Fotosíntesis de las plantas: ¿Qué es, fases e importancia?

A grandes rasgos, la fotosíntesis es un proceso del cual hemos escuchado varias veces, pero a pesar de esto, muy pocas veces conocen el proceso con claridad, como sus diferentes fases, por ejemplo.

En Agriquipo hemos reunido para ti todos los puntos que debes conocer para entender la fotosíntesis; su importancia, sus fases, los tipos de fotosíntesis y otros puntos más que en este artículo vamos a detallar.

¡Empecemos!

¿Qué es la fotosíntesis de las plantas?

A grandes rasgos, la fotosíntesis es un proceso bioquímico realizado por plantas, bacterias fotosintéticas y algas en el que transforman la materia inorgánica como el dióxido de carbono o agua, en materia orgánica, como pueden ser los azúcares, usando para ello la energía proveniente de la luz solar.

Por medio de este mecanismo es como los organismos autótrofos que tienen clorofila se nutren.

Para que se pueda llevar a cabo el proceso de fotosíntesis se necesita la presencia de este pigmento (clorofila) sensible a la luz solar, y que además es el que les brinda a las plantas y algas la colocación verde característica.

La clorofila se encuentra en los cloroplastos, y estos últimos cuentan con un conjunto de enzimas y proteínas que le permiten poder desarrollar las reacciones más complejas que forman parte del proceso de fotosíntesis.

Funciones de la fotosíntesis

Este es un proceso de gran importancia con respecto a mecanismos bioquímicos, ya que abarca la fabricación de nutrientes orgánicos que guardan la energía lumínica proveniente del Sol en varias moléculas de utilidad, como son las de carbohidratos.

Después del proceso fotosintético, estas moléculas orgánicas sintetizadas se pueden usar como una fuente química de energía, con el objetivo de sostener los procesos vitales como la respiración celular, y otros mecanismos y reacciones del metabolismo en seres vivos.

En todo caso, la importancia de la fotosíntesis no sólo radica en su relevancia en la vida de las plantas, sino que también lo es para el ecosistema y toda la vida de la Tierra en general.

Ya que permite la creación y circulación de la materia orgánica, así como la fijación de la materia inorgánica. Igualmente, también se genera durante la fotosíntesis, el oxígeno que la mayor parte de los seres vivos necesitan en su proceso de respiración.

Fórmula de la fotosíntesis

Como cualquier proceso químico, la fotosíntesis cuenta con su propia fórmula, y en esta ocasión, sucede igual con cada planta y los organismos capaces de llevarla a cabo. En este caso, la fórmula de la fotosíntesis es la siguiente:

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

Considerando a los diferentes elementos mostrados en la fórmula citada, es necesario dejar claro que, para realizar este proceso imprescindible en las plantas, es necesario:

• Que se encuentren seis moléculas de agua (H2O}. 
• Que se encuentren seis moléculas de dióxido de carbono (CO2). 
• El aporte que brindan los fotones o de la energía lumínica. 

Por esta razón, gracias a los cloroplastos y a la fotosíntesis en sí misma, estos elementos terminan convirtiéndose en una molécula de glucosa (C6H12O6) así como en seis moléculas de oxígeno (O2).

El oxígeno en cambio, es expulsado nuevamente hacia la atmósfera, y la glucosa por su parte, es empleada para aportar la energía necesaria a la planta y así generar los compuestos como el almidón, las proteínas, los lípidos y otros componentes más. 

Entonces quedó claro que, los productos resultantes de la fotosíntesis son la glucosa y el oxígeno.

Fases de la fotosíntesis

Ya vamos entrando más a fondo en lo que respecta a la fotosíntesis, y una vez comprendida su fórmula, es necesario conocer que este proceso se compone de unas fases, y en este caso, la fotosíntesis de las plantas está basada en cuatro fases principales, las cuales vamos a detallar a continuación:

Absorción

Esta primera etapa, conocida como la fase de absorción, es básicamente el momento en el que la planta absorbe tanto el agua como los minerales del entorno, y esto lo hace, normalmente por medio de sus raíces. 

