgánica producida por ellos se transmite a los heterótrofos a través de la cadena alimentaria .

Fotosíntesis y quimiosíntesis

La fotosíntesis es uno de los principales procesos de producción de materia orgánica , sin embargo, no es el único. Otra, realizada solo por algunos organismos, como algunas especies de bacterias , es la quimiosíntesis.

La quimiosíntesis utiliza la energía obtenida por la oxidación de moléculas inorgánicas —como el metano, el amoníaco, los nitritos o los sulfuros de hidrógeno— para llevar a cabo un conjunto de reacciones que darán lugar a la materia orgánica (glucosa) utilizada como fuente nutritiva para los autótrofos.

 

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