Fotosíntesis

Fase Luminosa

La fase luminosa de la fotosíntesis convierte la energía solar en energía química utilizable, en forma de ATP y NADPH. Este proceso ocurre en los tilacoides de los cloroplastos y consta de dos partes principales:

  • Fotofosforilación no cíclica: La luz excita los electrones en los fotosistemas II y I, que luego se utilizan para generar un gradiente de protones y producir ATP y NADPH.
  • Fotofosforilación cíclica: Utiliza solo el fotosistema I para generar ATP, sin producir NADPH ni liberar oxígeno.

En resumen, la fase luminosa convierte la energía solar en energía química utilizable para la fase oscura.

Fase Oscura (Ciclo de Calvin)

La fase oscura, o Ciclo de Calvin, convierte el dióxido de carbono (CO₂) en glucosa utilizando la energía almacenada en ATP y NADPH, producida durante la fase luminosa. Este proceso ocurre en el estroma de los cloroplastos en tres etapas:

  • Fijación del carbono: El CO₂ se une a una molécula de 5 carbonos llamada RuBP.
  • Reducción: El ATP y el NADPH se utilizan para convertir el compuesto de 6 carbonos en G3P, un precursor de la glucosa.
  • Regeneración de RuBP: Parte del G3P se utiliza para regenerar la RuBP, permitiendo que el ciclo continúe.

El ciclo produce glucosa y regenera RuBP para continuar. Es esencial para la síntesis de carbohidratos y otros compuestos orgánicos en las plantas.

Moléculas Clave en la Fotosíntesis

  • ATP (Adenosín Trifosfato): Proporciona energía para la fase oscura.
  • NADPH: Proporciona poder reductor (electrones) para la fase oscura.
  • O₂: Se libera como un subproducto y es esencial para la respiración celular en organismos aerobios.

Respiración Celular

La respiración celular es el proceso mediante el cual las células obtienen energía de la glucosa. Puede ser aeróbica (con oxígeno) o anaeróbica (sin oxígeno).

Glucólisis

La glucólisis es la primera etapa de la respiración celular y ocurre en el citoplasma. Degrada la glucosa en piruvato, produciendo una pequeña cantidad de ATP.

  • Glucólisis anaeróbica: Ocurre en ausencia de oxígeno. Es poco eficiente y produce solo 2 ATP netos por molécula de glucosa.
  • Glucólisis aeróbica: Ocurre en presencia de oxígeno y es seguida por la respiración celular en las mitocondrias.

Fermentación

La fermentación es un proceso anaeróbico que sigue a la glucólisis cuando no hay oxígeno disponible.

  • Fermentación alcohólica: Convierte el piruvato en etanol y CO₂. Se utiliza en la producción de bebidas alcohólicas y pan.
  • Fermentación láctica: Convierte el piruvato en ácido láctico. Ocurre en bacterias, hongos y células musculares bajo condiciones anaeróbicas.

Respiración Aeróbica (Fase Mitocondrial)

La respiración aeróbica ocurre en las mitocondrias y requiere oxígeno. Consta de tres etapas:

  • Oxidación del piruvato: El piruvato se convierte en acetil-CoA, liberando CO₂ y produciendo NADH.
  • Ciclo de Krebs: El acetil-CoA se oxida completamente a CO₂, produciendo ATP, NADH y FADH₂.
  • Cadena de transporte de electrones: Los electrones del NADH y FADH₂ se utilizan para generar un gradiente de protones, que impulsa la síntesis de ATP a través de la ATP sintasa (fosforilación oxidativa).

Factores que Influyen en la Fotosíntesis

Factores Internos

  • Cantidad y eficiencia de clorofila: La clorofila absorbe la luz solar. Una menor cantidad o eficiencia reduce la fotosíntesis.
  • Estructura de los cloroplastos: Daños en los cloroplastos afectan la fotosíntesis.
  • Disponibilidad de enzimas: Las enzimas son esenciales para las reacciones fotosintéticas.

Factores Externos

  • Luz solar (intensidad, duración, calidad): Afecta la tasa fotosintética.
  • Dióxido de carbono (CO₂): Mayor CO₂ aumenta la fotosíntesis (hasta cierto límite).
  • Temperatura: Influye en las enzimas fotosintéticas.
  • Agua: Esencial como reactivo y para mantener los estomas abiertos.
  • Nutrientes minerales: Necesarios para la clorofila y otros componentes.
  • Oxígeno (O₂): Altas concentraciones inhiben la fotosíntesis (fotorrespiración).
  • Contaminantes ambientales: Dañan los tejidos vegetales.
  • Salinidad del suelo: Causa estrés a las plantas.
  • pH del suelo: Influye en la disponibilidad de nutrientes.