La mayor fuente de energía que recibe la Tierra, exceptuando su propia energía interna, proviene de su estrella más cercana: el Sol.

Un hito importante en la historia de la vida en nuestro planeta ha sido el momento en el que algunos organismos comenzaron a utilizar esta energía solar, lo que supuso un cambio revolucionario de consecuencias trascendentales para la vida en la Tierra.

La atmósfera primitiva era una atmósfera reductora, carente de oxígeno y por lo tanto incompatible con la mayor parte de las formas de vida que actualmente conocemos. En un momento dado un grupo de organismos “aprendió” a utilizar la luz solar como fuente de energía, fueron los primeros organismos fotosintéticos y la función de transformar la energía de la luz solar en energía química se conoce con el nombre de fotosíntesis.

La fotosíntesis la realizan todos los vegetales, pero no es exclusiva de ellos, también ciertas bacterias pueden realizar esta función. Precisamente el oxígeno existente en nuestra atmósfera procede de la fotosíntesis realizada por los vegetales y microorganismos fotosintéticos, lo que da idea de la magnitud y del éxito de los organismos que realizan esta función. A medida que los organismos fotosintéticos han ido proliferando se ha ido liberando oxígeno a la atmósfera en cantidades más y más grandes hasta hacer que hoy en día este gas esté presente en una proporción del 21% en nuestra atmósfera. Esto supuso un cambio trascendental en la evolución y adaptación de los organismos a medida que iba cambiando el entorno, porque el oxígeno es un agente muy oxidante, “un veneno”, y en cierto modo habría que considerarlo un agente altamente contaminante, al que los organismos han tenido que ir adaptándose hasta el punto de hacerse esencial para la gran mayoría de los seres vivos de este planeta. Así pues podría decirse que las formas de vida que en la actualidad existen sobre la Tierra somos un producto de la contaminación.
La función fotosintética es fundamental a la hora de distinguir entre los 2 grandes Reinos, el animal y el vegetal, considerando en general vegetales a los organismos que realizan esta función y animales a los que no la realizan. Y para realizar esta función fotosintética es indispensable la presencia de un peculiar pigmento, la clorofila.

La clorofila
La clorofila es la pieza fundamental para llevar a cabo el proceso de absorción de la luz. Es la encargada de captar la energía de la luz solar y utilizarla para convertirla en energía química que se acumulará más tarde en forma de ATP.

La estructura de la clorofila es un anillo porfirínico con un núcleo central de magnesio y una cadena lateral de átomos de carbono. Se pueden distinguir 2 tipos de clorofilas que se diferencian en la distinta composición de esta cadena lateral, la clorofila-a y la clorofila-b, siento mayoritaria la clorofila-a que se encuentra en todos los vegetales. Es precisamente la clorofila el pigmento que le da el color verde característico a las plantas.
En las células verdes de las plantas, la clorofila se encuentra en los cloroplastos, que son los orgánulos celulares donde tiene lugar el proceso fotosintético. La matriz interna del cloroplasto se denomina estroma. Y en el interior del cloroplasto aparecen unas estructuras denominadas grana, organizados en una serie de sacos paralelos en forma de disco y aplanados, similares a una pila de monedas amontonadas y cada uno de estos sacos se denomina tilacoide. Aquí en el tilacoide es donde se encuentra la clorofila y los demás pigmentos, enzimas y transportadores necesarios para realizar la fotosíntesis.

También en las bacterias fotosintéticas se encuentran unos tipos de clorofilas diferentes denominadas bacterioclorofilas dispersas en el citoplasma bacteriano.

¿En qué consiste el proceso de la fotosíntesis?
El proceso básicamente consiste en que por medio de la luz solar y en presencia de CO2 y agua se produce oxígeno, energía y alimento para las plantas. Este proceso así simplificado está formado por un gran número de reacciones en cadena que hacen que esta reacción sea posible, sin embargo no describe el proceso de la fotosíntesis con detalle.

El primer paso de la fotosíntesis se conoce como fase luminosa y tiene lugar en la membrana de los tilacoides. Las células fotosintetizadoras contienen 2 sistemas de pigmentos distintos que absorben la energía luminosa denominados fotosistemas, que si bien difieren entre sí, ambos contienen clorofila-a y pigmentos accesorios. En primer lugar, la clorofila del fotosistema-I absorbe la energía luminosa, lo que da lugar a que uno de sus electrones adquiera un alto nivel energético que provoca que sea expulsado de la molécula, este electrón es transferido al NADP para formar NADP reducido. La clorofila necesitará recuperar el electrón para poder seguir absorbiendo luz y esa fuente de electrones será el agua, que se fragmentará cediendo sus electrones al fotosistema-II y liberando oxígeno, este paso se denomina fotolisis del agua. Estos electrones serán cedidos al fotosistema-I por medio de una cadena de transporte de electrones donde se formará ATP (molécula energética por excelencia) en lo que se conoce como fotofosforilación. Así el fotosistema-I volverá a su estado inicial para volver a absorber energía luminosa.

El segundo paso de la fotosíntesis se conoce como fase oscura, ocurre en la matriz interna del cloroplasto o estroma y no es necesaria la presencia de luz para su funcionamiento. Los electrones del NADP reducido se unirán al CO2 a través de una secuencia de reacciones cíclicas. Estas reacciones se conocen con el nombre de ciclo de Calvin, también denominadas ciclo del carbono, y transcurren a lo largo de 3 etapas principales. En la primera etapa el CO2 se une al ciclo como materia prima. En una segunda etapa, los que entran como materia prima son electrones del NADP reducido. Y en una última etapa aparecen como producto final los hidratos de carbono (alimento), regenerándose el punto inicial del ciclo.

Hemos visto pues, como la fotosíntesis es un sistema que produce energía química y alimentos para las plantas a partir de la luz solar. Las consecuencias han sido: cambio de la atmósfera y una radiación evolutiva de todas las formas vivas, de tal modo que si la fotosíntesis no se pudiera realizar, la mayor parte de los seres vivos desaparecerían.

...por Francisco Porta