La fotosíntesis es un ejemplo de energía solar que ocurre de forma natural. Es el proceso por el cual las plantas, las algas y ciertas bacterias convierten la luz solar en energía química, creando así la base de la cadena alimentaria y manteniendo el equilibrio del oxígeno y el dióxido de carbono en la atmósfera.
Este proceso químico se divide en dos fases interconectadas: la fase luminosa y la fase oscura. En este artículo, explicaremos en detalle estas dos fases críticas.
Fase luminosa: La captura de energía solar
La fase luminosa es la primera etapa de la fotosíntesis y se lleva a cabo en las membranas de los tilacoides, que son estructuras en forma de discos dentro de los cloroplastos de las células vegetales.
Esta fase recibe su nombre de la luz solar, que es esencial para su funcionamiento.
Aquí se descomponen las principales etapas de la fase luminosa:
Captura de la luz solar
En esta etapa, las moléculas de clorofila y otros pigmentos fotosintéticos presentes en los tilacoides absorben la energía de los fotones de luz solar. La luz se divide en sus diferentes longitudes de onda, y esta energía absorbida se convierte en energía química.
La clorofila y otros pigmentos fotosintéticos como el caroteno absorben la energía de la luz y la utilizan para fragmentar moléculas de agua, por lo que se libera oxígeno como residuo.
Generación de ATP
La energía lumínica se utiliza para bombear protones a través de la membrana de los tilacoides hacia el espacio del tilacoide, creando así un gradiente de protones.
Este gradiente se utiliza para impulsar la síntesis de adenosín trifosfato (ATP), una molécula de alta energía que es esencial para muchas actividades celulares.
Producción de NADPH
Además de ATP, la fase luminosa también genera otra molécula crucial llamada NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido).
El NADPH es un portador de electrones que se utilizará en la fase oscura para convertir el dióxido de carbono en glucosa.
Fase oscura: la síntesis de glucosa
La fase oscura, a pesar de su nombre, no depende directamente de la luz solar, pero utiliza los productos energéticos de la fase luminosa (ATP y NADPH) para llevar a cabo la síntesis de glucosa y otros compuestos orgánicos.
Esta fase tiene lugar en el estroma de los cloroplastos y se compone de una serie de reacciones químicas complejas:
Fijación del CO2
En esta etapa, las moléculas de dióxido de carbono (CO2) se unen a un compuesto de cinco carbonos llamado ribulosa-1,5-bifosfato (RuBP) mediante una enzima llamada ribulosa-1,5-bifosfato carboxilasa/oxigenasa (RuBisCO).
Esto da lugar a la formación de moléculas de tres carbonos conocidas como 3-fosfoglicerato (3-PGA).
Reducción de 3-PGA
Las moléculas de 3-PGA se reducen utilizando la energía y los electrones proporcionados por el NADPH generado en la fase luminosa. Esto resulta en la formación de moléculas de gliceraldehído-3-fosfato (G3P), que son precursores de la glucosa y otras moléculas orgánicas.
Regeneración de RuBP
Para mantener el ciclo de la fase oscura, algunas de las moléculas de G3P se utilizan para regenerar RuBP. Este proceso consume ATP generado durante la fase luminosa.
Producción de glucosa y almacenamiento de energía
Finalmente, algunas de las moléculas de G3P se utilizan para la síntesis de glucosa y otros carbohidratos. Esta glucosa se almacena en la planta como fuente de energía y como material de construcción para su crecimiento y desarrollo.
Resumen
Fase luminosa:
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Ocurre en los tilacoides de los cloroplastos.
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Captura la luz solar mediante pigmentos fotosintéticos como la clorofila.
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Genera energía química en forma de ATP y NADPH.
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Impulsa la síntesis de ATP mediante un gradiente de protones.
Fase oscura:
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Sucede en el estroma de los cloroplastos.
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Utiliza ATP y NADPH generados en la fase luminosa.
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Convierte dióxido de carbono (CO2) en glucosa y otros compuestos orgánicos.
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Incluye la fijación del CO2, la reducción de 3-PGA y la regeneración de RuBP.
En conjunto, estas dos fases de la fotosíntesis permiten a las plantas, algas y algunas bacterias capturar la energía solar y convertirla en energía química almacenada en forma de glucosa, al tiempo que liberan oxígeno al ambiente.
Este proceso es esencial para la vida en la Tierra al sustentar la cadena alimentaria, regular el ciclo del carbono y proporcionar oxígeno.