Fotosíntesis de las plantas

La fotosíntesis es básicamente un proceso que si bien, todos hemos escuchado de él, muchas personas no saben con exactitud en qué consiste dicho proceso.

Por ello, desde Agrodesguaces te invitamos a seguir leyendo y tomar nota de todo el contenido, pues hemos reunido todos los puntos que debes conocer para comprender mejor cómo funciona este proceso vital de las plantas. ¡Comencemos!

¿Qué es la fotosíntesis de las plantas?

La fotosíntesis es un proceso bioquímico por el cual las plantas, algas y bacterias fotosintéticas transforman materia inorgánica como el dióxido de carbono o el agua, en orgánica, como azúcares, utilizando la energía que proviene de la luz solar. Gracias a este mecanismo es como se nutren todos los organismos autótrofos que tienen clorofila, pigmento fundamental en la fotosíntesis.

Para que se dé la fotosíntesis, es necesaria la presencia de clorofila, pigmento sensible ante la luz solar, el cual les confiere a las plantas y las algas esa característica coloración verde. La clorofila se ubica en los cloroplastos, organelas celulares de varios tamaños que son parte de las células vegetales y, sobre todo, las células foliares de las hojas.

Los cloroplastos tienen un conjunto de proteínas y enzimas que le permiten desarrollar aquellas reacciones complejas que son parte del proceso fotosintético.

Funciones de la fotosíntesis

Este proceso resulta sumamente importante en cuanto a mecanismos bioquímicos se refiere, pues abarca la fabricación de nutrientes orgánicos que guardan la energía lumínica que viene del Sol en diferentes moléculas útiles, como puede ser el carbohidrato.

Después de la fotosíntesis, dichas moléculas orgánicas sintetizadas pueden ser utilizadas como una fuente de energía química para sostener aquellos vitales (respiración celular) y demás procesos y reacciones del metabolismo en los seres vivos.

La importancia de la fotosíntesis no sólo está por lo relevante a nivel de vida de las plantas, sino que también lo es para el ecosistema y la vida en general, pues da lugar a la creación y circulación de materia orgánica y fijación de materia inorgánica. Asimismo, durante la fotosíntesis oxigénica se genera el oxígeno necesario por la mayor parte de seres vivos en su proceso de respiración.

Fórmula de la fotosíntesis

Al igual que en cada proceso químico, la fotosíntesis tiene su propia fórmula, y en este caso, es igual en cada planta, así como en los organismos capaces de realizarla. En ese sentido, el proceso de fotosíntesis tiene la siguiente fórmula:

6 H2O + 6 CO2 + luz = C6H12O6 + 6 O2

Teniendo en cuenta los diferentes elementos que se muestran en la fórmula anterior, hay que decir que, para llevar a cabo este proceso fundamental en plantas, se necesita:

•         Que estén presentes seis moléculas de agua (H2O}.
•         La presencia de seis moléculas de dióxido de carbono (CO2).
•         El aporte de la foto es o energía lumínica.

Por tanto, debido a los cloroplastos y al proceso en sí de fotosíntesis, dichos elementos se acaban convirtiendo en una molécula de glucosa (C6H12O6) y en seis moléculas de oxígeno (O2).

El oxígeno por su parte, es expulsado de regreso a la atmósfera, en cambio, la glucosa es usada para aportar energía a la planta y generar compuestos como almidón, proteínas, lípidos y otros más.

Por tal motivo, los productos que resultan de la fotosíntesis son el oxígeno y la glucosa.

Fases de la fotosíntesis

Por ello, ahora que ya conoces un poco sobre que es la fotosíntesis y la fórmula de todo este proceso, pasemos a conocer de manera básica sus etapas. Es importante dejar claro que la fotosíntesis de las plantas (la más común) está compuesta por cuatro etapas o fases que son las principales, y que vamos a comentarlas a continuación:

Absorción

Esta primera etapa o fase de absorción es cuando la planta absorbe el agua y los minerales del entorno, normalmente, a través de sus raíces.

