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¿Qué es la fotosíntesis?

• Es proceso de transformación de la materia inorgánica en materia orgánica para convertirlos en azúcares.

• La planta aprovecha la luz del sol, el agua y el anhídrido carbónico, para formar almidón y en este proceso libera oxígeno (esencial para la vida en nuestro planeta)

• En forma mas sencilla es el proceso en el que los autótrofos fabrican su propio alimento.

Ventajas de la fotosíntesis

Ayuda a:• La síntesis de materia orgánica a partir de la

inorgánica.• La transformación de la energía luminosa en

energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos

• Se libera oxígeno.• El equilibrio necesario entre seres autótrofos y

heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.• Depende también la energía almacenada en

combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.

Proceso de fotosíntesis

REACTIVOS CO2, H2O

PRODUCTOS C6H12O6, O2

ECUACION 6 CO2 + 6 H2O + E --->

C6H12O6 + 6O2

Organelos que realizan la fotosíntesis• La fotosíntesis ocurre en los

CLOROPLASTOS, que se encuentran en células fotosintéticas

• Se define como organelo en el que se llevan a cabo las actividades de producción de alimento en una célula.

• A los cloroplastos se les consideran organelos productores de energía.

En plantas terrestres estas células están en hojas y tallos verdes.

Estructura de cloroplastos• Tienen capas de membranas que parecen pilas de

monedasCada pila de membrana es una GRANA

• Las granas están rodeadas por una sustancia gelatinosa llamada ESTROMA.

• El pigmento verde (clorofila) esta concentrada en las granas. La clorofila atrapa la energía solar y la célula vegetal la usa para elaborar su alimento.

Organismos que realizan la fotosínteis

• Son todos los organismos FOTOSINTÉTICOS.

Por ejemplo:• Metaphitas inferiores (plantas celulares como las Algas,

las Briófitas, musgos y Hepáticas) y superiores (plantas vasculares, cormófitas, Traqueofitas o Fanerógama con sus divisiones Angiospermas y Gimnospermas).

Algunos protozoarios como las Euglenofitas, y algunas especies de bacterias Fotosintéticas (verdes, pardas, rojas,) y las Cianophyceas o Algas verde-azules.

ETAPAS DE LA FOTOSINTESIS

• Ocurre en 2 principales etapas:• Las reacciones químicas que dependen de la energía

luminosa se llaman reacciones dependientes de la luz. Ocurren en las granas.

• Las reacciones químicas que no dependen de la luz se llaman reacciones de oscuridad. (no significa que se lleven a cabo de noche, solo que no necesitan de la luz)ocurren en el estroma.

REACCIONES DEPENDIENTES DE LA LUZ

La clorofila y otras moléculas de pigmento presentes en las granas del cloroplasto absorben la energía de luz.

Esto aumenta la energía de ciertos electrones en las moléculas de los pigmentos activándolos, les lleva a un nivel de energía mas alto. A medida que los electrones de los pigmentos llagan a un nivel de energía mas bajo, liberan energía.

• La energía de los electrones se convierte en energía utilizable (ATP) en los cloroplastos.

• El ATP que se produce se utiliza en las reacciones de oscuridad de la fotosíntesis.

• El agua se rompe en iones de oxigeno e hidrógeno y se libera oxigeno.

• Algunas veces, se pueden ver pequeñas burbujas en la superficie de las hojas de plantas acuáticas (contienen oxigeno que se ha liberado en las reacciones de la luz de la fotosíntesis).

REACCIONES DE OSCURIDAD• Ocurre en el estroma del cloroplasto. • Se usa bióxido de carbono y se forma glucosa.• Pueden ocurrir en presencia de luz, a pesar de que no es necesaria.• Incluyen una serie de reacciones llamadas el Ciclo de Calvin.

Cada paso esta bajo el control de una enzima.

• PASOS: • El CO2 se une a RDP (difosfato de ribulosa) para producir PGA (ácido

fosfoglicérico). • a partir del PGA + ATP y los hidrógenos (que lleva el NADPH) se

sintetizan las moléculas de un compuesto llamado PGAL (fosfogliceraldehído).