Circulación

La fase de circulación es cuando todos los nutrientes absorbidos por la planta empiezan a circular a través del vegetal hasta llegar a las hojas, donde allí se va a realizar casi siempre la fotosíntesis. 

Fotosíntesis

Ya para esta etapa es cuando se realiza la transformación en energía del agua, el dióxido de carbono y también la luz, energía que se puede aprovechar por parte de la planta.

Este proceso es muy complejo y dentro de este punto, se diferencian dos grandes etapas de fotosíntesis, las cuales detallamos brevemente a continuación:

1. Primero está la fase lumínica, donde la planta se van a convertir las moléculas de CO2 y H2O en ATP, la unidad de energía bioquímica más básica que todos los seres vivos usamos. En este caso, los cloroplastos son los responsables, los cuales tienen su propio ADN y se encuentran presentes en todos los seres vivos, teniendo estos la capacidad para hacer la fotosíntesis a causa de la clorofila que contienen.
2. En segundo lugar, tenemos la fase oscura, fase donde el ATP generado en la fase luminosa es transformado a materia orgánica por medio de un proceso en el que la luz ya no es necesaria.

Nutrición y crecimiento

Ya para esta última parte, la planta utiliza los compuestos generados para su alimentación y producir nuevas estructuras para crecer.

Tipos de fotosíntesis

Primero, hay que distinguir entre la fotosíntesis oxigénica y la anoxigénica, y dejando esto claro, hay que nombrar los tres tipos principales de fotosíntesis que se conocen en las plantas, los cuales vamos a comentar a continuación:

Fotosíntesis C3

Las plantas C3 utilizan una vía fotosintética que abarca el dióxido de carbono de la atmósfera en un tipo de reacción, reacción donde la primera molécula orgánica cuenta con tres átomos de carbono, siendo el ácido fosfoglicérico (PGA, traducción al inglés de phosphoglyceric acid).

Aquí es importante destacar el papel de la rubisco, una enzima proteica altamente abundante en la biosfera, y en este caso, se encarga de catalizar esta primera reacción fotosintética.

Asimismo, la rubisco cataliza este mismo proceso en sentido opuesto, por tanto, tiene la capacidad de oxigenar y carboxilar, y para qué quede bien claro, dese Agriquipo te lo explicamos a continuación:

Acción de la rubisco

• En la fotosíntesis, la rubisco se encarga de fijar el CO2 de la atmósfera, además, carboxila la ribulosa bifosfato.
• Durante la fotorrespiración, esta enzima proteica puede obtener oxígeno de la atmósfera para realizar la oxidación por parte de la ribulosa y desprender el dióxido de carbono. Esta fotorrespiración se activa con unas condiciones de alta temperatura y luminosidad.

La fotosíntesis C3 es la más común de toda, pues se evidencia en la naturaleza bajo condiciones normales ya sea, en cuanto a luz, como en temperatura.

Este tipo de fotosíntesis se da en la hoja y estomas, al igual que en los poros, lugar donde es intercambiado el CO2, el O2 y el H2O con la atmósfera, poros que están abiertos durante el día.

En ese sentido, en este momento es cuando la planta pierde agua por transpiración, y es por ello que en ambientes áridos de temperaturas altas puede significar un problema, ya que el uso del agua no es eficiente en este caso.

Pero claro, en los ambientes normales, fríos y sin falta de agua, este tipo de fotosíntesis es muy eficiente, pues necesita de menor maquinaria con respecto a las enzimas, y no necesita de las estructuras anatómicas especializadas; esto lo explicaremos mejor en los siguientes puntos.

Fotosíntesis C4

Este tipo de fotosíntesis se conoce como ruta de Hatch-Slack o de las plantas C4, y es una vía fotosintética que completan las plantas tropicales y típicas de un ambiente más cálido.

