Figura. Ventilación de una hoja

La imagen muestra que el interior de la hoja no es una masa compacta de células, sino una estructura llena de espacios gaseosos. Debajo de la epidermis superior se encuentra el mesófilo en empalizada, formado por células alargadas ricas en cloroplastos, muy especializadas en fotosíntesis. Más abajo aparece el mesófilo esponjoso, cuyas células están separadas por grandes cavidades de aire. Estos espacios internos funcionan como una red de ventilación microscópica: por ellos se difunden el dióxido de carbono, el oxígeno molecular y el vapor de agua. Así, la hoja no depende de una sangre ni de un sistema respiratorio centralizado, porque cada región fotosintética queda cerca de un espacio aéreo interno.

El estoma permite que los gases entren y salgan desde el ambiente hacia esos espacios del mesófilo. Cuando el CO₂ ingresa por el poro estomático, no atraviesa inmediatamente una célula; primero se mueve por las cámaras de aire del tejido esponjoso. Luego debe disolverse en una fina película líquida que cubre las paredes celulares antes de cruzar la membrana plasmática y llegar a los cloroplastos. Esa película no es simplemente agua pura: contiene componentes del apoplasto, como pectinas, mucílagos, polisacáridos de pared celular, iones y otras sustancias humectantes que retienen agua y facilitan el contacto entre gas, pared celular y membrana.

Este diseño resuelve un problema físico importante: los gases se difunden mucho más rápido en aire que en agua, pero las membranas biológicas necesitan superficies húmedas para permitir el paso efectivo de sustancias. Por eso la hoja combina ambas condiciones: grandes espacios internos llenos de gas para acelerar la difusión y superficies celulares húmedas para permitir el intercambio molecular. El oxígeno producido durante la fotosíntesis sigue el camino inverso: sale del cloroplasto, cruza la membrana, pasa al espacio gaseoso del mesófilo y finalmente escapa por los estomas hacia la atmósfera.