¿Qué es la fotosíntesis? ¿Cómo se produce la actividad enzimática en la fotosíntesis? Información sobre reacciones, ciclo de Calvin y respiración CAM.
La fotosíntesis es una serie compleja de reacciones que las plantas y las algas utilizan para convertir la energía de la luz, el agua y el dióxido de carbono en glucosa. La fotosíntesis ocurre en dos etapas: las reacciones a la luz y las reacciones a la oscuridad. En las reacciones a la luz, la clorofila pigmento absorbe la energía de la luz y la aprovecha para crear las moléculas de alta energía ATP y NADPH. En las reacciones oscuras, ATP y NADPH se utilizan para fijar el carbono en el ciclo de Calvin.
Las reacciones de luz
En los cloroplastos de las células vegetales hay una serie de enzimas y otras proteínas llamadas fotosistemas I y II. Algunas de estas proteínas contienen moléculas de clorofila y, cuando la foto de la luz incide en la clorofila, un electrón se energiza y las moléculas de agua se unen. Una enzima en el fotosistema II divide el agua en hidrógeno y oxígeno. El electrón energizado luego pasa a través de otra enzima llamada el complejo citocromo b6-f, que a su vez bombea moléculas de hidrógeno cargadas positivamente a través de una membrana para crear una reserva de energía potencial. Una enzima llamada ATP sintasa usa esa energía potencial para sintetizar una molécula llamada ATP, que es la moneda de energía más común para las células, y que se usa en las reacciones oscuras de la fotosíntesis.
Los cloroplastos contienen un segundo mecanismo de captura de luz llamado fotosistema I, que actúa de manera similar al fotosistema II, excepto que el resultado final es una molécula llamada NADPH en lugar de ATP. El fotosistema I está conectado al fotosistema II por una pequeña proteína llamada plastocianina, que dona electrones del fotosistema II al fotosistema I.
El ciclo de calvin
En el ciclo de Calvin, el ATP y el NADPH se usan para reducir o reparar el dióxido de carbono para producir glucosa. Esta reacción de fijación de carbono es catalizada por una enzima llamada RUBISCO, una proteína altamente abundante en las plantas y posiblemente la proteína más abundante en la Tierra. Una por una, RUBISCO toma tres moléculas de dióxido de carbono y otras dos enzimas para producir una molécula de un azúcar de tres carbonos llamado gliceraldehído 3-fosfato. Eventualmente, dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato se combinan para formar una molécula de glucosa.
Plantas C3 y C4
La fijación de carbono que produce un azúcar de tres carbonos se conoce como fotosíntesis C3, y la mayoría de las plantas utilizan este tipo de fotosíntesis. Funciona bien en condiciones frescas y húmedas donde las plantas pueden mantener los poros que dejan entrar el dióxido de carbono, llamados estomas, abiertos durante todo el día.
Para muchas plantas anuales de verano, las condiciones son demasiado altas para permitir que los estomas permanezcan abiertos durante todo el día, por lo que estas plantas se han adaptado al desarrollar la fotosíntesis C4. La fotosíntesis C4 se denomina como tal porque la fijación de dióxido de carbono, por una enzima llamada PEP carboxilasa, da como resultado un azúcar de cuatro carbonos. El carbono adquirido de esta manera se pasa a RUBISCO y entra en el ciclo de Calvin.
Plantas CAM
Un tercer tipo de fotosíntesis se conoce como respiración CAM. Suculentas y algunas orquídeas realizan la respiración CAM. Estas plantas abren sus estomas por la noche y almacenan carbono del dióxido de carbono como ácido crassulacean. En el día, cuando la energía para la síntesis de ATP y NADPH está disponible de la luz, el carbono se libera del ácido crassulacean y se transfiere a RUBISCO para comenzar el ciclo de Calvin.
