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Proceso químico que tiene lugar en las plantas con clorofila y que permite, gracias a la energía de la luz, transformar un sustrato inorgánico en materia orgánica rica en energía.

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La fotosíntesis de las plantas | Ciencias naturales para niños

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Las hojas: donde ocurre la fotosíntesis.

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Las hojas: donde ocurre la fotosíntesis.

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La importancia ecológica de la fotosíntesis

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La importancia ecológica de la fotosíntesis

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Los organismos fotosintéticos, como plantas, algas y algunas bacterias, cumplen una función ecológica clave: introducen la energía química y el carbono fijo en los ecosistemas mediante el uso de la luz para sintetizar azúcares. Dado que producen su propio alimento (es decir, fijan su propio carbono) con la energía de la luz, estos organismos se llaman fotoautótrofos (literalmente, “organismos que se alimentan a sí mismos al utilizar luz").

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Te explicamos qué es la fotosíntesis, sus características, ecuación y fases. Además, por qué es importante para los ecosistemas mundiales.

¿Qué es fotosíntesis?

La fotosíntesis es el proceso bioquímico mediante el cual las plantas, las algas y las bacterias fotosintéticas convierten materia inorgánica (dióxido de carbono y agua) en materia orgánica (azúcares), aprovechando la energía proveniente de la luz solar. Este es el principal mecanismo de nutrición de todos los organismos autótrofos que poseen clorofila, que es el pigmento esencial para el proceso fotosintético.

La fotosíntesis constituye uno de los mecanismos bioquímicos más importantes del planeta ya que implica la fabricación de nutrientes orgánicos que almacenan la energía lumínica proveniente del Sol en distintas moléculas útiles (carbohidratos). De hecho, el nombre de este proceso proviene de las voces griegas foto, "luz", y synthesis, "composición".

Después de la fotosíntesis, las moléculas orgánicas sintetizadas pueden ser empleadas como fuente de energía química para sostener procesos vitales, como la respiración celular y otras reacciones que forman parte del metabolismo de los seres vivos.

Para llevar a cabo la fotosíntesis, se requiere de la presencia de clorofila, un pigmento sensible a la luz solar, que les confiere a las plantas y las algas su coloración verde característica. Este pigmento se encuentra en los cloroplastos, organelas celulares de diverso tamaño que son propias de las células vegetales, especialmente las células foliares (de las hojas). Los cloroplastos contienen un conjunto de proteínas y enzimas que permiten el desarrollo de las complejas reacciones que forman parte del proceso fotosintético.

El proceso de fotosíntesis es fundamental para el ecosistema y para la vida tal y como los conocemos, dado que permite la creación y circulación de la materia orgánica y la fijación de materia inorgánica. Además, durante la fotosíntesis oxigénica se produce el oxígeno que necesita la mayor parte de los seres vivos para su respiración.

Ver también: Organismos productores

Tipos de fotosíntesis

Se pueden distinguir dos tipos de fotosíntesis, en función de las sustancias utilizadas por el organismo para llevar a cabo la reacción:

Fotosíntesis oxigénica. Se caracteriza por la utilización de agua (H₂O) para la reducción del dióxido de carbono (CO₂) consumido. En este tipo de fotosíntesis, no solo se producen azúcares útiles para el organismo, sino que también se obtiene oxígeno (O₂) como producto de la reacción. Las plantas, las algas y las cianobacterias llevan a cabo la fotosíntesis oxigénica.

Fotosíntesis anoxigénica. El organismo no utiliza agua para la reducción del dióxido de carbono (CO₂), sino que aprovecha la luz solar para romper moléculas de sulfuro de hidrógeno (H₂S) o hidrógeno gaseoso (H₂). Este tipo de fotosíntesis no produce oxígeno (O₂) y, en cambio, libera azufre como producto de la reacción. La fotosíntesis anoxigénica es llevada a cabo por las llamadas bacterias verdes y púrpuras del azufre, que contienen pigmentos fotosintéticos agrupados con el nombre de bacterioclorofilas, que son diferentes a la clorofila de las plantas.

Características de la fotosíntesis

A grandes rasgos, la fotosíntesis se caracteriza por lo siguiente:

Es un proceso bioquímico de aprovechamiento de la luz solar para la obtención de compuestos orgánicos, o sea, de síntesis de nutrientes a partir de elementos inorgánicos como el agua (H₂O) y el dióxido de carbono (CO₂).

Puede ser realizada por diversos organismos autótrofos, siempre y cuando tengan pigmentos fotosintéticos (el más importante es la clorofila). Es el proceso de nutrición de las plantas (tanto terrestres como acuáticas), las algas, el fitoplancton, las bacterias fotosintéticas. Algunos pocos animales son capaces de realizar fotosíntesis, entre ellos la babosa marina Elysia chlorotica y la salamandra moteada Ambystoma maculatum (esta última lo hace gracias a la simbiosis con un alga).

