La fotosíntesis es el nombre que se le da al conjunto de reacciones bioquímicas que transforman el dióxido de carbono y el agua en azúcar, glucosa y oxígeno. Siga leyendo para obtener más información sobre este concepto fascinante y esencial.
La glucosa no es solo comida.
Si bien el azúcar glucosa se usa para obtener energía, también tiene otros propósitos. Por ejemplo, las plantas usan la glucosa como un componente básico para producir almidón para el almacenamiento de energía a largo plazo y celulosa para construir estructuras.
Las hojas son verdes debido a la clorofila.
La molécula más común utilizada para la fotosíntesis es la clorofila . Las plantas son verdes porque sus células contienen abundante clorofila. La clorofila absorbe la energía solar que impulsa la reacción entre el dióxido de carbono y el agua. El pigmento parece verde porque absorbe longitudes de onda de luz azul y roja, reflejando el verde.
La clorofila no es el único pigmento fotosintético.
La clorofila no es una sola molécula de pigmento, sino una familia de moléculas relacionadas que comparten una estructura similar. Hay otras moléculas de pigmento que absorben / reflejan diferentes longitudes de onda de luz.
Las plantas parecen verdes porque su pigmento más abundante es la clorofila, pero a veces se pueden ver las otras moléculas. En otoño, las hojas producen menos clorofila en preparación para el invierno. A medida que disminuye la producción de clorofila, las hojas cambian de color . Puede ver los colores rojo, morado y dorado de otros pigmentos fotosintéticos. Las algas también suelen mostrar los otros colores.
Las plantas realizan la fotosíntesis en orgánulos llamados cloroplastos.
Las células eucariotas , como las de las plantas, contienen estructuras especializadas encerradas en membranas llamadas orgánulos. Los cloroplastos y las mitocondrias son dos ejemplos de orgánulos . Ambos orgánulos están involucrados en la producción de energía.
Las mitocondrias realizan la respiración celular aeróbica, que utiliza oxígeno para producir trifosfato de adenosina (ATP). La ruptura de uno o más grupos fosfato de la molécula libera energía en una forma que las células vegetales y animales pueden utilizar.
Los cloroplastos contienen clorofila, que se usa en la fotosíntesis para producir glucosa. Un cloroplasto contiene estructuras llamadas grana y estroma. Grana se parece a una pila de panqueques. Colectivamente, los grana forman una estructura llamada tilacoide . El grana y el tilacoide son los lugares donde ocurren las reacciones químicas dependientes de la luz (las que involucran a la clorofila). El líquido alrededor del grana se llama estroma. Aquí es donde ocurren las reacciones independientes de la luz. Las reacciones independientes de la luz a veces se denominan "reacciones oscuras", pero esto solo significa que no se requiere luz. Las reacciones pueden ocurrir en presencia de luz.
El número mágico es seis.
La glucosa es un azúcar simple, pero es una molécula grande en comparación con el dióxido de carbono o el agua. Se necesitan seis moléculas de dióxido de carbono y seis moléculas de agua para hacer una molécula de glucosa y seis moléculas de oxígeno. La ecuación química balanceada para la reacción general es:
6CO 2 (g) + 6H 2 O (l) → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 (g)
La fotosíntesis es el reverso de la respiración celular.
Tanto la fotosíntesis como la respiración celular producen moléculas que se utilizan para generar energía. Sin embargo, la fotosíntesis produce el azúcar glucosa, que es una molécula de almacenamiento de energía. La respiración celular toma el azúcar y lo convierte en una forma que tanto las plantas como los animales pueden usar.
La fotosíntesis requiere dióxido de carbono y agua para producir azúcar y oxígeno. La respiración celular utiliza oxígeno y azúcar para liberar energía, dióxido de carbono y agua.
Las plantas y otros organismos fotosintéticos realizan ambos conjuntos de reacciones. Durante el día, la mayoría de las plantas toman dióxido de carbono y liberan oxígeno. Durante el día y la noche, las plantas usan oxígeno para liberar la energía del azúcar y liberar dióxido de carbono. En las plantas, estas reacciones no son iguales. Las plantas verdes liberan mucho más oxígeno del que utilizan. De hecho, son responsables de la atmósfera respirable de la Tierra.
Las plantas no son los únicos organismos que realizan la fotosíntesis.
