Ciencias
¿Qué es la fotosíntesis?
Las plantas usan la energía de la luz para formar glucosa a partir de dióxido de carbono y agua, y liberan oxígeno. La ecuación, las etapas y los límites.
La respuesta corta
La fotosíntesis es el proceso por el que las plantas, las algas y algunas bacterias usan la energía de la luz para formar azúcar a partir de dióxido de carbono y agua, liberando oxígeno. Ocurre en los cloroplastos, donde la clorofila absorbe la luz. La reacción global es 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.
El método, paso a paso
Empiece por lo que entra y lo que sale
Antes de cualquier mecanismo, fije las entradas y las salidas: entran dióxido de carbono y agua, salen glucosa y oxígeno, con la luz como fuente de energía y la clorofila como pigmento que la capta. Casi toda pregunta de examen es una variación de esa frase, y un alumno seguro en ella tiene desde dónde razonar.
Sitúela dentro de la hoja
La reacción ocurre en los cloroplastos, concentrados en las células del mesófilo en empalizada, cerca de la cara superior de la hoja, donde la luz es más intensa. Conocer la ubicación explica la estructura de la hoja: una superficie ancha y plana, una capa superior transparente y los estomas por debajo para el intercambio de gases son consecuencias de ella.
Separe las dos etapas
Tratar la fotosíntesis como una sola reacción esconde la parte que explica las salidas. La etapa dependiente de la luz ocurre en las membranas tilacoidales y necesita luz directamente; la etapa independiente de la luz ocurre en el estroma y no la necesita. Solo la primera libera oxígeno, y solo la segunda forma azúcar.
Siga adónde van los átomos
El oxígeno liberado viene de romper el agua, no del dióxido de carbono: un detalle que conviene retener porque es donde la ecuación deja de ser una fórmula y pasa a ser una descripción. El carbono de la glucosa viene del dióxido de carbono, y el hidrógeno viene del agua.
Relacione la velocidad con lo que la limita
La fotosíntesis se examina con gráficas tanto como con ecuaciones, y esas gráficas tratan de los factores limitantes. Aumentar la intensidad de la luz sube la velocidad hasta que otra cosa escasea, momento en el que la línea se aplana. Leer qué factor está limitando a partir de dónde se aplana una gráfica es la destreza que se evalúa.
La ecuación, en palabras y en símbolos
En palabras: dióxido de carbono más agua, en presencia de energía luminosa y clorofila, producen glucosa más oxígeno. En símbolos: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂. La luz y la clorofila se escriben encima y debajo de la flecha, y no como reactivos, porque no se consume ninguna de las dos.
Vale más leer el ajuste que memorizarlo. Hacen falta seis átomos de carbono para formar un azúcar de seis carbonos, lo que fija el 6 delante del dióxido de carbono, y las seis moléculas de oxígeno liberadas se remontan a las seis moléculas de agua rotas.
- Reactivos: dióxido de carbono (del aire, por los estomas) y agua (de las raíces)
- Condiciones: energía luminosa, absorbida por la clorofila
- Productos: glucosa, que se usa para la respiración, el crecimiento y las reservas; oxígeno, liberado como subproducto
Las dos etapas y por qué importa la distinción
Las reacciones dependientes de la luz tienen lugar en las membranas tilacoidales del interior del cloroplasto. La energía luminosa rompe moléculas de agua, lo que libera el oxígeno que sale de la planta, y la energía captada se almacena de forma temporal como ATP y NADPH.
Las reacciones independientes de la luz, conocidas como ciclo de Calvin, tienen lugar en el estroma, el fluido que rodea a los tilacoides. Allí el dióxido de carbono se fija en azúcar usando el ATP y el NADPH producidos en la primera etapa. El nombre es preciso: esta etapa no necesita luz directamente, pero se detiene sin los productos de la etapa que sí la necesita.
Qué limita la velocidad
Tres factores limitan habitualmente la velocidad de la fotosíntesis, y en cada momento uno de ellos es la restricción. Subir los otros no cambia nada hasta que se sube el que limita, que es justo lo que muestra la curva que se aplana en una gráfica de examen.
La temperatura se comporta de forma distinta a los otros dos y conviene tener claro por qué. La luz y el dióxido de carbono producen una curva que sube y se aplana. La temperatura produce una curva que sube, alcanza un máximo y después baja, porque las enzimas que controlan la reacción se desnaturalizan a temperaturas altas.
- Intensidad de la luz: la velocidad sube con más luz hasta que otro factor pasa a limitar
- Concentración de dióxido de carbono: suele ser el factor limitante al aire libre en un día luminoso
- Temperatura: sube la velocidad hasta un óptimo y después la velocidad cae al desnaturalizarse las enzimas
Por qué está en la base de todo lo demás
La fotosíntesis es la puerta de entrada de casi toda la energía de los sistemas vivos. La glucosa que forma una planta se convierte en la fuente de energía para su propia respiración y, a través de las cadenas alimentarias, para los organismos que la comen. Una pregunta sobre redes tróficas, biomasa o ciclo del carbono suele ser una pregunta sobre esta reacción a un paso de distancia.
También explica la composición de la atmósfera por la que se pregunta en química. El oxígeno liberado aquí es el mismo oxígeno que se usa en la respiración y en la combustión, y por eso los dos procesos se examinan tan a menudo en pareja.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la ecuación de la fotosíntesis?
En palabras: dióxido de carbono + agua → glucosa + oxígeno, en presencia de luz y clorofila. En símbolos: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂. La luz y la clorofila se escriben junto a la flecha y no como reactivos, porque ninguna de las dos se consume en la reacción.
¿En qué parte de la planta ocurre la fotosíntesis?
En los cloroplastos, agrupados más densamente en las células del mesófilo en empalizada, cerca de la parte superior de la hoja, donde la luz es más intensa. Dentro del cloroplasto, la etapa dependiente de la luz ocurre en las membranas tilacoidales y la etapa independiente de la luz en el estroma que las rodea.
¿De dónde viene el oxígeno que libera una planta?
Del agua, no del dióxido de carbono. En la etapa dependiente de la luz, la energía luminosa rompe moléculas de agua y los átomos de oxígeno liberados se emparejan y salen de la planta. El dióxido de carbono aporta el carbono que acaba en la glucosa.
¿Cuáles son los factores limitantes de la fotosíntesis?
La intensidad de la luz, la concentración de dióxido de carbono y la temperatura. En cada momento uno de ellos mantiene baja la velocidad, y aumentar los otros no tiene efecto hasta que se sube ese. En una gráfica, el punto donde la línea se aplana es donde otro factor ha pasado a limitar.
¿Las plantas respiran además de hacer la fotosíntesis?
Sí, sin parar, de día y de noche. La fotosíntesis solo ocurre con luz, así que durante el día una planta sana fotosintetiza más deprisa de lo que respira y libera oxígeno en conjunto. En oscuridad continúa únicamente la respiración, y la planta toma oxígeno.
Fuentes
- 8.1 Overview of Photosynthesis — Biology 2e — OpenStax, Rice University
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