Fotosíntesis: Mecanismos de Producción de Energía y Materia Orgánica
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La Fotosíntesis: Un Proceso Vital para la Vida
La intervención de los dos fotosistemas, cada uno de los cuales capta fotones de luz, es fundamental para generar una molécula de NADPH+H⁺. Este proceso libera una cierta cantidad de energía que se utilizará para formar ATP mediante un proceso de fotofosforilación.
La reacción global de todo el proceso fotosintético se puede resumir como:
H₂O + NADP⁺ + ADP + Pi → ½ O₂ + NADPH+H⁺ + ATP
Fase Luminosa: Generación de Energía y Poder Reductor
Durante la fase luminosa, la energía lumínica es convertida en energía química (ATP) y poder reductor (NADPH+H⁺), esenciales para la siguiente etapa.
Fotofosforilación Cíclica
Además del flujo no cíclico de electrones (e⁻), existe otra ruta alternativa de transporte cíclico de electrones, en la que interviene solo el Fotosistema I (PSI). El proceso es cíclico porque los electrones (e⁻) perdidos por la clorofila a del PSI regresan de nuevo a la clorofila.
La finalidad de este proceso es generar el ATP necesario para la fase oscura, donde son necesarias 3 moléculas de ATP por cada 2 moléculas de poder reductor (NADPH+H⁺). En esta fase solo se obtiene ATP; no interviene agua, no se forma poder reductor ni se libera oxígeno.
Fase Oscura: Síntesis de Materia Orgánica
La fase oscura utiliza la energía química (ATP) y el poder reductor (NADPH+H⁺) obtenidos durante la fase luminosa para sintetizar materia orgánica a partir de moléculas inorgánicas. El proceso más importante de la fase oscura es la fijación de carbono (C), a partir del CO₂ atmosférico, formándose en primer lugar glúcidos sencillos de los que derivarán el resto de los compuestos orgánicos.
El Ciclo de Calvin
La fijación de CO₂ se da en la mayoría de las plantas a través de una secuencia cíclica de reacciones conocida como Ciclo de Calvin. Se diferencian tres etapas principales:
Fijación de CO₂
Mediante la enzima Rubisco (ribulosa-1,5-bifosfato carboxilasa/oxigenasa) se produce la fijación del CO₂. Es decir, el CO₂ se une a la ribulosa-1,5-bifosfato (RuBP), formándose dos moléculas de 3-fosfoglicerato.
Reducción del CO₂
En esta etapa se consume energía (ATP) y poder reductor (NADPH+H⁺) procedentes de la fase luminosa. El proceso tiene lugar en dos sub-etapas:
- Fosforilación del 3-fosfoglicerato: Por acción del ATP, se obtiene 1,3-bifosfoglicerato.
- Reducción a gliceraldehído: Con intervención del NADPH+H⁺, se obtiene gliceraldehído-3-fosfato.
Estas moléculas de gliceraldehído-3-fosfato tendrán dos funciones cruciales: regenerar la ribulosa-1,5-bifosfato empleada para la fijación del CO₂ y servir de precursores para la síntesis de glucosa, otros glúcidos, glicerina, ácidos grasos o aminoácidos.
Regeneración de la Ribulosa-1,5-bifosfato
En esta etapa se regenera la ribulosa-1,5-bifosfato consumida para que pueda continuar el proceso, cerrando así el Ciclo de Calvin.
Factores que Influyen en la Fotosíntesis
El rendimiento fotosintético puede verse afectado por diversas condiciones ambientales:
- Concentración de CO₂: A mayor concentración de CO₂, mayor rendimiento de la fotosíntesis, hasta un punto de saturación.
- Concentración de O₂: A mayor concentración de O₂, menor rendimiento, debido a la fotorrespiración.
- Humedad: La humedad favorece el rendimiento, ya que la escasez de agua puede cerrar los estomas y limitar la entrada de CO₂.
- Temperatura: A mayor temperatura, mayor rendimiento (hasta un límite óptimo, generalmente entre 20-35°C), pero temperaturas extremas pueden desnaturalizar las enzimas.
- Intensidad Luminosa: A mayor intensidad luminosa, mayor rendimiento (hasta un punto de saturación, donde la maquinaria fotosintética ya opera a su máxima capacidad).