Los organismos que utilizan la luz para obtener la energía necesaria para elaborar sus propios alimentos se denominan productores . Por el contrario, los consumidores son criaturas que se comen a los productores para obtener energía. Si bien las plantas son los productores más conocidos, las algas, las cianobacterias y algunos protistas también producen azúcar a través de la fotosíntesis.
La mayoría de la gente sabe que las algas y algunos organismos unicelulares son fotosintéticos, pero ¿sabías que algunos animales multicelulares también lo son ? Algunos consumidores realizan la fotosíntesis como fuente de energía secundaria. Por ejemplo, una especie de babosa marina ( Elysia chlorotica ) roba orgánulos fotosintéticos cloroplastos de las algas y los coloca en sus propias células. La salamandra manchada ( Ambystoma maculatum ) tiene una relación simbiótica con las algas, utilizando el oxígeno extra para suministrar mitocondrias. El avispón oriental (Vespa orientalis) utiliza el pigmento xantoperina para convertir la luz en electricidad, que utiliza como una especie de célula solar para impulsar la actividad nocturna.
Hay más de una forma de fotosíntesis.
La reacción general describe la entrada y salida de la fotosíntesis, pero las plantas usan diferentes conjuntos de reacciones para lograr este resultado. Todas las plantas utilizan dos vías generales: reacciones a la luz y reacciones a la oscuridad ( ciclo de Calvin ).
La fotosíntesis "normal" o C 3 ocurre cuando las plantas tienen mucha agua disponible. Este conjunto de reacciones utiliza la enzima RuBP carboxilasa para reaccionar con el dióxido de carbono. El proceso es muy eficiente porque las reacciones de luz y oscuridad pueden ocurrir simultáneamente en una célula vegetal.
En la fotosíntesis C 4 , se usa la enzima PEP carboxilasa en lugar de RuBP carboxilasa. Esta enzima es útil cuando el agua escasea, pero no todas las reacciones fotosintéticas pueden tener lugar en las mismas células.
En el metabolismo del ácido casuláceo o fotosíntesis CAM , el dióxido de carbono solo se lleva a las plantas por la noche, donde se almacena en vacuolas para ser procesado durante el día. La fotosíntesis CAM ayuda a las plantas a conservar agua porque los estomas de las hojas solo se abren por la noche, cuando hace más frío y hay más humedad. La desventaja es que la planta solo puede producir glucosa a partir del dióxido de carbono almacenado. Debido a que se produce menos glucosa, las plantas del desierto que utilizan la fotosíntesis CAM tienden a crecer muy lentamente.
Las plantas están diseñadas para la fotosíntesis.
Las plantas son magos en lo que respecta a la fotosíntesis. Toda su estructura está construida para soportar el proceso. Las raíces de la planta están diseñadas para absorber agua, que luego es transportada por un tejido vascular especial llamado xilema, por lo que puede estar disponible en el tallo y las hojas fotosintéticas. Las hojas contienen poros especiales llamados estomas que controlan el intercambio de gases y limitan la pérdida de agua. Las hojas pueden tener una capa cerosa para minimizar la pérdida de agua. Algunas plantas tienen espinas para promover la condensación del agua.
La fotosíntesis hace que el planeta sea habitable.
La mayoría de las personas saben que la fotosíntesis libera el oxígeno que los animales necesitan para vivir, pero el otro componente importante de la reacción es la fijación de carbono. Los organismos fotosintéticos eliminan el dióxido de carbono del aire. El dióxido de carbono se transforma en otros compuestos orgánicos que sustentan la vida. Mientras que los animales exhalan dióxido de carbono, los árboles y las algas actúan como sumideros de carbono, manteniendo la mayor parte del elemento fuera del aire.
Conclusiones clave de la fotosíntesis
- La fotosíntesis se refiere a un conjunto de reacciones químicas en las que la energía del sol transforma el dióxido de carbono y el agua en glucosa y oxígeno.
- La luz solar es aprovechada con mayor frecuencia por la clorofila, que es verde porque refleja la luz verde. Sin embargo, hay otros pigmentos que también funcionan.
- Las plantas, las algas, las cianobacterias y algunos protistas realizan la fotosíntesis. Algunos animales también son fotosintéticos.
- La fotosíntesis puede ser la reacción química más importante del planeta porque libera oxígeno y atrapa carbono.