Historia de la fotosíntesis

La fotosíntesis (de la combinación griega φῶς phōs “light” y σύνθεσις “sýnthesis”) es el proceso bioenergético que permite a los organismos (como las bacterias fotoautotróficas) sintetizar la materia orgánica utilizando la energía de la luz. Apareció hace más de 3.700 millones de años en bacterias reductoras de sulfato.

Principios

Los organismos fotosintéticos son fotoautotróficos, lo que significa que son capaces de sintetizar sus biomoléculas directamente a partir de compuestos minerales -más a menudo dióxido de carbono CO2 y agua H2O- utilizando la energía luminosa recibida del sol.

Sin embargo, no todos los organismos capaces de utilizar la energía de la luz para su metabolismo son necesariamente fotosintéticos: los llamados organismos fotoheterótrofos sintetizan sus biomoléculas a partir de compuestos orgánicos, y no del CO2, como fuentes de carbono3.

En plantas, algas, cianobacterias y varios taxones bacterianos (bacterias verdes sulfurosas, bacterias verdes no sulfurosas), la fotosíntesis libera oxígeno O2. Esto se llama fotosíntesis de oxígeno. Aunque existen diferencias en la biosíntesis realizada por estos organismos, los mecanismos generales siguen siendo bastante similares de una especie a otra. Sin embargo, hay bacterias que poseen una fotosíntesis anoxigénica, que consume CO2 pero no libera O2.

El dióxido de carbono se convierte en carbohidratos a través de un proceso llamado fijación de carbono. Se trata de reacciones endotérmicas de oxidación-reducción, por lo que este proceso necesita, por un lado, electrones para reducir el CO2 a azúcares y, por otro, energía para hacer que estas reacciones sean termodinámicamente favorables.

La fotosíntesis es el recíproco general de la respiración celular, durante el cual los compuestos orgánicos como la glucosa se oxidan a dióxido de carbono y agua para liberar energía y producir coenzimas reductoras. Sin embargo, estos dos procesos implican diferentes reacciones químicas en diferentes compartimentos celulares.

La fotosíntesis tiene lugar en dos fases: en la primera fase, las reacciones dependientes de la luz capturan la energía de la luz y la utilizan para producir una coenzima reductora, NADPH, y una coenzima que almacena energía química, ATP, mientras que en la segunda fase, las reacciones independientes de la luz utilizan estas coenzimas para absorber y reducir el dióxido de carbono.

La mayoría de los organismos fotosintéticos de oxígeno utilizan luz visible, sin embargo, sólo son activos en ciertas longitudes de onda (es decir, absorben estas longitudes de onda por sus pigmentos fotosintéticos) para la clorofila a, el espectro de acción incluye azules y rojos (longitudes de onda alrededor de 440 y 680 nm), otros pigmentos que absorben otras longitudes de onda como la clorofila b, las xantofilas o los carotenoides desempeñan un papel en la fotosíntesis, por lo que algunos organismos fotosintéticos utilizan el infrarrojo cercano o, más concretamente, el rojo lejano13 (alrededor de 800 nm de longitud de onda).

Por último, cabe señalar que, si la fotosíntesis es un proceso biológico específico de las plantas, las algas y determinados microorganismos (incluidos los protistas y las bacterias), también existe un animal, la babosa marina Elysia chlorotica, conocida por ser el lugar de un proceso de fotosíntesis que tiene lugar en los cloroplastos y que no se produce por sí sola, sino que se absorbe con las algas de las que se alimenta

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