🌿 Fotosíntesis
Cómo una planta convierte luz en azúcar: el cloroplasto, las reacciones luminosas y el ciclo de Calvin.
Qué hace la fotosíntesis, en una línea
Una planta toma tres cosas del ambiente —dióxido de carbono del aire, agua del suelo y luz del Sol— y con ellas fabrica azúcar, soltando oxígeno de sobra.
La ecuación que hay que saberse es esta, y conviene leerla en voz alta antes de memorizarla: seis dióxidos de carbono más seis aguas, con energía luminosa, producen una glucosa y seis oxígenos.
6 CO₂ + 6 H₂O + luz → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Fíjate en lo que dice: la planta está construyendo una molécula grande a partir de moléculas chicas, y para eso necesita energía. Por eso es una vía anabólica y por eso, sin luz, se detiene.
Dato: El oxígeno que sale NO viene del dióxido de carbono, aunque la ecuación lo sugiera. Viene del agua: la planta rompe H₂O para conseguir electrones, y el oxígeno sobra. Cada bocanada de aire que respiras salió de una molécula de agua partida por una planta o un alga.
Dónde ocurre: el cloroplasto por dentro
Todo pasa dentro del cloroplasto, un organelo que solo tienen las células capaces de hacer fotosíntesis. Y no pasa todo en el mismo lugar: cada fase tiene su compartimento, que es justo lo que hace falta saber para no confundirlas.
Tilacoides
Sacos aplanados apilados como monedas dentro del cloroplasto. En su membrana están los pigmentos, y ahí ocurre la primera fase.
Granas
Cada pila de tilacoides. Un cloroplasto tiene muchas.
Estroma
El líquido que rodea a las granas. Ahí ocurre la segunda fase, el ciclo de Calvin.
Pigmentos
Moléculas que absorben luz. El principal es la clorofila, que absorbe el azul y el rojo y refleja el verde —por eso las plantas se ven verdes—. También hay carotenoides, que absorben otras longitudes de onda y se ven amarillos o anaranjados.
Dato: En otoño las hojas se ponen amarillas y anaranjadas porque el árbol deja de reponer la clorofila, que es la que se degrada primero. Los carotenoides ya estaban ahí todo el año: lo que cambia es que dejan de estar tapados por el verde.
Fase 1: las reacciones luminosas
Ocurren en la membrana de los tilacoides y solo con luz. Su trabajo no es fabricar azúcar, sino convertir energía luminosa en energía química transportable: ATP y NADPH, que son las dos cosas que la segunda fase necesita.
Las reacciones luminosas, paso a paso
1. La luz golpea el fotosistema II
Se rompe el agua y se sueltan electrones, protones y oxígeno.
- La clorofila absorbe la energía de la luz y sus electrones se energizan.
- Esa energía se usa para romper moléculas de agua: es la fotólisis.
- Del agua salen electrones —que reponen los que se fueron—, protones (H⁺) que quedan dentro del tilacoide, y oxígeno, que se libera al aire.
Ojo: Aquí es donde se produce el oxígeno que respiras. No al final del proceso ni a partir del CO₂: al principio, y a partir del agua.
2. La cadena de transporte de electrones
Los electrones energizados van pasando de molécula en molécula.
- Los electrones bajan por una serie de transportadores en la membrana del tilacoide.
- Al bajar, su energía se usa para bombear protones hacia el interior del tilacoide.
- Dentro se acumulan protones: queda un gradiente, como agua retenida por una presa.
3. La ATP sintasa fabrica ATP
Los protones salen por una compuerta y su paso genera ATP.
- Los protones acumulados regresan al estroma pasando por la enzima ATP sintasa.
- Ese flujo hace trabajar a la enzima, que pega un fosfato al ADP y forma ATP.
- A este mecanismo —acumular protones y aprovechar su regreso— se le llama quimiósmosis.
4. El fotosistema I forma NADPH
Los electrones se vuelven a energizar y quedan guardados.
- Una segunda captura de luz vuelve a energizar los electrones.
- Se los queda el NADP⁺, que se convierte en NADPH: un transportador cargado de electrones.
Ojo: Saldo de esta fase: ATP y NADPH para la fase siguiente, y oxígeno que se va al aire. Todavía no hay ni una molécula de azúcar.
Fase 2: el ciclo de Calvin
Ocurre en el estroma y aquí sí se fabrica el azúcar. Se le llama también fase independiente de la luz, y ese nombre confunde: no significa que ocurra de noche, sino que no necesita luz directamente. Lo que necesita es el ATP y el NADPH que la luz produjo, así que en la práctica se detiene poco después de que oscurece.
Lo que hace el ciclo es fijar el carbono: tomar el CO₂ del aire —que es carbono inorgánico, suelto— y engancharlo a una molécula orgánica. Es el momento exacto en que un átomo de carbono deja de ser aire y pasa a ser materia viva.
El ciclo de Calvin, en tres movimientos
1. Fijación del carbono
El CO₂ se engancha a una molécula que ya estaba en el estroma.
- La enzima rubisco toma el CO₂ del aire y lo une a una molécula de cinco carbonos.
- El compuesto resultante se parte enseguida en moléculas de tres carbonos.
Ojo: La rubisco es la enzima más abundante del planeta: la mayor parte de la proteína de las hojas del mundo es esta enzima haciendo este paso.
2. Reducción
Se gasta el ATP y el NADPH de la fase luminosa.
- El ATP aporta energía y el NADPH aporta electrones e hidrógenos.
- Las moléculas de tres carbonos se convierten en G3P, un azúcar simple.
3. Regeneración y producto
Parte del G3P sale como azúcar y el resto reinicia el ciclo.
- Una parte del G3P sale del cloroplasto y con ella se arman glucosa, almidón y celulosa.
- El resto se reacomoda para volver a formar la molécula de cinco carbonos del primer paso.
- Por eso es un ciclo: termina donde empezó y puede volver a girar.
Dato: Hacen falta seis vueltas del ciclo —seis CO₂ fijados— para armar una sola molécula de glucosa. Y cada vuelta gasta ATP y NADPH, que es la energía que la luz aportó.
Qué la acelera y qué la frena
Tres factores del ambiente deciden qué tan rápido fotosintetiza una planta, y los tres se preguntan porque explican decisiones prácticas, desde el invernadero hasta la maceta de la casa.
Intensidad de la luz
A más luz, más rápido, hasta llegar a un punto en que la planta ya no puede aprovechar más y la tasa se estanca.
Concentración de CO₂
Con más dióxido de carbono disponible, el ciclo de Calvin gira más rápido. Por eso en los invernaderos a veces se enriquece el aire con CO₂.
Temperatura
Todo el proceso depende de enzimas, así que tiene una temperatura óptima: con frío se vuelve lento y con calor excesivo las enzimas se desnaturalizan.
El agua y los estomas
El CO₂ entra por los estomas, unos poros de la hoja. Si falta agua, la planta los cierra para no perder más, y al cerrarlos también deja de entrar CO₂: por eso la sequía frena la fotosíntesis dos veces.
Basado en: Biggs, Biología, cap. 8 «Energía celular», sección 2.