En las plantas y las algas, la fotosíntesis se lleva a cabo en organelas especializadas llamadas cloroplastos, en los que se encuentra la clorofila. Las bacterias fotosintéticas también poseen clorofila (u otros pigmentos análogos), pero no tienen cloroplastos.

Existen dos tipos de fotosíntesis, según la sustancia utilizada para fijar el carbono proveniente del dióxido de carbono (CO₂). La fotosíntesis oxigénica utiliza agua (H₂O) y produce oxígeno (O₂), que es liberado al medio circundante. La fotosíntesis anoxigénica utiliza sulfuro de hidrógeno (H₂S) o hidrógeno gaseoso (H₂), y no produce oxígeno sino que libera azufre.

Desde la Antigua Grecia ya se postulaba la relación existente entre la luz solar y las plantas. Sin embargo, los avances en el estudio y la comprensión de la fotosíntesis comenzaron a cobrar importancia gracias a los aportes de un conjunto sucesivo de científicos del siglo XVIII, XIX y XX. Por ejemplo, el primero en demostrar la generación de oxígeno en los vegetales fue el clérigo inglés Joseph Priestley (1732-1804) y el primero en formular la ecuación básica de la fotosíntesis fue el botánico alemán Ferdinand Sachs (1832-1897). Más adelante, el bioquímico norteamericano Melvin Calvin (1911-1997), realizó otro enorme aporte, esclareciendo el ciclo de Calvin (una de las fases de la fotosíntesis), lo que le valió el Premio Nobel de Química en 1961.

Ecuación de la fotosíntesis

La ecuación general de la fotosíntesis oxigénica es la siguiente:

La forma correcta de formular esta ecuación químicamente, es decir, la ecuación balanceada de esta reacción, es la siguiente:

Fases de la fotosíntesis

La fotosíntesis como proceso químico ocurre en dos etapas diferenciadas: la etapa luminosa (o lumínica) y la etapa oscura, llamadas así porque solo en la primera interviene directamente la presencia de luz solar (lo cual no significa que la segunda ocurra necesariamente en la oscuridad).

Etapa luminosa o fotoquímica. Durante esta fase se dan las reacciones dependientes de la luz en el interior de la planta, es decir, la planta capta la energía solar por medio de la clorofila y la utiliza para producir ATP y NADPH. Todo empieza cuando la molécula de clorofila entra en contacto con la radiación solar y los electrones de sus capas exteriores son excitados, lo que genera una cadena de transporte de electrones (semejante a la electricidad), que es aprovechada para la síntesis de ATP (adenosín trifosfato) y NADPH (nicotín adenín dinucleótido fosfato). La ruptura de una molécula de agua en un proceso llamado "fotólisis" permite que una molécula de clorofila recupere el electrón que perdió al ser excitada (se requiere la excitación de varias moléculas de clorofila para llevar a cabo la fase luminosa). Como resultado de la fotólisis de dos moléculas de agua, se produce una molécula de oxígeno que es liberada a la atmósfera como subproducto de esta fase de la fotosíntesis.

Etapa oscura o sintética. Durante esta fase, que tiene lugar en la matriz o estroma de los cloroplastos, la planta utiliza dióxido de carbono y aprovecha las moléculas generadas durante la etapa previa (energía química) para sintetizar sustancias orgánicas a través de un circuito de reacciones químicas muy complejas conocido como el Ciclo de Calvin-Benson. Durante este ciclo, y mediante la intervención de diferentes enzimas, el ATP y el NADPH previamente formados, se sintetiza glucosa a partir del dióxido de carbono que la planta toma de la atmósfera. La incorporación del dióxido de carbono en compuestos orgánicos se conoce como fijación del carbono.

Importancia de la fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso vital y central en la biosfera debido a múltiples razones. La primera y más evidente es que produce oxígeno (O₂), un gas indispensable para la respiración tanto en el agua como en el aire. Sin plantas, la mayoría de los seres vivos (incluyendo el ser humano) sencillamente no podrían sobrevivir.

Por otro lado, al absorberlo del medio circundante, las plantas fijan el dióxido de carbono (CO₂) convirtiéndolo en materia orgánica. Este gas, que exhalamos al respirar, es potencialmente tóxico si no se mantiene dentro de ciertos límites.

