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Fotosíntesis

Photosynthesis

La fotosíntesis es el proceso en el que el cloroplasto usa la energía de la luz para fabricar glucosa a partir de dióxido de carbono y agua, liberando oxígeno. Las reacciones luminosas de las membranas de los tilacoides rompen el agua, liberan O₂ y producen ATP y NADPH; el ciclo de Calvin, en el estroma, usa ese ATP y ese NADPH para fijar CO₂ y obtener la materia prima de la glucosa. La planta respira todo el tiempo, así que con poca luz gasta más O₂ del que produce; al aumentar la luz, la fotosíntesis toma la delantera hasta que, pasado el punto de saturación, ya no se acelera. En el diagrama, al subir la intensidad de la luz se engruesa la flecha de ATP y NADPH que sale de las reacciones luminosas, y el punto de la gráfica de abajo pasa por el punto de compensación y el de saturación.

De energía luminosa a energía química

🌿 Qué transforma la fotosíntesis y en qué
①Los productores, como las plantas y las algas, captan la energía de la luz y la guardan como energía química en la glucosa
②La fotosíntesis ocurre en el cloroplasto, donde pigmentos como la clorofila de las membranas de los tilacoides absorben la luz
③La primera fase, las reacciones luminosas, necesita luz y produce ATP, NADPH y O₂
④La segunda fase, la fijación del carbono (ciclo de Calvin), usa ese ATP y ese NADPH para convertir el CO₂ en materia orgánica
⑤La glucosa obtenida alimenta la respiración de la propia planta y pasa a otros seres vivos a lo largo de la cadena alimentaria

Intensidad de la luz y velocidad de la fotosíntesis

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💡 Qué se lee en la gráfica
①Sin luz, la fotosíntesis se detiene y solo hay respiración, así que la fotosíntesis neta es negativa: la planta toma O₂ y libera CO₂
②Cuanta más luz, más rápidas son las reacciones luminosas y más ATP y NADPH producen, y el ciclo de Calvin se acelera con ellas
③La intensidad de luz a la que la fotosíntesis bruta iguala a la respiración es el punto de compensación, donde el intercambio neto de gases es cero
④La intensidad a partir de la cual más luz ya no aumenta la velocidad es el punto de saturación
⑤Por encima del punto de saturación, el factor limitante ya no es la luz sino la concentración de CO₂ o la temperatura

La ecuación y las dos fases

Ecuación global de la fotosíntesis
6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O
Si se escribe agua en los dos lados, se ve que los 12 átomos de oxígeno del O₂ liberado vienen todos del H₂O que entra.

Las dos fases de la fotosíntesis

Reacciones luminosas y ciclo de Calvin
RasgoReacciones luminosasCiclo de Calvin
Lugarmembrana del tilacoideestroma
Luzimprescindibleno la usa directamente, pero necesita los productos de las reacciones luminosas
EntraH₂O, energía luminosa, ADP, NADP⁺CO₂, ATP, NADPH
SaleO₂, ATP, NADPHG3P (materia prima de la glucosa), ADP, NADP⁺
Procesos principalesfotólisis del agua, fotofosforilaciónfijación del CO₂, reducción del 3-PG, regeneración de la RuBP

Fotosíntesis y respiración celular

Fotosíntesis frente a respiración

Comparación entre fotosíntesis y respiración celular
RasgoFotosíntesisRespiración
Lugarcloroplastocitoplasma y mitocondrias
ReacciónCO₂ + H₂O → glucosa + O₂glucosa + O₂ → CO₂ + H₂O
Energíaguarda la energía luminosa como energía químicalibera la energía química de la glucosa en forma de ATP
Quién la realizaorganismos fotosintéticos como plantas y algascasi todos los seres vivos, plantas incluidas

Ejemplos y examen

Ejemplo 1
¿En qué parte del cloroplasto ocurren las reacciones luminosas y el ciclo de Calvin, y qué se intercambian las dos fases?
1
Las reacciones luminosas ocurren en las membranas de los tilacoides, donde están los pigmentos que absorben la luz y la cadena de transporte de electrones; el ciclo de Calvin ocurre en el estroma, el líquido que rodea los tilacoides.
2
El ATP y el NADPH que producen las reacciones luminosas pasan al ciclo de Calvin para fijar CO₂, y el ADP y el NADP⁺ ya gastados vuelven a las reacciones luminosas.
▸ Reacciones luminosas: membranas de los tilacoides. Ciclo de Calvin: estroma. Las reacciones luminosas envían ATP y NADPH, y el ciclo de Calvin devuelve ADP y NADP⁺.
Las dos flechas del diagrama son ese intercambio. Con la intensidad de la luz en 0, la flecha de ATP y NADPH desaparece y el ciclo de Calvin se atenúa.
Ejemplo 2
Al iluminar una planta, su intercambio neto de gases baja a cero. ¿Qué relación hay en ese momento entre la fotosíntesis bruta y la respiración?
1
Fotosíntesis neta = fotosíntesis bruta − respiración.
2
Si la fotosíntesis neta es cero, la bruta iguala a la respiración, y la intensidad de luz en ese punto se llama punto de compensación.
▸ fotosíntesis bruta = respiración (punto de compensación)
En el punto de compensación, la respiración consume todo el O₂ que libera la fotosíntesis, así que no se ve cambio neto. Con la intensidad de la luz en 1 en el diagrama, el punto queda justo sobre el eje horizontal.
Problema tipo CSAT
¿Qué afirmación sobre la fotosíntesis de las plantas es correcta?
①Las reacciones luminosas ocurren en el estroma
②En las reacciones luminosas el agua se rompe y se libera O₂
③El ciclo de Calvin sigue funcionando aunque falten los productos de las reacciones luminosas
④La glucosa es un producto directo de las reacciones luminosas
⑤Pasado el punto de saturación, más luz sigue aumentando la velocidad de la fotosíntesis
▸ ② En las reacciones luminosas el agua se rompe y se libera O₂
1
En las reacciones luminosas, la energía de la luz rompe el agua y libera O₂, y los electrones que se liberan sirven para producir ATP y NADPH.
2
Las reacciones luminosas ocurren en las membranas de los tilacoides (①), el ciclo de Calvin necesita el ATP y el NADPH de las reacciones luminosas (③), la glucosa sale del ciclo de Calvin (④) y por encima del punto de saturación más luz no aumenta la velocidad (⑤).

Resumen

El recorrido de la fotosíntesis
luz → reacciones luminosas (ATP y NADPH) → ciclo de Calvin (fijación de CO₂) → glucosa
Las reacciones luminosas guardan la energía de la luz en ATP y NADPH, y el ciclo de Calvin la gasta en convertir CO₂ en glucosa.
🎯 Puntos clave
①Las reacciones luminosas ocurren en las membranas de los tilacoides, donde el agua se rompe y libera O₂ y se producen ATP y NADPH
②El ciclo de Calvin ocurre en el estroma, donde el ATP y el NADPH se usan para fijar CO₂ y formar G3P
③El O₂ que libera la fotosíntesis procede del H₂O, no del CO₂
④En el punto de compensación, la fotosíntesis bruta iguala a la respiración y la fotosíntesis neta es cero
⑤Por encima del punto de saturación, más luz no aumenta la velocidad, y la concentración de CO₂ y la temperatura pasan a ser los factores limitantes
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