Fotosíntesis: fase luminosa, ciclo de Calvin y factores que la limitan

Tipos de Nutrición Celular

• Autótrofos: Producen su propio alimento.
• Heterótrofos: Consumen alimento de otras fuentes.

Definición de Fotosíntesis

• Proceso mediante el cual organismos con clorofila (plantas, algas, cianobacterias) capturan energía lumínica y la transforman en energía química (ATP y Glucosa).

Localización Celular

En plantas y algas eucariotas, la fotosíntesis se lleva a cabo en el cloroplasto. Este orgánulo presenta una serie de membranas internas denominadas tilacoides.

Los tilacoides contienen los pigmentos fotosintéticos (principalmente clorofila) y las proteínas necesarias para captar la energía de la luz.

Etapas de la Fotosíntesis

• Reacciones dependientes de la luz (Fase Luminosa) y reacciones independientes de la luz (Ciclo de Calvin).

Factores Limitantes de la Velocidad

• La velocidad de la primera etapa (Fase Luminosa) aumenta con la intensidad luminosa, pero es menos sensible a la temperatura.
• En la segunda etapa (Ciclo de Calvin), la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.

I. Fase Luminosa (Reacciones Dependientes de la Luz)

1. En esta etapa, que ocurre en los tilacoides, se obtiene ATP, NADPH y se libera oxígeno.
2. Requiere de dos complejos proteicos clave: el Fotosistema I y el Fotosistema II.

Fotosistema II (PSII)

• Utiliza la energía del sol para excitar electrones y bombear iones H⁺.
• Los electrones perdidos son reemplazados por la fotólisis del agua, proceso que libera oxígeno (O₂).

Fotosistema I (PSI)

• Recarga los electrones provenientes del PSII.
• Estos electrones de alta energía se utilizan para generar NADPH (a partir de NADP⁺).
• El NADPH es un transportador de energía crucial para las reacciones oscuras.

II. Ciclo de Calvin (Reacciones Independientes de la Luz)

Este proceso se lleva a cabo en el estroma del cloroplasto y utiliza la energía química generada en la fase luminosa.

1. Se usa la energía del ATP y el poder reductor del NADPH para elaborar carbohidratos y almacenar energía.
2. El CO₂ atmosférico entra al estroma e ingresa al ciclo.

Fases del Ciclo de Calvin

1. Fijación del Carbono: Seis moléculas de CO₂ se unen a seis moléculas de 5 carbonos (Ribulosa-1,5-bifosfato o RuBP).
2. Reducción: Se producen doce moléculas de 3 carbonos (G3P).
3. Síntesis de Glucosa: Dos de estas doce moléculas de G3P salen del ciclo para producir glucosa o materia orgánica (lípidos, aminoácidos, etc.).
4. Regeneración: Las diez moléculas restantes regresan al ciclo para regenerar el RuBP y permitir que el proceso continúe.

Importancia Ecológica de la Fotosíntesis

Los organismos fotosintéticos utilizan el CO₂ de la atmósfera para transformarlo en glucosa y materia orgánica esencial. Este proceso no solo reduce el dióxido de carbono atmosférico, sino que también proporciona la base alimenticia y energética para la mayoría de los seres vivos en la Tierra.

Factores que Afectan la Tasa Fotosintética

• Los principales factores limitantes son la temperatura, la intensidad lumínica y la disponibilidad de agua.
• La temperatura óptima para la mayoría de las plantas se encuentra entre 0 °C y 35 °C.
• Algunas plantas (como los cactus) han desarrollado adaptaciones especializadas para evitar la pérdida excesiva de agua en ambientes áridos.