Biología para mayores I (Español)

Identificar los componentes básicos y los pasos de la fotosíntesis

Los procesos en todos los organismos, desde las bacterias hasta los humanos, requieren energía. Para obtener esta energía, muchos organismos acceden a la energía almacenada comiendo, es decir, ingiriendo otros organismos. Pero, ¿dónde se origina la energía almacenada en los alimentos? Toda esta energía se remonta a la fotosíntesis.

La fotosíntesis es esencial para toda la vida en la tierra; tanto las plantas como los animales dependen de él. Es el único proceso biológico que puede capturar la energía que se origina en el espacio exterior (luz solar) y convertirla en compuestos químicos (carbohidratos) que todo organismo usa para impulsar su metabolismo. En resumen, la energía de la luz solar se captura y se utiliza para energizar los electrones, que luego se almacenan en los enlaces covalentes de las moléculas de azúcar. ¿Qué tan duraderos y estables son esos enlaces covalentes? La energía extraída hoy por la quema de carbón y productos derivados del petróleo representa la energía de la luz solar capturada y almacenada por la fotosíntesis hace unos 300 millones de años.

Las plantas, las algas y un grupo de bacterias llamadas cianobacterias son los únicos organismos capaces de realizando la fotosíntesis (Figura 1). Debido a que utilizan la luz para fabricar sus propios alimentos, se les llama fotoautótrofos (literalmente, «se alimentan por sí mismos usando luz»). Otros organismos, como los animales, los hongos y la mayoría de las demás bacterias, se denominan heterótrofos («otros alimentadores»), porque deben depender de los azúcares producidos por los organismos fotosintéticos para sus necesidades energéticas. Un tercer grupo muy interesante de bacterias sintetiza azúcares, no utilizando la energía de la luz solar, sino extrayendo energía de compuestos químicos inorgánicos; por lo tanto, se denominan quimioautótrofos.

Figura 2. Fotoautótrofos, incluidas (a) plantas, (b) las algas y (c) las cianobacterias sintetizan sus compuestos orgánicos a través de la fotosíntesis utilizando la luz solar como fuente de energía. Las cianobacterias y las algas planctónicas pueden crecer en enormes áreas en el agua, a veces cubriendo completamente la superficie. En un (d) respiradero de aguas profundas, los quimioautótrofos, como estas (e) bacterias termófilas, capturan energía de compuestos inorgánicos para producir compuestos orgánicos. El ecosistema que rodea los respiraderos tiene una variedad diversa de animales, como gusanos tubícolas, crustáceos y pulpos que obtienen energía de las bacterias. (crédito a: modificación del trabajo de Steve Hillebrand, Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU.; crédito b: modificación del trabajo por «eutrofización & hipoxia” / Flickr; crédito c: modificación del trabajo por NASA; crédito d: Universidad de Washington, NOAA; crédito e: modificación del trabajo de Mark Append, Centro de Investigaciones Submarinas de la Costa Oeste y las Regiones Polares, UAF, NOAA)

Figura 2. La energía almacenada en las moléculas de carbohidratos de la fotosíntesis pasa a través de la cadena alimentaria. El depredador que se come a estos ciervos recibe una parte de la energía que se originó en la vegetación fotosintética que consumían los ciervos (crédito: modificación del trabajo de Steve VanRiper, Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU.)

La importancia de la fotosíntesis no es solo que puede capturar la energía de la luz solar. Un lagarto que toma el sol en un día frío puede usar la energía del sol para calentarse. La fotosíntesis es vital porque evolucionó como una forma de almacenar la energía de la radiación solar (la parte «foto») como electrones de alta energía en los enlaces carbono-carbono de las moléculas de carbohidratos (la parte «síntesis»). Esos carbohidratos son la fuente de energía que utilizan los heterótrofos para impulsar la síntesis de ATP a través de la respiración. Por lo tanto, la fotosíntesis alimenta el 99 por ciento de los ecosistemas de la Tierra. Cuando un depredador superior, como un lobo, se alimenta de un ciervo (Figura 2), el lobo se encuentra al final de un camino de energía que iba desde las reacciones nucleares en la superficie del sol hasta la luz, la fotosíntesis, la vegetación, al ciervo y finalmente al lobo.

Lo que aprenderá a hacer

• Identifique los reactivos y productos de la fotosíntesis
• Describa lo visible y espectros electromagnéticos de luz que se aplican a la fotosíntesis
• Describir las reacciones dependientes de la luz que tienen lugar durante la fotosíntesis
• Identificar las reacciones independientes de la luz en la fotosíntesis

Actividades de aprendizaje

Las actividades de aprendizaje para esta sección incluyen lo siguiente:

• Una descripción general de la fotosíntesis
• Espectros de luz
• Reacciones dependientes de la luz
• Reacciones independientes de la luz
• Fotosíntesis
• Autocomprobación: fotosíntesis

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