Debido a que las plantas utilizan el dióxido de carbono para fabricar su propio alimento, la disminución de la vida vegetal en el planeta incide en el aumento de este gas en la atmósfera, donde funciona como un agente del calentamiento global. Por ejemplo, el CO ₂ actúa como un gas de efecto invernadero, impidiendo que el exceso de calor que llega a la Tierra se irradie hacia afuera de la atmósfera. Se estima que cada año los organismos fotosintéticos fijan como sustancias orgánicas alrededor de 100.000 millones de toneladas de carbono.

Sigue con: Ciclo de Calvin

Referencias

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Fotosíntesis - Concepto, fases, características y ecuación

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Fotosíntesis ✓ Te explicamos qué es la fotosíntesis, sus características, ecuación y fases. Además, por qué es importante para los ecosistemas mundiales.

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© 2017 Universal Music Mexico S.A. de C.V.

℗ 2017 Universal Music Mexico S.A. de C.V.

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La fotosíntesis es un proceso mediante el cual las plantas pueden elaborar su propio alimento; es por ello que se dice que las plantas son seres autótrofos, ya que mediante un mecanismo de intercambio de sustancias, y la acción de un pigmento llamado clorofila, son capaces de auto nutrirse con la ayuda de la luz solar. Hoy en día se conoce bastante sobre el mecanismo metabólico de las plantas, aunque aún haya mucho que investigar.

Las plantas realizan por 24 horas continuas, a diversas velocidades y según su necesidad, un proceso que consiste en adquirir agua de los suelos, luz solar y dióxido de carbono (CO2) del aire, para convertirla en glucosa o hidratos de carbono, que usarán para alimentarse, y almacenar en caso de necesitar en momentos de escasez de algunos de los elementos mencionados.

Algunos factores pueden condicionar la velocidad de la fotosíntesis, como las condiciones del ambiente y otras funciones de la planta. Se da en dos fases, en el día y en la noche, períodos durante los cuales la planta no deja de realizar la fotosíntesis; sólo que por la noche, sin la presencia de luz, la planta se ocupa de captar macro elementos y micro elementos del suelo, y de las aguas subterráneas, tales como el potasio, sodio, magnesio y hierro, entre otros, y realiza intercambio de gases entre dióxido de carbono y oxígeno.

Durante el día, las plantas se encargan, con la ayuda de la luz solar y un pigmento llamado clorofila, de captar el dióxido de carbono y convertirlo, junto con otros elementos, en alimento y en oxígeno que respiran los seres vivos, de manera que la fotosíntesis tiene generalmente el siguiente esquema químico:

CO ₂ + H ₂O + clorofila ----- luz solar ----->O ₂ + hidratos de carbono (glucosa)

La fotosíntesis se realiza principalmente en las hojas, por tener un espacio foliar mayor, y por esta razón, contienen mayor número de células vegetales con cloroplastos. Además de estar más expuestas al aire y a la luz solar.

Elementos de la fotosíntesis

Los elementos que participan del proceso de fotosíntesis son los siguientes:

● Luz solar: Elemento que estimula el pigmento llamado clorofila, presente en las plantas y que le da su color verde, y que acelera y adelanta el proceso de fotosíntesis en la planta. La ausencia de luz solar no implica que no se realice la fotosíntesis; en ausencia de la misma, la planta realiza otras funciones que también son inherentes a la fotosíntesis.

● Dióxido de carbono: Es un gas presente en el aire, que es desechado por los seres vivos, producto de la combustión por respiración, y que la planta transforma mediante su metabolismo fotosintético en oxígeno, que será usado en la respiración de todos los seres vivos, y junto con otros elementos, en hidratos de carbono para auto nutrirse.

● Pigmentos: La clorofila que es un pigmento verde presente en las plantas. Se produce en el cloroplasto y es el principal pigmento que es estimulado por la luz solar o fotolitos que envía la misma. Existen pigmentos de otro color producidas por otros plastos.

● El agua: Las plantas pueden absorber agua a través de sus raíces, y pasa a ser elemento fundamental para la elaboración, transporte y almacenamiento de alimentos para ellas. Sin la presencia del agua, no sería posible la fotosíntesis.

Fases de la fotosíntesis

A continuación se explicarán las fases del proceso de fotosíntesis:

● Fase fotoquímica: Es la fase de acción solar, en donde los fotolitos producen una reacción química estimulando los pigmentos de la clorofila, por lo que los pigmentos absorben todos los colores menos el pigmento verde. Existe la clorofila A y la clorofila B, siendo la A la más verde, y la B presenta color verde azulado. Sin embargo, la reacción se puede producir con cualquier tipo de pigmento que sea estimulado por un fotolito.

