Un conjunto de procesos bioquímicos por los cuales los organismos capturan energía luminosa con pigmentos, impulsan el transporte de electrones y la fuerza protónmotriz para producir ATP y poder reductor, y fijan carbono inorgánico en moléculas orgánicas; la fotosíntesis oxigénica libera O2 como subproducto cuando el agua es el donante de electrones.

Principio

La absorción de luz por pigmentos (clorofilas, bacterioclorofilas, carotenoides) impulsa transferencias de electrones fotoinducidas a través de centros de reacción y cadenas de transporte de electrones; el gradiente de protones resultante impulsa la ATP sintasa y la producción acoplada de reductor (NADPH o equivalentes), permitiendo la fijación de CO2 mediante rutas como el ciclo de Calvin–Benson u otras vías alternativas.

Demostración

En plantas terrestres y cianobacterias, dos fotosistemas enlazados (PSII y PSI) separan el agua en PSII, transfieren electrones a través de transportadores, generan una fuerza protónmotriz y reducen NADP+ a NADPH; el ciclo de Calvin–Benson en el estroma utiliza ATP y NADPH para asimilar CO2 en triosas fosfato para biosíntesis.

Aplicación incorrecta

Equiparar toda la fototrofia con la fotosíntesis oxigénica canónica o asumir que la fotosíntesis siempre produce oxígeno; muchos microbios fototróficos realizan fotosíntesis anoxigénica o usan la luz para suplementar el metabolismo heterótrofo sin fijación neta de carbono.

Consecuencia

La fotosíntesis establece la base de la mayoría de los ecosistemas al convertir la luz en energía química y carbono fijado, impulsa los ciclos biogeoquímicos globales (notablemente la oxigenación de la atmósfera en la historia de la Tierra) y provee materia orgánica y energía para redes tróficas y aplicaciones biotecnológicas.

Inversión

Reemplazar la producción primaria dependiente de la luz por quimiosíntesis (fijación de carbono impulsada por energía química) cambia las bases energéticas ecológicas y ocurre en ambientes afóticos; la inhibición de la fotosíntesis (sombreado, contaminantes) reduce la productividad primaria y altera la estructura del ecosistema.

Límite

Denota la fijación bioquímica del carbono y la conservación de energía acopladas a la captura de luz; excluye reacciones luminosas no asimilatorias usadas solo para generar ATP sin fijación de carbono, y distingue mecanismos oxigénicos de anoxigénicos y de respuestas conductuales inducidas por la luz (fototaxia).

Tensión semántica

«Fotosíntesis» a veces se usa en sentido amplio para cualquier adquisición de energía dependiente de la luz (fototrofia), mientras que en contextos bioquímicos más estrictos implica fijación de carbono—aclarar el uso es esencial en discusiones ecológicas y microbiológicas.

Síntesis

La fotosíntesis es el acoplamiento impulsado por la luz de la transferencia de electrones mediada por pigmentos a la conservación de energía (ATP y reductor) y la asimilación de carbono, con variantes mecanísticas (oxigénica vs anoxigénica) que en conjunto sustentan la producción primaria y la energetica de los ecosistemas.