La Fotosíntesis, Guía Completa: ¿Qué es y cómo se produce? ¿En que nos beneficia?

Las plantas, a diferencia de los animales, pueden producir su propio alimento. Esto lo logran gracias a un proceso conocido como fotosíntesis, en el cual, las plantas producen sustancias orgánicas a partir del dióxido de carbono ya la energía de la luz.

Este proceso, además, les permite crecer y desarrollarse, y generar oxígeno. De esta manera, la fotosíntesis es, con toda probabilidad, el proceso químico más relevante sobre la Tierra, ya que, sin ella,  no sería posible la vida en nuestro planeta .

Pero hablemos con mayor detalle acerca de la fotosíntesis y en qué consiste, para que así podamos comprender porqué es que resulta tan importante.

¿Qué es la fotosíntesis?

La fotosíntesis es el proceso que realizan todas las plantas, los árboles, las algas y algunas bacterias para alimentarse.

Para lograrlo, todos ellos emplean órganos que se encuentran en las células vegetales, llamados cloroplastos, los cuales contienen un pigmento conocido como clorofila que, además de conferirles a las plantas su color verde tan característico, les ayuda también a captar energía luminosa para transformarla en energía química.

El pigmento llamado clorofila es de color verde. Esto provoca que en general las hojas de las plantas sean de este color.

proceso de la fotosíntesis

Durante este proceso, se genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente.

¿Para qué sirve la fotosíntesis?

Como ya hemos visto, la fotosíntesis sirve, en principio, para que las plantas se alimenten, sintetizando materia orgánica a partir de energía luminosa.

Gracias a este proceso, las plantas proveen oxígeno y renuevan el aire, eliminando el dióxido de carbono o CO2.

¿Cómo se lleva a cabo?

El proceso de fotosíntesis conlleva la alimentación de las plantas se  divide en cuatro etapas principales :

  • Absorción: Las raíces absorben el agua y los minerales de la tierra.
  • Circulación: Los nutrientes circulan desde la raíces hasta las hojas a través del tallo.
  • Fotosíntesis: Se realiza en las hojas, las cuales se orientan hacia la luz para llevarla a cabo. La clorofila contenida en los cloroplastos permiten atrapar la luz (captan la luz solar) que, en combinación con el dióxido de carbono absorbido por los estomas de la planta, ayuda a transformar la savia bruta en savia elaborada.
  • Alimentación: durante el proceso se produce el oxígeno, el cual es expulsado por las hojas. El oxígeno es equivalente al desecho posterior a la alimentación. Es aquí donde se produce el transporte de la cadena de electrones y la fijación del dióxido de carbono.
  • Respiración: Este proceso se produce tanto de día como de noche. Durante el día, con la presencia de la luz del sol, las hojas realizan la fotosíntesis y desechan el oxígeno. Por las noches, al no haber luz que puedan absorber, las plantas se limitan a respirar únicamente.

 Los factores esenciales  que contribuyen para que se realice la fotosíntesis son:

1. Intensidad de la luz

Sin luz, las plantas no pueden realizar la fotosíntesis, aún si hay suficiente agua y dióxido de carbono en el ambiente. Si la luz es escasa, la fotosíntesis se realiza más lentamente.

2. Concentración de dióxido de carbono

El dióxido de carbono es un reactivo necesario para que el proceso se dé.

3. El Agua

Durante la fotosíntesis, la planta desdobla las moléculas de agua absorbidas de la tierra, dividiéndolas en hidrógeno y oxígeno. Como resultado de esta reacción, el oxigeno es liberado en el ambiente, mientras que el hidrógeno es aprovechado en otros procesos.

Durante la fotosíntesis, el dióxido de carbono se combina con el hidrógeno liberado, y juntos forman glucosa.

Las reacciones químicas que combinan el dióxido de carbono y el agua para producir glucosa están controladas por enzimas, lo que nos lleva al cuarto factor determinante.

4. La Temperatura

Todas las reacciones controlada por enzimas se ven afectadas por la temperatura.

A bajas temperaturas, la tasa de fotosíntesis está limitada por el número de colisiones moleculares entre enzimas y sustratos.

A altas temperaturas, las enzimas se desnaturalizan, lo que equivale a que su estructura y funciones se ven alteradas.

5. Cantidad de clorofila

 La clorofila es indispensable para absorber la energía lumínica  que se requiere para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa.

Las hojas que contienen mayor cantidad de clorofila son más capaces de absorber la luz.

Las plantas en condiciones precarias de iluminación sintetizan más clorofila para absorber la cantidad de luz que requieren.

Algunas enfermedades de las plantas pueden afectar la cantidad de clorofila y, por lo tanto, su capacidad para realizar la fotosíntesis.

6. Minerales y nutrientes

Por último, pero no menos importante, para que la fotosíntesis se dé de manera exitosa se requieren de plantas saludables.

Esto se logra gracias a la intervención de ciertos minerales y nutrientes necesarios para el crecimiento saludable de las plantas.

Nitrógeno, sulfato, fosfato, hierro, magnesio, calcio y potasio se requieren en cantidades sustanciales para la síntesis de aminoácidos, proteínas, coenzimas, ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN), clorofila y otros pigmentos.

Otros elementos como el manganeso, cobre y cloruro también son necesarios en la fotosíntesis. Así mismo, algunos otros oligoelementos son necesarios para diversas funciones no fotosintéticas en las plantas.