● Fase de fijación del dióxido de carbono: También es conocida como el ciclo de Calvin. Es el proceso que se realiza sin la presencia de luz, pero que puede metabolizar el dióxido de carbono en alimentos para las plantas, o dióxido de carbono (C02) aprovechable para la nutrición, o para almacenar alimentos para cuando la planta lo requiera. Este proceso dejó de llamarse fase oscura, porque también ocurre en presencia de luz. Además, este proceso también se lleva a cabo con elementos de la fase anterior, por lo que no puede llamarse fase oscura. Con la investigación, ha quedado claro que la fotosíntesis se realiza con o sin la acción de la luz solar, a velocidades distintas, y a grados de temperatura óptimos.

Importancia de la fotosíntesis

Las funciones de las plantas verdes son esencialmente importantes para la vida, son ellas las que aumentan la cantidad de oxígeno con el que los seres vivos pueden sobrevivir, es por ello que conservarlas comienza por aumentarlas en número y en espacios. La fotosíntesis es un proceso que, además de mantener nutridas a las plantas por sí mismas, también proveen de oxígeno al ambiente.

Conoce sobre las diferencias entre la fotosíntesis y la respiración.

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La fotosíntesis es un proceso mediante el cual las plantas pueden elaborar su propio alimento; es por ello que se dice que las plantas son seres autótrofos , ya que mediante un mecanismo de intercambio de sustancias, y la acción de un pigmento llamado clorofila, son capaces de auto nutrirse con la ayuda de la luz solar.

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Las plantas toman el carbono del CO2 del agua (plantas acuáticas), del aire o del suelo (plantas terrestres) y con la energía de la luz del sol producen alimentos (glucosa, sacarosa, almidón, celulosa, etc.), y liberan oxígeno (O2 ) al aire, al agua o al suelo. Este proceso químico se denomina fotosíntesis.

Aporte: Kevin Cordova

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La importancia ecológica de la fotosíntesis

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La importancia ecológica de la fotosíntesis

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Los organismos fotosintéticos también retiran grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera y utilizan los átomos de carbono para crear moléculas orgánicas. Si las plantas y algas no abundaran en la Tierra ni aspiraran continuamente el dióxido de carbono, el gas se acumularía en la atmósfera. Aunque los organismos fotosintéticos eliminan parte del dióxido de carbono producido por las actividades humanas, los niveles atmosféricos en aumento están reteniendo el calor y provocando que el clima cambie. Muchos científicos creen que la conservación de bosques y otros espacios de vegetación es cada vez más importante para combatir este aumento en los niveles de dióxido de carbono. Los organismos fotosintéticos, como plantas, algas y algunas bacterias, cumplen una función ecológica clave: introducen la energía química y el carbono fijo en los ecosistemas mediante el uso de la luz para sintetizar azúcares. Dado que producen su propio alimento (es decir, fijan su propio carbono) con la energía de la luz, estos organismos se llaman fotoautótrofos (literalmente, “organismos que se alimentan a sí mismos al utilizar luz").

Los seres humanos y otros organismos que no pueden convertir dióxido de carbono en compuestos orgánicos se llaman heterótrofos (“que se nutre de otro"). Los heterótrofos deben obtener el carbono fijo consumiendo otros organismos o sus derivados. Los animales, hongos y muchos procariontes y protistas son heterótrofos.
Comentado por:
Rosana Esparza

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Formula de la Fotosíntesis (Jorge Torres)

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Formula de la Fotosíntesis (Jorge Torres)

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los elementos que intervienen inicialmente son el dióxido de carbono y el agua, los cuales son posteriormente convertidos en glucosa y oxígeno.

Este proceso requiere que múltiples reacciones químicas se lleven a cabo, por lo tanto, puede ser expresado en la siguiente fórmula química:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Esta transformación tiene lugar gracias a la incidencia de la luz solar, que permite a la planta transformar el dióxido de carbono y el agua en los nutrientes que necesita (glucosa) y en oxígeno que es liberado como desecho.

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Las plantas son organismos autótrofos, lo que significa que producen su propio alimento y sustentan a otros organismos. Sin el sol, no habría fotosíntesis y la vida no sería sustentable

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La fotosíntesis es el proceso en el cual la energía de la luz se convierte en energía química en forma de azúcares. En un proceso impulsado por la energía de la luz, se crean moléculas de glucosa (y otros azúcares) a partir de agua y dióxido de carbono, mientras que se libera oxígeno como subproducto.

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Es un proceso bioquímico de obtención de materiales orgánicos, de síntesis de nutrientes, a partir de elementos inorgánicos como el agua, el CO₂ o el nitrógeno.
Puede ser llevada a cabo por diversos organismos autótrofos o semiautótrofos, siempre y cuando posean el pigmento de la clorofila.

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Por: Eymi Toapanta

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Video experimento: Indicio de fotosíntesis