• La glucosa se forma del PGAL.

Etapa Clara• Luz Clorofila se forma ATP Y NADPH (energía)• De ahí el agua se convierte en oxigeno• Y la energia sirve para los enlaces C-C

• Fotosistemas son los conjuntos de moléculas de clorofila y otros pigmentos empaquetados en los tilacoides. En el "corazón" del fotosistema se encuentra la clorofila que absorbe la luz para convertirse en una forma "activada".

FOTOSISTEMAS• En la fotosíntesis

cooperan dos grupos separados de pigmentos o fotosistemas

• Se encuentran localizados en los tilacoides.

• Muchos organismos procariotes solamente tienen el fotosistema I.

• Los organismos eucariotes poseen los fotosistemas I y II.

• El fotosistema I está asociado a las formas de clorofila A que absorbe a longitudes de onda de 700 nm (P700). Se transfieren dos electrones a la molécula de NADP+ y se forma NADPH.

• El fotosistema II tiene un centro de reacción que absorbe a una longitud de onda de 680 nm (P680). Se produce la fotólisis del agua y la liberación de oxígeno

• Cada uno de estos fotosistemas se encuentra asociado a polipeptidos en la membrana tilacoidal y absorben energía luminosa independientemente.

Tipos de Fotosíntesis• Existen dos tipos de fotosíntesis. La fotosíntesis anoxigénica o

bacteriana en la que no se produce oxígeno y la fotosíntesis oxigénica o vegetal, en la que se desprende oxígeno y que es la más habitual. Los seres que realizan la fotosíntesis se denominan autótrofos o, más exactamente, fotoautótrofos.

Fotosíntesis Vegetal Las plantas toman dióxido de carbono del aire y agua del suelo y,

con la energía del sol, sintetizan glucosa, un hidrato de carbono rico en energía (E), y liberan oxígeno. Este proceso tiene lugar en las hojas gracias a la clorofila, un pigmento contenido en los cloroplastos, unos orgánulos propios de las células vegetales.

Fotosíntesis bacteriana• En la fotosíntesis anoxigénica o bacteriana no se utiliza el

agua como elemento dador de electrones, por lo que no existe producción de oxígeno.

• Existen tres tipos de organismos que realizan esta fotosíntesis:

• Sulfobacterias purpúreas y las sulfobacterias verdes, las cuales emplean sulfuro de hidrógeno, y

• Bacterias verdes que utilizan materia orgánica como sustancia donadora de electrones (por ejemplo, el ácido láctico).

El H2O en la Fotosíntesis• El agua interviene como fuente

de electrones. Puesto que la molécula de agua es un agente reductor muy débil.

• Sus electrones deben ser

energetizados por los fotones de la luz solar, de forma tal que adquieran el potencial suficiente para reducir a las moléculas inorgánicas citadas de carbono, nitrógeno y azufre.

• La energetización de los electrones del agua se realiza gracias a la clorofila.

Obtención del carbono en la fotosíntesis.

• Por la capacidad de aprovechar la energía de la luz solar.

• Las células combinaban moléculas inorgánicas simples, CO2 y agua para formar moléculas orgánicas mas complejas como la glucosa.

• En el proceso de fotosíntesis esa células (las antiguas) captaban una pequeña fracción de energía de la luz solar y la almacenaban como energía química en dichas moléculas orgánicas complejas.

La luz en la fotosíntesis. • La energía lumínica se transforma en energía química cuando mueve

electrones más lejos de sus núcleos atómicos (cuando más lejos esta un electrón del núcleo más energía química retiene).

• La energía adicional retenida por el electrón desplazado se libera cuando el electrón se mueve más cerca del núcleo del otro átomo: La energía liberada es capturada y utilizada para formar ATP o NADPH, las cuales luego son usadas en las reacciones independientes de la luz.