¿Cómo se inicia la fotosíntesis?

La luz se compone de fotones. Los cloroplastos captan los fotones gracias a la clorofila que contienen.sembrar100_02

Al mismo tiempo, la planta se alimenta a través de las raíces. Absorben agua y minerales que viajan por el tallo.

Del ambiente, las plantas absorben el dióxido de carbono.

La luz absorbida por los cloroplastos contribuye para que la planta divida fácilmente las moléculas del agua. De esta división, se utiliza el hidrógeno para formar glucosa, la cual se transformara en otros compuestos orgánicos como sacarosa, almidón, lípidos, proteínas y celulosa.

El oxígeno se desecha y es lo que terminamos respirando.

Además, durante el proceso se sintetizan una molécula fundamental para los organismos vivos: el ATP o Trifosfato de adenosina, que es la principal fuente de energía de los seres vivos

¿Por qué es importante?

Gracias a la fotosíntesis,  los seres humanos obtenemos la mayor parte del oxígeno  que necesitamos para respirar. Nosotros, a su vez, exhalamos dióxido de carbono que las plantas necesitan.

Además, el hombre necesita de todo tipo de plantas para su alimentación.

Otros aportes importantes de la fotosíntesis:

  • La fotosíntesis permite elaborar materia orgánica a partir de la inorgánica. Luego, esta materia orgánica será procesada y transmitida de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas.
  • La fotosíntesis es fundamental para transformar la atmósfera primitiva y anaeróbica, en una atmósfera aerobia.
  • De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como los son el carbón, el petróleo y el gas natural.
  • Los productos vegetales como la madera, el caucho, las hierbas, los medicamentos, la resina y los aceites se derivan de la fotosíntesis.
  • La fotosíntesis contribuye al equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos.
  • Gracias a la fotosíntesis el CO2 producido por animales y procesos de putrefacción puede ser reutilizado y sintetizado. De otro modo, el CO2 o dióxido de carbono saturaría el planeta, lo que tendría consecuencias fatales para la vida en el planeta.

¿Cómo se produce la energía mediante la fotosíntesis?

Durante la fotosíntesis, las plantas utilizan la energía lumínica para producir glucosa a partir de moléculas inorgánicas simples (dióxido de carbono y agua).

De igual modo, esta reacción puede ser utilizada para generar combustibles alternos. Esto puede ser posible si se aprovecha la separación de las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.

La combustión de hidrógeno molecular, H2, con el oxígeno produce calor y agua, y la combinación de hidrógeno y oxígeno molecular en una célula de combustible genera electricidad, calor y agua.

Una vez obtenido, el hidrógeno también podría ser utilizado para obtener metanol, un sustituto viable del petróleo.

¿Quién la descubrió la fotosíntesis? Un poco de historia…

cómo se realiza la fotosíntesisLa primera hipótesis que se tiene registrada sobre la fotosíntesis data de la Antigua Grecia y pertenece a Aristóteles, quien sugería que, de alguna forma, la luz del sol estaba estrechamente relacionada con el color verde de las plantas. No obstante, su teoría terminó siendo olvidada.

Más adelante, Empédocles de Agrigento, otro célebre filósofo griego, propuso que las plantas se alimentaban del aire, mismo que asimilaban mediante alguna suerte de proceso interno.

Su teoría sería rebatida, paradójicamente, por el mismo Aristóteles y por uno de sus discípulos, el oriundo de Ereso, Tirtamo, mejor conocido como Teofrasto, quien sostenía que todo el alimento de las plantas se recibía por medio de la tierra.

No sería sino hasta el siglo XVII, cuando el clérigo inglés, Stephen Hales, considerado por todos como el padre de la fisiología vegetal, retomaría ambas teorías en su obra publicada en 1727, Statique des végétaux. En dicho estudio, Hales plasmó los primeros registros del movimiento del agua en las plantas y logró demostrar que el aire que penetraba por las hojas en las plantas era empleado por ellas como fuente de alimento.

Los estudios de Stephen Hales influyeron en otro clérigo inglés, llamado Joseph Priestley, a quien se le atribuye el descubrimiento del oxígeno y que afirmaba, entre otras cosas, que éste era producido por los vegetales mediante un proceso aparentemente inverso a la respiración animal.

Para llegar a tales conclusiones, Priestley se basó en un experimento realizado con una vela, la cual había colocado en un recipiente cerrado y la hizo arder hasta que el recipiente ya no pudo soportar la combustión. Posteriormente, colocó una rama de hierbabuena en el recipiente y descubrió que, después de varios días, la menta había producido alguna sustancia que permitía que el aire confinado en el recipiente volviera a soportar la combustión. Tal sustancia, resultó ser el oxígeno.

Años más tarde, en 1779, el médico holandés Jan Ingenhousz amplió el trabajo de Priestley, demostrando que la planta tenía que estar expuesta a la luz para producir oxígeno. También demostró que este proceso requería la presencia de los tejidos verdes de la planta.

En sentido estricto, fue Ingenhousz, basado en todos los estudios anteriores, quien logra mayores avances para demostrar el proceso de fotosíntesis en las plantas y es con base en sus estudios que científicos posteriores lograrían ampliar tales conocimientos.

Años más tarde, el profesor alemán Ferdinand Gustav Julius von Sachs descubriría los cloroplastos y desarrollaría una ecuación básica para representar la fotosíntesis.

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