Si bien el azúcar glucosa se usa para obtener energía, también tiene otros fines. Por ejemplo, las plantas usan la glucosa como un bloque de construcción para construir almidón para el almacenamiento de energía a largo plazo y la celulosa para construir estructuras.
La molécula más común utilizada para la fotosíntesis es clorofila. Las plantas son verdes porque sus células contienen una gran cantidad de clorofila. La clorofila absorbe la energía solar que impulsa la reacción entre el dióxido de carbono y el agua. El pigmento aparece verde porque absorbe las ondas de luz azul y roja, reflejando el verde.
La clorofila no es una sola molécula de pigmento, sino que es una familia de moléculas relacionadas que comparten una estructura similar. Hay otras moléculas de pigmento que absorben / reflejan diferentes longitudes de onda de luz.
Las plantas aparecen verdes porque su pigmento más abundante es la clorofila, pero a veces se pueden ver las otras moléculas. En otoño, las hojas producen menos clorofila en preparación para el invierno. A medida que disminuye la producción de clorofila,
las hojas cambian de color. Puede ver los colores rojo, morado y dorado de otros pigmentos fotosintéticos. Las algas comúnmente también muestran los otros colores.Las mitocondrias realizan la respiración celular aeróbica, que utiliza oxígeno para producir trifosfato de adenosina (ATP). Romper uno o más grupos fosfato de la molécula libera energía en una forma que las células vegetales y animales pueden usar.
Los cloroplastos contienen clorofila, que se usa en la fotosíntesis para producir glucosa. Un cloroplasto contiene estructuras llamadas grana y estroma. Grana se parece a una pila de panqueques. Colectivamente, grana forma un estructura llamada tilacoide. El grana y el tilacoide son donde ocurren las reacciones químicas dependientes de la luz (las que involucran clorofila). El líquido alrededor de la grana se llama estroma. Aquí es donde ocurren las reacciones independientes de la luz. Las reacciones independientes de la luz a veces se llaman "reacciones oscuras", pero esto solo significa que no se requiere luz. Las reacciones pueden ocurrir en presencia de luz.
La glucosa es un azúcar simple, pero es una molécula grande en comparación con el dióxido de carbono o el agua. Se necesitan seis moléculas de dióxido de carbono y seis moléculas de agua para formar una molécula de glucosa y seis moléculas de oxígeno. los ecuación química equilibrada para la reacción general es:
Tanto la fotosíntesis como la respiración celular producen moléculas utilizadas para obtener energía. Sin embargo, la fotosíntesis produce el azúcar glucosa, que es una molécula de almacenamiento de energía. La respiración celular toma el azúcar y lo convierte en una forma que pueden usar tanto las plantas como los animales.
La fotosíntesis requiere dióxido de carbono y agua para producir azúcar y oxígeno. La respiración celular utiliza oxígeno y azúcar para liberar energía, dióxido de carbono y agua.
Las plantas y otros organismos fotosintéticos realizan ambos conjuntos de reacciones. Durante el día, la mayoría de las plantas toman dióxido de carbono y liberan oxígeno. Durante el día y la noche, las plantas usan oxígeno para liberar la energía del azúcar y liberar dióxido de carbono. En las plantas, estas reacciones no son iguales. Las plantas verdes liberan mucho más oxígeno del que usan. De hecho, son responsables de la atmósfera respirable de la Tierra.
Los organismos que utilizan la luz para obtener la energía necesaria para fabricar sus propios alimentos se denominan productores. A diferencia de, los consumidores son criaturas que comen productores para obtener energía. Si bien las plantas son los productores más conocidos, las algas, las cianobacterias y algunos protistas también producen azúcar a través de la fotosíntesis.
La mayoría de las personas conocen las algas y algunos organismos unicelulares son fotosintéticos, pero ¿sabían algunos animales multicelulares son, ¿también? Algunos consumidores realizan la fotosíntesis como fuente de energía secundaria. Por ejemplo, una especie de babosa de mar (Elysia chlorotica) roba cloroplastos de orgánulos fotosintéticos de las algas y los coloca en sus propias células. La salamandra manchada (Ambystoma maculatum) tiene una relación simbiótica con las algas, ya que utiliza el oxígeno extra para suministrar mitocondrias. El avispón oriental (Vespa orientalis) utiliza el pigmento xantoperina para convertir la luz en electricidad, que utiliza como una especie de célula solar para impulsar la actividad nocturna.
La reacción general describe la entrada y salida de la fotosíntesis, pero las plantas usan diferentes conjuntos de reacciones para lograr este resultado. Todas las plantas usan dos vías generales: reacciones de luz y reacciones oscuras (ciclo de Calvin).
"Normal" o C3 La fotosíntesis ocurre cuando las plantas tienen mucha agua disponible. Este conjunto de reacciones utiliza el enzima RuBP carboxilasa para reaccionar con dióxido de carbono. El proceso es altamente eficiente porque las reacciones claras y oscuras pueden ocurrir simultáneamente en una célula vegetal.
Cía4 fotosíntesis, se utiliza la enzima PEP carboxilasa en lugar de RuBP carboxilasa. Esta enzima es útil cuando el agua puede ser escasa, pero todas las reacciones fotosintéticas no pueden tener lugar en las mismas células.
En el metabolismo del ácido casulaceánico o Fotosíntesis CAM, el dióxido de carbono solo se lleva a las plantas por la noche, donde se almacena en vacuolas para ser procesado durante el día. La fotosíntesis de CAM ayuda a las plantas a conservar el agua porque los estomas de las hojas solo están abiertos por la noche, cuando es más frío y más húmedo. La desventaja es que la planta solo puede producir glucosa a partir del dióxido de carbono almacenado. Debido a que se produce menos glucosa, las plantas del desierto que usan la fotosíntesis CAM tienden a crecer muy lentamente.
Las plantas son magos en lo que respecta a la fotosíntesis. Toda su estructura está construida para soportar el proceso. Las raíces de la planta están diseñadas para absorber agua, que luego es transportada por un tejido vascular especial llamado xilema, por lo que puede estar disponible en el tallo y las hojas fotosintéticas. Las hojas contienen poros especiales llamados estomas que controlan el intercambio de gases y limitan la pérdida de agua. Las hojas pueden tener una capa cerosa para minimizar la pérdida de agua. Algunas plantas tienen espinas para promover la condensación del agua.
La mayoría de las personas son conscientes de que la fotosíntesis libera el oxígeno que los animales necesitan para vivir, pero el otro componente importante de la reacción es la fijación de carbono. Los organismos fotosintéticos eliminan el dióxido de carbono del aire. El dióxido de carbono se transforma en otros compuestos orgánicos, manteniendo la vida. Mientras los animales exhalan dióxido de carbono, los árboles y las algas actúan como un sumidero de carbono, manteniendo la mayor parte del elemento fuera del aire.