Producción de O2

• El CO2 es absorbido por los estamos de las hojas, y junto con el agua, que es absorbida por las raíces, llegan a los cloroplastos, donde con ayuda de la energía de la luz se produce la glucosa.

• Durante esta reacción se produce oxígeno, que es emitido al aire o al agua y es utilizado para la respiración de otros seres vivos.

• Fórmula:6 CO2 + 12 H2O + Luz (E) C6 H12 06 + 6 O2 + 6 H2O

Fotosíntesis C4 Maíz

• Las plantas C4 tienen modificado el mesófilo de las hojas y la incorporación del CO2 en moléculas intermedias de cuatro carbonos (de ahí viene su nombre) como el malato y el aspartato, a fin de evitar la fotorespiración a baja tensiones de CO2 (menos de 50 ppm) y reducen la pérdida de vapor de agua por vía estomática

Fotosíntesis CAM Nopal• Las plantas CAM deben su nombre a la

abreviatura de Crassulacean acid metabolism, que en castellano significa Metabolismo ácido de las crasuláceas. Éstas se caracterizan por presentar carboxilaciones separadas en el tiempo, es decir absorben el CO2 durante la noche y realizan fotosíntesis durante el día.

Factores que influyen en la fotosíntesis

• La fotosíntesis realizada en una planta se mide indirectamente por el CO2 consumido o por el O2 liberado.La fotosíntesis puede verse afectada por diversos factores, tanto internos como externos o ambientales.

Factores Internos• Se deben principalmente a

la estructura de la hoja (el grosor de la cutícula, la epidermis, el número de estomas y los espacios entre las células del mesófilo).

• Influyen directamente en la difusión del CO2 y O2 y

• En la pérdida de agua.• Cuando la actividad

fotosintética es alta se produce mucha glucosa, se almacena como almidón en los cloroplastos e inhibe las reacciones fotosintéticas.

Factores Externos• Luz: afecta por 3 de sus

propiedades: calidad, cantidad y duración. La luz blanca contiene todo el espectro visible y la calidad de luz necesaria para estimular los pigmentos fotosintéticos.La cantidad de luz (intensidad luminosa) Cuando ésta aumenta la fotosíntesis también lo hace, pero si es excesiva frena el proceso.La duración de la luz (horas de exposición a la luz durante el día). En invierno, por ejemplo, la menor cantidad de luz reduce la tasa fotosintética, por lo que las plantas consumen sus reservas.

La temperatura: es muy variable; como los anteriores puede variar durante el día o a lo largo de un año.

Los diferentes climas hacen variar la temperatura.

La disponibilidad de agua: este factor afecta cuando las células fotosintéticas sufren deficiencias. Corresponde principalmente al agua absorbida por las raíces.

La fotosíntesis durante el otoño.• Durante el otoño la cantidad de clorofila es menor (como

respuesta a una disminución de luz y de la temperatura)

• Presentan las tonalidades rojizas y ocres, características de los pigmentos distintos a la clorofila: carotenos (color naranja) y xantofilas (color amarillo).

• Algunos organismos autótrofos poseen unos pigmentos llamados carotenoides que pueden ser de color anaranjado, amarillo o rojos.

Importancia de la fotosíntesis• Por la produccion de oxígeno, nos resulta posible respirar.

También, a la formación de la capa de ozono, un gas que se produce por la acción de la luz solar sobre el oxígeno. (protege de rayos UV)

• Otra consecuencia de la fotosíntesis es la disminución del CO2, al al acumularse eleva la temperatura de la atmósfera porque retiene el calor de los rayos solares produciendo el famoso y fatal " efecto invernadero".

• Las plantas nos han protegido durante muchos milenios del "calentamiento global" al absorber el exceso de dióxido de carbono.

Factores ambientales que alteran los procesos fotosintéticos.

• En el rendimiento de la fotosíntesis influyen diversos factores ambientales:

• Temperatura. • Concentración de dióxido de

carbono.• Concentración de oxígeno. • Intensidad luminosa. • Falta de agua. • Tiempo de iluminación. • Color de la luz.