Para este caso, el dióxido de carbono se fija en una primera molécula (ácido málico o ácido aspártico) junto a cuatro átomos de carbono, pero esto será en función del tipo en concreto de la planta.

En este tipo de fotosíntesis, así como sucede con la de tipo C3, las estomas permanecen abiertos a lo largo del día, pero este proceso para este caso en específico, no se presenta en toda la hoja, sino en las células internas que están dispuestas en base a una estructura anatómica especializada, conocida como la anatomía de Kranz.

Aquí, el CO2 es absorbido de una forma más rápida que en el caso anterior (plantas C3) y es fijado por la enzima PEP Carbosilasa.

Después, el dióxido de carbono se traspasa a la mencionada enzima rubisco sobre las estructuras internas de la anatomía de Kranz, donde la activación por parte de la fotorespiración se queda bastante limitada.

A diferencia de las plantas C3, en el caso de las C4, se presentan con una mayor tasa fotosintética en condiciones donde la luz tenga mayor intensidad, al igual que la temperatura, además, al ser la enzima PEP carboxilasa la encargada de absorber el CO2 de manera más rápida, las plantas no van a necesitar mantener abiertos los estomas por un tiempo prolongado, y al igual que sucede con las C3, logran disminuir de esta manera la transpiración optimizando la eficiencia con respecto al uso de agua. 

Fotosíntesis CAM

Esta vía fotosintética no tiene nada que ver con los tipos de fotosíntesis C3 y C4, esto debido a que en los últimos tipos de plantas la fijación y primeramente la absorción del dióxido de carbono se da durante el día, en cambio, con las plantas CAM todos estos son procesos separados a causa del tiempo. 

Las plantas CAM por su parte, llevan a cabo la absorción del dióxido de carbono por la noche y lo almacenan en vacuolas como, puede ser el ácido málico.

Llegado el día siguiente, bajo la presencia de luz, el CO2 es liberado del ácido málico, por ejemplo, y se suministra al ciclo de Calvin, de manera que los hidratos de carbono se sinteticen.

Por tal motivo, las principales ventajas de la adaptación de dichas plantas está en la capacidad que estas tienen para mantener cerrados los estomas en las horas del día con las temperaturas más altas del día, disminuyendo así la pérdida de agua por transpiración al máximo.

Al mismo tiempo, se trata de plantas que tienen la capacidad de sobrevivir en condiciones de poca concentración de dióxido de carbono, pues lo van tomando y lo almacenan durante la noche, y en este caso, resaltan, por ejemplo, las plantas de agua dulce que se encuentran sumergidas.

¿Es importante la fotosíntesis?

La importancia de la fotosíntesis, como destacamos en un principio, está en el hecho de ser un proceso vital para la Tierra, y esto queda evidenciado en que gracias a la acción que se ha tenido por millones de años por los primeros organismos fotosintéticos, la atmósfera no se habría podido cargar a los niveles óptimos de oxígeno que dieron pie al desarrollo de la capa de ozono. 

Del mismo modo, la fotosíntesis se encarga del oxígeno que les permite a los seres vivos existir.

En líneas generales, esta respiración de las plantas y de una enorme cantidad de vida que contienen estas especies, es que termina resultando en un positivo aporte de oxígeno, el cual en principio es bastante reducido. 

De esta manera, la fotosíntesis tiene gran importancia debido principalmente a ese aporte de oxígeno que las plantas aportan para la vida del planeta, es más, alrededor de un 50 y el 85 % de todo el oxígeno que se produce en la actualidad es liberado gracias a estos microorganismos autótrofos, siendo a ellos quienes les debemos esta parte fundamental de la vida.

Conclusiones

La fotosíntesis tiene mucha importancia por todo lo que aporta al funcionamiento del planeta, proceso que va más de la sola alimentación y respiración por parte de las plantas, ya que todos los seres vivos les debemos el aporte de oxígeno en gran parte, es a este proceso natural. Por ello, desde Agriquipo hemos reunido a detalle todos los puntos básicos acerca de este proceso tan importante.