La Fotosíntesis

En la sección de biología, en el capítulo dedicado a la Asimilación y Desasimilación Vegetal, veremos un complemento de este artículo.

La fotosíntesis consiste en una reacción química endotérmica, es decir, consumidora de energía, y ésta procede exclusivamente del espectro visible de la luz solar. Pueden distinguirse en ella dos fases, la denominada fase luminosa (la fotosíntesis propiamente dicha pues tiene lugar en presencia de luz) y fase oscura (que es una reacción de fermentación que sigue a la anterior y tiene lugar en ausencia de luz). Estudiaremos más abajo estas dos fases.

Los factores principales que condicionan la fotosíntesis son cuatro:

• La presencia de anhídrido carbónico y agua. El anhídrido carbónico es el componente fundamental que la planta utiliza para fijarlo con agua y sintetizar la materia orgánica (hidratos de carbono). Procede en su mayoría del aire y entra en las hojas a través de los estomas, pero una pequeña porción pueden absorberlo las raíces en forma de bicarbonato disuelto en agua. Este último, además de participar en la reacción química, actúa como medio de disolución imprescindible para poder tomar del sustrato los elementos químicos necesarios para sintetizar muchos de los otros materiales que constituyen los tejidos de una planta.
• La luz. Sin ella no se realiza el proceso, pero además, éste también depende de su naturaleza ya que no todas las longitudes de onda del espectro visible tienen la misma eficacia. Así, la reacción alcanza su máxima intensidad con la luz rojo-anaranjada, mientras que es mínima cuando la luz es azul y nula cuando es verde. Algunas plantas marinas, como las algas rojas, son capaces de aprovechar la luz verde que llega a zonas profundas pero lo hacen con ayuda de otros pigmentos distintos a la clorofila.
• La clorofila. Es un pigmento de color verde que se encuentra en el interior de los cloroplastos, dispersos en el tejido de la hoja o, en algunos casos excepcional es, de los tallos. Su función es absorber la energía solar y después incorporarla a la reacción. Su capacidad de absorción varía en las distintas longitudes de onda del espectro luminoso. Es máxima en el rojo anaranjado, menor en el azul y nula en el verde, de ahí que la fotosíntesis alcance su máxima intensidad con la luz de aquel color y sea nula con la luz verde. Existen dos tipos de clorofila: la clorofila a (verdeazulada) y la b (verdeamarillenta), que desde el punto de vista de su estructura química son muy similares y aparecen en todas las plantas en una proporción más o menos constante (aproximadamente de 3 a 1). La clorofila nunca se presenta aislada sino que lo hace combinada con distintas proporciones de otros pigmentos (rojos, amarillos, pardos, etc.).
• La temperatura. Es un factor determinante para esta reacción, que como sucede en general en todos los seres vivos, sólo es posible dentro de un margen que oscila entre los 0 y los 50 °C. Esto explica la distinta duración de los períodos vegetativos en las diferentes zonas climáticas de la Tierra. El margen mínimo es de 0-5 “C, en el que la reacción tiene lugar lentamente, deteniéndose por debajo del punto de congelación. El campo óptimo es el de los 20-30 °C, que permite una máxima eficacia del proceso y también da una productividad máxima. Estos valores son generales, pues las plantas se adaptan al medio en el que habitan y entonces su fisiología establece unos puntos máximos y mínimos que vienen dados en función de las condiciones impuestas por el entorno.

La fotosíntesis es una reacción de vital importancia para el planeta porque, gracias a ella, existen la mayoría de los organismos vivientes. Veremos aquí el aspecto fisiológico, y por ello bioquímico, del proceso fotosintético. La fotosíntesis se compone básicamente de dos fases: la Fase luminosa y la Fase oscura.

Fase luminosa

Durante esta fase se produce la captación de la energía contenida en los rayos luminosos y su transformación en energía química, gracias a la acción de la clorofila presente en los cloroplastos. Este pigmento sufre un fenómeno denominado excitación por el cual pierde un electrón cuando es alcanzado por un rayo luminoso. De esta manera el electrón adquiere una cierta cantidad de energía y cuando posteriormente lo captura una molécula de NADP la energía queda almacenada en dicha molécula, aunque transformada ahora en energía química. La clorofila recupera el electrón, que ha perdido durante la excitación, robándoselo a una molécula de agua, gracias a la ayuda combinada de la luz y de otra molécula específica que sirve de intermediario y se denomina citocromo. El resultado es que la molécula de agua se rompe, liberándose el oxígeno que contenía. Finalmente, justo en el instante en el que se recupera el electrón, se produce un desprendimiento de energía que es almacenado de nuevo en forma de energía química en una molécula de ATP.

Fase oscura

Durante esta fase, la energía almacenada en las dos moléculas anteriores es utilizada para fabricar la materia orgánica que necesita la planta para crecer, proceso que realiza exclusivamente a partir de los compuestos inorgánicos. Esta materia inorgánica consiste en el anhídrido carbónico que las hojas incorporan a través de los estomas, junto con las sales minerales que llegan formando parte de la savia bruta. La fase oscura consiste en un conjunto de reacciones bioquímicas muy complejas que, aunque también se producen en los cloroplastos, no necesitan de la clorofila ni de la luz, de ahí el nombre con el que se la denomina. Como resultado de estas reacciones, el anhídrido carbónico se transforma en compuestos orgánicos fundamentales como azúcares, grasas, aminoácidos, etc. Estos, a su vez, constituyen la base para la posterior formación de principios inmediatos como son las proteínas, los polisacáridos, los lípidos y los ácidos nucleicos. Finalmente, con la aportación de las sales minerales que absorbe la raíz, se forma una gran cantidad de sustancias que se encuentran en la planta.