Circulación

En esta fase es cuando todos aquellos nutrientes absorbidos por la planta circulan por medio del vegetal hasta las hojas, lugar donde se va a llevar a cabo casi siempre el proceso de fotosíntesis.

Fotosíntesis

En esta etapa es donde se realiza el proceso de transformar el agua, el dióxido de carbono y la luz en energía aprovechable para la planta. El proceso es sumamente complejo y aquí se pueden diferenciar dos grandes fases de la fotosíntesis, que son:

•         En primer lugar, está la fase luminosa, en la cual la planta convierte las moléculas de H2O y CO2 EN ATP, unidad de energía bioquímica básica que usamos todos los seres vivos usamos. Aquí, los responsables son los cloroplastos, quienes tienen su propio ADN y están presentes en cada ser vivo, además, tienen la capacidad de realizar ese proceso de fotosíntesis debido a la clorofila que contienen.
•         Luego está la fase oscura, en la cual, el ATP producido durante la fase luminosa se convierte en materia orgánica, a través de un proceso en el que ya no es necesaria la luz.

Nutrición y crecimiento

Y, por último, aquí la planta usa los compuestos producidos para poder alimentarse y así producir estructuras nuevas y crecer.

Tipos de fotosíntesis

En primer lugar, hay que distinguir entre fotosíntesis oxigénica y anoxigénica, y partiendo de esta base, podemos ver que hay varios subtipos dentro de cada grupo. En ese sentido, en las plantas se conocen tres clases principales de fotosíntesis, las cuales son:

•         Fotosíntesis C3.
•         Fotosíntesis C4.
•         Fotosíntesis CAM.

Hay que destacar que la fotosíntesis C3 es de la más común, pues no sólo se da plantas, sino que también en algas y en bacterias. Por parte de la fotosíntesis C4 y CAM, son usadas por aquellas plantas típicas de un contexto árido, las cuales se han sometido a unas condiciones de altas temperaturas y humedad baja, por lo que se consideran como adaptaciones evolutivas a este tipo de ambientes.

Pasemos a conocer un poco más acerca de estos tres tipos de fotosíntesis:

Fotosíntesis C3:

Las plantas C3 usan un camino fotosintético que reúne el CO2 de la atmósfera en una especie de reacción en la que la primera molécula orgánica tiene tres átomos de carbono, y es el ácido fosfoglicérico (PGA, traducido del inglés phosphoglyceric acid).

La enzima encargada de catalizar esta primera reacción fotosintética es la rubisco. Se cree que la rubisco es la enzima proteica que más abunda en la biosfera.

Como su nombre lo indica, la rubisco es quien cataliza el mismo proceso en un sentido opuesto, es decir tiene capacidad de carboxilar y de oxigenar, lo explicamos a continuación:

Acción de la rubisco

•         Durante la fotosíntesis, la rubisco fija el CO2 existente en la atmósfera y es quien carboxila la ribulosa bifosfato.
•         En la fotorrespiración, la rubisco puede conseguir oxígeno de la atmósfera para la oxidación de la ribulosa y desprender el CO2. Dicha fotorrespiración se activa bajo condiciones de alta luminosidad y temperaturas altas.

Dicho esto, hay que aclarar que la fotosíntesis C3 es la más común, la cual se observa en la naturaleza cuando está en condiciones normales tanto de luz como de temperatura.

Esta fotosíntesis tiene su lugar en la hoja y los estomas, así como en los poros por donde se intercambia el CO2, el H2O y el O2 junto con la atmósfera, los cuales se encuentran abiertos a lo largo del día.

Mientras los estomas se encuentran abiertos, la planta por transpiración pierde agua, lo que puede resultar en un problema en los ambientes áridos y con temperaturas altas.

En este caso, las plantas C4 y las CAM usan rutas metabólicas alternativas, las cuales suponen un uso más eficiente del agua, además del hecho que impiden que la rubisco active la vía de la fotorrespiración.

Sin embargo, en ambientes fríos o más templados y sin escasez de agua, la fotosíntesis C3 es la más eficiente a nivel global, ya que requiere de una menor maquinaria a nivel de enzimas y no necesita de estructuras anatómicas especializadas, algo que si como en los otros tipos de fotosíntesis que explicaremos a continuación.

