Etapas de la Fotosíntesis: Un análisis completo

Fotosíntesis: Fase Luminosa y Ciclo de Calvin

Fase Luminosa

La fase luminosa es la primera etapa de la fotosíntesis y convierte la energía solar en energía química. La luz es absorbida por los fotosistemas, ubicados en los cloroplastos. Se denomina fase luminosa, ya que, al utilizar la energía lumínica, solo puede llevarse a cabo en condiciones de luz.

El fotosistema I y el fotosistema II son los encargados de captar la luz y de emplear su energía para impulsar el transporte de electrones a través de una cadena de receptores. Esta energía se va transportando entre diferentes moléculas de clorofila, hasta lograr sintetizar ATP y NADPH. Ambos compuestos son necesarios para la siguiente fase o ciclo de Calvin.

Existen dos variantes de la fosforilación: acíclica y cíclica, según el tránsito que sigan los electrones a través de los dos fotosistemas. En la fosforilación cíclica, interviene solo el fotosistema I, y solo se sintetiza ATP, mientras que en la acíclica, intervienen ambos fotosistemas, y logramos producir ATP, NADPH y se libera una molécula de oxígeno (por la oxidación de una molécula de agua).

Fase Oscura: Ciclo de Calvin. Fijación y Reducción de CO2

En la fase oscura o Ciclo de Calvin, la ribulosa bifosfato se suma al CO2 presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente hidratos de carbono o azúcares.

Fases:

• Fijación: La primera enzima que interviene en el ciclo de Calvin se denomina Rubisco, y fija 3 átomos de CO2 atmosférico, uniéndolos a 3 unidades de ribulosa bifosfato. El resultado de tal unión son 6 moléculas de 3-fosfoglicerato.
• Reducción: La molécula anterior se transforma en 1,3-bifosfoglicerato por la acción de 6 unidades de ATP (generado en la fase luminosa), y dicho compuesto se transforma en G3P por acción de 6 unidades de NADPH. Una de estas dos moléculas de G3P pasa a las vías metabólicas de la planta para producir compuestos superiores como la glucosa.
• Regeneración: Finalmente, la adición de fosforo mediante 3 ATP acaba generando una nueva molécula de ribulosa-1,5-bifosfato, que desencadenará el proceso de nuevo.

Eficiencia en el uso del agua en plantas C4 vs. C3

¿A qué se debe que en un mismo contexto ambiental, la eficiencia en el uso del agua de las plantas C4 sea mayor que la de las plantas C3? Razonar la respuesta con un enfoque cuantitativo, utilizando ecuaciones de biofísica ambiental.

La eficiencia en el uso del agua (EUA) es mayor en las plantas C4 gracias a que tienen una ruta fotosintética alternativa, en la cual el CO2 se fija por la enzima fosfoenolpiruvato (PEP). Este CO2 se convierte en malato y aspartato que pasarán a las células de la vaina, donde se transformarán en CO2 que sigue el ciclo de Calvin. La fotorrespiración es inexistente o muy pequeña en estas plantas porque la alta concentración de CO2 en las células de la vaina impide la fotorrespiración. La planta consigue una EUA mayor porque se fija más carbono por molécula de agua empleada, a pesar de que el gasto energético sea también mayor.