Gases que intervienen en la fotosíntesis y su absorción y liberación

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La fotosíntesis convierte el agua dióxido de carbono en oxígeno y azúcar utilizando la energía de la luz solar. El oxígeno que los mamíferos necesitan para respirar es liberado por la planta. Los azúcares se transforman en moléculas de adenosín trifosfato, ATP, a través de la respiración celular, proceso utilizado por la planta para obtener energía. La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos de las hojas de las plantas, pero también ocurre en algunos protistas y en la cianobacteria.

Fotosíntesis

La reacción general de la fotosíntesis es: 6H2O + 6CO2 + luz--> C6H12O6 + 6O2. Seis moléculas de agua más seis moléculas de dióxido de carbono más la energía de la luz, se transforman en una molécula de azúcar y seis moléculas de oxígeno. El dióxido de carbono es el gas que ingresa en la hoja, y el oxígeno es el gas que se libera de la misma. La energía lumínica proviene de la luz solar, y el agua asciende de las raíces a través del xilema hacia la hoja.

Estomas

La hoja necesita tener una vía de ingreso para el dióxido de carbono y una de salida para el oxígeno, pero también necesita disminuir la pérdida de agua. La capa cerosa exterior de la hoja es la cutícula. Esta capa evita que el agua se evapore, pero también impide el intercambio de gases. La hoja ha desarrollado estomas, que son pequeños poros en el lado interno de la hoja que permiten la entrada de dióxido de carbono y la salida de oxígeno. Los estomas están flanqueados por células de protección, que abren el estoma por la mañana cuando la luz da de lleno en la hoja y lo cierran por la noche cuando no hay luz disponible para la fotosíntesis. Al cerrar el estoma, se reduce la transpiración de agua de la hoja.

Células de protección

Las células de protección abren y cierran los estomas debido a la ósmosis. En la ósmosis, el agua es atraída hacia las áreas de mayor concentración de soluto, como el potasio, a través de una membrana semipermeable en un intento de igualar la presión a ambos lados de la membrana. Cuando la luz da de lleno en la hoja, el potasio ingresa a las células de protección y el agua fluye. Esto aumenta la presión o turgencia de las células protectoras, que se hinchan para dar lugar a una forma de medialuna, y el estoma se abre para permitir el intercambio de gases. Por la noche, disminuye la concentración de potasio, por lo que la turgencia se reduce y las células protectoras se vuelven más flácidas, lo que genera el cierre del estoma.

Parénquima

Luego de que el dióxido de carbono ingresa a través del estoma, se difunde a través del parénquima, que está compuesto por dos capas: la capa esponjosa inferior y la capa en empalizada superior. Ambas capas contienen espacio para el aire, lo que permite que los gases se muevan con facilidad. La capa en empalizada contiene células mesófilas, y entre éstas se encuentran los tilacoides, que a su vez contienen cloroplastos. El dióxido de carbono se difunde a través de las paredes celulares y de las membranas plasmáticas de estas estructuras, pero también lo hace a través de los canales de acuaporinas que se hallan en las membranas plasmáticas.

Cloroplastos

La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos. El dióxido de carbono que ingresa en la hoja es utilizado como se explica más arriba, y se producen el oxígeno y los azúcares. El oxígeno se difunde de manera inversa a través de las paredes celulares y las membranas plasmáticas de las células mesófilas, luego ingresa a los espacios de aire del parénquima, y por último se libera a través de los estomas abiertos hacia la atmósfera.