Fotosíntesis C4

También conocida como la ruta de Hatch-Slack o de plantas C4, es la vía fotosintética que siguen las plantas tropicales y de ambientes más cálidos. En este caso, el dióxido de carbono es fijado sobre una primera molécula con cuatro átomos de carbonos, como puede ser el ácido málico o el ácido aspártico, en función del tipo exacto de la planta.

En los climas tropicales existe una mayor radiación solar y temperatura, lo que con activación de la fotorrespiración puede suponer un problema importante para la supervivencia de dichas plantas.

En estas plantas, como sucede en las plantas C3, los estomas están abiertos en el día, pero la fotosíntesis en este caso, no se da en toda la hoja, mas bien en las células internas dispuestas con una estructura anatómica especializada, la cual se denomina como anatomía de Kranz.

El CO2 se absorbe mucho más rápido que en las plantas C3 y se fija por parte de la enzima PEP Carboxilasa. Luego, el CO2 se traspasa a la enzima rubisco sobre las estructuras internas de la mencionada anatomía de Kranz, lugar en el que la activación de la fotorrespiración queda con mucha limitación.

Con respecto a las plantas C3, las plantas de tipo C4 presentan una tasa fotosintética mayor bajo condiciones de alta intensidad por parte de la luz y de la temperatura, y como es la PEP carboxilasa quien absorbe el CO2 con más rapidez, las plantas no necesitan conservar los estomas abiertos por tanto tiempo, como sucede con las C3, reduciendo así la transpiración y optimizando la eficiencia con el uso de agua.

Fotosíntesis CAM

Esta ruta fotosintética difiere notablemente de la fotosíntesis tipo C3 y C4, ya que en estas últimas plantas la fijación y previa absorción del CO2 se da en el día, en cambio, en las plantas CAM estos son procesos separados en el tiempo.

Las plantas CAM realizan la absorción del CO2 durante la noche y lo guardan en vacuolas como ácido málico. Al siguiente día, cuando hay luz, el CO2 se libera del ácido málico y es suministrado al ciclo de Calvin, de modo que se sinteticen los hidratos de carbono.

Una de las principales ventajas de adaptación de estas plantas está en su poder de mantener los estomas cerrados en las horas más calurosas del día, reduciendo de esta manera al máximo la pérdida del agua por la transpiración.

A su vez, estas son plantas que pueden sobrevivir bajo condiciones de baja concentración de CO2, ya que lo van tomando y almacenando por la noche, destacando, por ejemplo, aquellas plantas de agua dulce que están sumergidas.

¿Es importante la fotosíntesis?

La importancia de la fotosíntesis radica en el hecho que es vital para nuestro planeta, y esto se nota en el hecho que, gracias a su acción durante millones de años por parte de los primeros organismos fotosintéticos, la atmósfera no habría podido cargarse a los niveles de oxígeno que dieron lugar a la formación de la capa de ozono.

Asimismo, la fotosíntesis es la encargada del oxígeno que permite a los seres vivos. En líneas generales, la respiración de las plantas y una gran cantidad de vida que tienen estas especies, termina resultando en un aporte positivo de oxígeno, el cual es bastante reducido.

En ese sentido, la fotosíntesis resulta de gran importancia especialmente por ese aporte de oxígeno que le dan las plantas para la vida, ya que alrededor del 50 y 85% del oxígeno que se produce actualmente es liberado por parte de estos microorganismos autótrofos, microorganismos a los cuales les debemos todo en este sentido.

Conclusiones

La fotosíntesis es un proceso en el cual la importancia va más allá de la alimentación y respiración de las plantas, y es que todos los seres vivos les debemos el suministro de oxígeno a este proceso natural.

Por esta razón, es importante conocer a fondo o al menos los puntos básicos que desde Agrodesguaces para comprender la importancia de este proceso, por ejemplo, conocer los diferentes tipos que existen, las fases que este procedimiento comprende y otros aspectos más que rodean a la fotosíntesis.