La Fotosíntesis: El Proceso Vital para la Vida en la Tierra

La Incorporación de los Gases

Las plantas necesitan incorporar O₂ como todos los organismos aerobios para obtener energía en la respiración y también CO₂, puesto que es una de las moléculas necesarias para la fotosíntesis.

Las plantas absorben ambos gases de la atmósfera mediante tres tipos de estructuras:

• Pelos radicales: Situados en la raíz y especializados en captar los gases que se encuentran disueltos en el agua del suelo.
• Lenticelas: Orificios de los tallos leñosos que permiten la penetración de los gases.
• Estomas: Estructuras de la epidermis especializadas en el intercambio de gases. Por ellos entra el CO₂, necesario para la fotosíntesis, y se libera el O₂ producido en ella.

Un estoma está formado por dos células oclusivas que se hinchan o deshinchan dejando pasar o no los gases a través del ostiolo. La turgencia de las células oclusivas se debe a la entrada de agua en sus células adyacentes, tras lo cual el estoma se abre.

La apertura y el cierre de los estomas en función de las necesidades fisiológicas de la planta están regulados por combinaciones de distintos factores ambientales, entre los que se pueden destacar:

Cambios en la Concentración de Iones Potasio

El factor más influyente. Al entrar K⁺ en las células oclusivas, estas se vuelven hipertónicas respecto a las células adyacentes y, como consecuencia, absorben agua por ósmosis, aumenta su turgencia y el estoma se abre, permitiendo la entrada de gases.

Al salir iones K⁺ de las células oclusivas, estas se convierten en hipotónicas respecto a las adyacentes y, como consecuencia, las oclusivas pierden agua, se arrugan y el estoma se cierra, impidiendo la entrada y salida de gases.

Cambios en la Exposición a la Luz

La entrada de iones K⁺ se activa por la luz. Durante el día los estomas se abren y en la noche se produce el proceso contrario. Esto supone un ahorro para la planta porque sin luz las plantas no pueden llevar a cabo la fase luminosa de la fotosíntesis, durante la cual no se libera agua, sino que cierran los estomas para impedir su pérdida.

Altas Temperaturas

Provocan el cierre estomático para impedir pérdidas de agua. Este mecanismo lo desarrollan las plantas de climas áridos, cerrando sus estomas durante el día y abriéndolos durante la noche, momento en el cual captan todo el CO₂ que acumulan y utilizan de día en la fotosíntesis.

La Fotosíntesis

Es un proceso anabólico mediante el cual las plantas transforman la materia inorgánica en materia orgánica utilizando la energía luminosa. Es un proceso biosintético.

Su fórmula es: 6H₂O + 6CO₂ → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Importancia de la Fotosíntesis

Es un mecanismo fundamental para la vida en nuestro planeta por tres razones:

• Sintetiza materia orgánica: Utilizando como fuente de carbono el CO₂ atmosférico, que incorpora así a la materia viva e inicia las cadenas tróficas. Por eso, los organismos fotosintéticos se llaman productores. Los demás organismos necesitan que el carbono esté ya incorporado en compuestos orgánicos.
• Transforma la energía solar en energía química: Los demás organismos necesitan energía para vivir, pero solo la pueden utilizar en forma de energía química.
• Libera oxígeno a la atmósfera: Porque es un producto de la fotosíntesis. Todos los organismos del planeta consumen oxígeno y liberan CO₂ en el proceso de obtención de energía para vivir. La fotosíntesis es el único proceso que consume CO₂ y libera O₂, por lo que su importancia para el mantenimiento de la vida es decisiva.

Tiene lugar en los cloroplastos, orgánulos celulares cuyas moléculas, los pigmentos fotosintéticos o pigmentos fotorreceptores, son capaces de absorber la energía luminosa y pueden ser de dos tipos:

• Clorofilas a y b: De color verde, absorben longitudes de onda de los colores violeta, azul, naranja y rojo.
• Carotenoides: De colores que oscilan desde el amarillo al rojo oscuro, pasando por el marrón. Absorben longitudes de onda de colores violeta, azul y verde.

Las algas rojas y cianobacterias poseen pigmentos especiales capaces de absorber la escasa luz que atraviesa el agua profunda.

La eficacia de la fotosíntesis, es decir, la cantidad de materia orgánica formada por unidad de tiempo, se conoce midiendo la cantidad de CO₂ asimilado o bien la cantidad de O₂ liberado. Se ve influida por factores ambientales, entre los que destacan:

• Intensidad lumínica: A mayor intensidad de luz, mayor actividad fotosintética, pero hasta un límite en el que se estabiliza.
• Concentración de CO₂: Incrementa el rendimiento hasta un límite en que la planta ya no puede asimilar más.
• Temperatura: Si es muy baja, la fotosíntesis apenas se realiza. Al ir aumentando, la eficacia fotosintética también aumenta, pero si es excesiva la eficacia disminuye debido a la desnaturalización de las enzimas participantes en este proceso.

El Proceso Fotosintético

La fotosíntesis es un proceso que se puede dividir en dos fases según sea necesaria o no la luz solar. Cada una de estas fases se produce en una zona del cloroplasto y tiene una función diferente en la célula vegetal.

Fase Luminosa

Se da en presencia de luz. Es la primera fase de la fotosíntesis y tiene lugar en los tilacoides del interior de los grana contenidos en los cloroplastos.

1. Los pigmentos fotosintéticos (clorofilas y carotenos) captan la energía luminosa y se liberan electrones que van pasando de una molécula a otra, produciendo energía química en forma de ATP.
2. Se produce la fotólisis del agua.
3. Los H⁺ obtenidos en la fotólisis son recogidos por moléculas específicas transportadoras que tienen poder reductor.
4. El oxígeno producido en la fotólisis se libera a la atmósfera.

La energía y el poder reductor obtenidos en la fase luminosa se utilizan en la fase oscura.

Fase Oscura

No precisa la luz para realizarse, se da tanto de día como de noche. Es la segunda fase fotosintética y tiene lugar en el estroma del cloroplasto. En ella, el CO₂ captado de la atmósfera se va incorporando para formar moléculas de glucosa utilizando la energía en forma de ATP y el poder reductor procedentes de la fase luminosa. Este conjunto de reacciones se conoce como ciclo de Calvin.