La
fotosíntesis es un proceso en virtud del cual
los organismos con
clorofila, como las plantas verdes, las algas
y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman
en energía química.
Prácticamente toda la energía que consume la
vida de la
biósfera terrestre —la zona del planeta en la cual
hay vida— procede de la fotosíntesis.
La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie
de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la
temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes
de la luz.
La velocidad de la primera etapa, llamada
reacción lumínica,
aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites),
pero no con la temperatura. En la segunda etapa, llamada
reacción
en la oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro
de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.
Fase primaria o lumínica
La fase lumínica de la fotosíntesis es una etapa en la que se producen
reacciones químicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila.
La clorofila es un compuesto orgánico,
formado por moléculas que contienen átomos de carbono, de hidrógeno,
oxígeno, nitrógeno y magnesio.
Estos elementos se organizan en una
estructura especial: el átomo de magnesio se sitúa en el centro
rodeado de todos los demás átomos.
La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula
de agua (H
2O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O);
es decir, el enlace químico que mantiene unidos al hidrógeno y al oxígeno
de la molécula de agua, se rompe por efecto de la luz.
El proceso genera oxígeno gaseoso
que se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada
en moléculas especiales llamadas
ATP. En consecuencia, cada vez
que la luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso
descrito.
Fase secundaria u oscura
La fase oscura de la fotosíntesis
es una etapa en la que no se necesita la luz, aunque también se realiza
en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende directamente
de los productos obtenidos en la fase lumínica.
En esta fase, el hidrógeno formado
en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO
2)
presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos
orgánicos, principalmente
carbohidratos; es decir, compuestos cuyas
moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Dicho proceso se desencadena gracias
a una energía almacenada en moléculas de ATP que da como resultado
el carbohidrato llamado
glucosa (C6HI2O6),
un tipo de compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho.
Después de la
formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones químicas
que dan lugar a la formación de
almidón y varios carbohidratos más.
A partir de estos productos, la planta
elabora
lípidos y
proteínas necesarios para la formación del tejido
vegetal, lo que produce el crecimiento.
Cada uno de estos procesos no requiere
de la participación de luz ni de la clorofila, y por ende se realiza
durante el día y la noche. Por ejemplo, el almidón producido se
mezcla con el agua presente en las hojas y es absorbido por unos
tubitos minúsculos que existen en el tallo de la planta y, a través
de éstos, es transportado hasta la raíz donde se almacena. Este
almidón es utilizado para fabricar
celulosa, el principal constituyente
de la madera.
El resultado final, y el más trascendental, es que la planta guarda
en su interior la energía que proviene del Sol. Esta condición es la
razón de la existencia del mundo vegetal porque constituye la base
energética de los demás seres vivientes.
Por una parte,
las plantas son para los animales fuente de alimentación, y, por
otra, mantienen constante la cantidad necesaria de oxígeno en la
atmósfera permitiendo que los seres vivos puedan obtener así la
energía necesaria para sus actividades.
Si los químicos lograran reproducir la fotosíntesis por medios artificiales,
se abriría la posibilidad de capturar energía solar a gran escala. En
la actualidad se trabaja mucho en este tipo de investigación. Todavía
no se ha logrado sintetizar una molécula artificial que se mantenga polarizada
durante un tiempo suficiente para reaccionar de forma útil con otras moléculas,
pero las perspectivas son prometedoras.
Importancia biológica de
la fotosíntesis
La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico
más importante de la biósfera por varios motivos:
1. La
síntesis de materia orgánica a partir de la materia inorgánica se realiza fundamentalmente
mediante la fotosíntesis; luego irá pasando
de unos seres vivos a otros mediante las
cadenas tróficas,
para ser transformada en materia propia por los diferentes
seres vivos.
2. Produce la
transformación de la energía
luminosa en energía química, necesaria
y utilizada por los seres vivos
3. En la fotosíntesis se
libera oxígeno,
que será utilizado en la respiración aerobia
como oxidante.
4. La fotosíntesis fue causante del
cambio
producido en la atmósfera primitiva, que
era anaerobia y reductora.
5. De la fotosíntesis depende también
la
energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.
6. El equilibrio necesario entre seres
autótrofos y
heterótrofos no sería posible sin la
fotosíntesis.
Se puede concluir que la diversidad de la vida existente
en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis.
