Fotosíntesis: Fases, Factores Influyentes y Síntesis de Compuestos

Fases de la Fotosíntesis: Ciclo de Calvin (Fase Oscura)

La fase oscura, también conocida como ciclo de Calvin, es un conjunto de reacciones que ocurren en el estroma de los cloroplastos y no dependen directamente de la luz. Se divide en tres etapas principales:

Fase 1: Fijación del CO2

El CO2 atmosférico ingresa al ciclo de Calvin y se une a una molécula de cinco carbonos llamada ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP). Esta reacción es catalizada por la enzima RuBisCO (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa). El producto resultante es un compuesto inestable de seis carbonos que se divide inmediatamente en dos moléculas de tres carbonos, llamadas 3-fosfoglicerato (3-PGA).

Fase 2: Reducción

El 3-fosfoglicerato (3-PGA) se reduce utilizando la energía (ATP) y el poder reductor (NADPH) generados en la fase luminosa. El 3-PGA se convierte primero en 1,3-bisfosfoglicerato y luego en gliceraldehído-3-fosfato (G3P). El G3P es un monosacárido de tres carbonos que sirve como base para la síntesis de glucosa y otros compuestos orgánicos.

Fase 3: Regeneración de la Ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP)

La mayor parte del G3P producido se utiliza para regenerar la RuBP, asegurando que el ciclo pueda continuar. Este proceso implica una serie compleja de reacciones que reorganizan las moléculas de G3P para formar RuBP. Se requiere ATP adicional para completar esta regeneración.

Factores que Influyen en la Fotosíntesis

La eficiencia de la fotosíntesis se ve afectada por varios factores ambientales:

• Temperatura: Cada especie vegetal tiene un rango óptimo de temperatura para la fotosíntesis. Las temperaturas extremadamente altas o bajas pueden inhibir las enzimas fotosintéticas y reducir la tasa de fotosíntesis.
• Concentración de CO2: Un aumento en la concentración de CO2 generalmente aumenta la tasa de fotosíntesis hasta un punto de saturación.
• Concentración de O2: Altas concentraciones de O2 pueden inhibir la fotosíntesis debido a un proceso llamado fotorrespiración, especialmente en plantas C3.
• Intensidad luminosa: La tasa de fotosíntesis aumenta con la intensidad de la luz hasta un punto de saturación. Las plantas C4, adaptadas a ambientes de alta luminosidad, muestran mayor eficiencia que las plantas C3.
• Disponibilidad de agua: La escasez de agua provoca el cierre de los estomas, lo que reduce la entrada de CO2 y, por lo tanto, disminuye la fotosíntesis. Las plantas C4 son más eficientes en condiciones de escasez de agua que las plantas C3.

Síntesis de Compuestos Orgánicos Nitrogenados

La síntesis de compuestos orgánicos nitrogenados se lleva a cabo a partir de los iones nitrato (NO3-) presentes en el suelo, utilizando la energía (ATP) y el poder reductor (NADPH) obtenidos en la fase luminosa. Este proceso ocurre en tres etapas:

1. Reducción de nitrato a nitrito: La enzima nitrato reductasa reduce los iones nitrato (NO3-) a iones nitrito (NO2-), utilizando NADPH.
2. Reducción de nitrito a amoniaco: La enzima nitrito reductasa reduce los iones nitrito (NO2-) a amoniaco (NH3), utilizando NADPH.
3. Incorporación del amoniaco: El amoniaco (NH3), que es tóxico para la planta, se incorpora rápidamente al ácido α-cetoglutárico, formando ácido glutámico. Esta reacción es catalizada por la enzima glutamato sintetasa y requiere ATP. El ácido glutámico luego participa en la síntesis de otros aminoácidos y compuestos nitrogenados.

Síntesis de Compuestos Orgánicos con Azufre

La síntesis de compuestos orgánicos con azufre comienza con la reducción del ion sulfato (SO42-) a ion sulfito (SO32-) y luego a sulfuro de hidrógeno (H2S), utilizando NADPH y ATP de la fase luminosa. El sulfuro de hidrógeno se combina con la acetilserina para formar el aminoácido cisteína, que se incorpora a las proteínas y otras moléculas orgánicas de la célula.