* Fotosíntesis *

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* Fotosíntesis *. ¿Qué es la fotosíntesis?. - PowerPoint PPT Presentation

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*FOTOSNTESIS*

*Fotosntesis*

Qu es la fotosntesis?La fotosntesis es un proceso complejo, mediante el cual los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos captan energa luminosa procedente del sol la transforman en energa qumica (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgnicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxgeno:

CO2 + H2O + luz glucosa + oxgeno

La energa captada en la fotosntesis, y el poder reductor adquirido en el proceso, hacen posible la reduccin y la asimilacin de los bioelementos necesarios, como nitrgeno y azufre, adems de carbono, para formar materia viva.

Su importancia radica, principalmente, en que cada ao 100 mil millones de toneladas de carbono son fijadas por las reacciones fotosintticas, desde el CO2 a las compuestos orgnicos. Si la respiracin de los animales y las plantas no repusieran CO, este gas se agotara.Adems, de esta se obtienen 2.5 x 1017 Kcal de energa anualmente.

Qu organismos realizan este proceso? Los organismos que tienen la capacidad de llevar a cabo la fotosntesis son llamados fotosintticos y fijan el CO2 atmosfrico. En la actualidad se diferencian dos tipos de procesos fotosintticos, que son la fotosntesis oxignica y la fotosntesis anoxignica. La primera de las modalidades es la propia de las plantas superiores, las algas y las cianobacterias, donde el dador de electrones es el agua y, como consecuencia, se desprende oxgeno. Mientras que la segunda, tambin conocida con el nombre de fotosntesis bacteriana, la realizan las bacterias purpreas y verdes del azufre, en las que en dador de electrones es el sulfuro de hidrgeno, y consecuentemente, el elemento qumico liberado no ser oxgeno sino azufre, que puede ser acumulado en el interior de la bacteria, o en su defecto, expulsado al agua.

Los fotosintetizadores principales son las plantas y las algas microscpicas marinas, as como las sulfobacterias y las bacterias verdes.

Los organismos fotosintticos capturan la energa de la luz y, en una serie de reacciones muy complejas, la utilizan para fabricar glcidos, y liberar el oxgeno, a partir del dixido de carbono y del agua

Qu organelo celular la lleva a cabo y qu estructura tiene?Las membranas especializadas, donde se encuentran embebidas la clorofila y otros pigmentos, se llaman tilacoides. Normalmente, presentan un aspecto de sacos o vesculas aplanadas. En los eucariotas, los tilacoides forman parte de la estructura interna de orgnulos especializados, los cloroplastos.

En las plantas, los cloroplastos se encuentran presentes en todas las clulas clorenquimticas del mesfilo y de la periferia de los tallos herbceos. El cloroplasto est delimitado por dos membranas (la interna y la externa) y contiene una matriz interna o estroma. El estroma se encuentra atravesado por todo el sistema tilacoidal de membranas (o lamelas) que delimitan otro compartimiento, el lumen o espacio intratilacoidal. Los agrupamientos de tilacoides apilados forman los grana (pilas de lamelas granales), mientras que el resto de tilacoides forman las lamelas estromales.

En qu consiste el proceso?Consiste en un conjunto de procesos, los cuales se pueden resumir en la siguiente ecuacin:

energa luminosa6 CO2 + 6 H2O ----------------------> C6H12O6 + 6 CO2 clorofila

Pero el agua no puede reaccionar directamente con el CO2, por lo tanto entre el sustrato inicial y los productos finales de esa reaccin deben ocurrir complejos procesos metablicos.

Esos procesos se dividen en dos fases:

- Fase luminosa. Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos. En ella la energa de la luz impulsa la formacin de poder energtico, en forma de ATP, y poder reductor, en forma de NADPH.

- Fase oscura. Ocurre en el estroma de los cloroplastos. En ella la energa del ATP y el NADPH, obtenidos anteriormente, impulsan la reacciones para la formacin de compuestos orgnicos simples a partir de sustancias inorgnicas.

Hay diferentes tipos de fotosntesis?La fotosntesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgnicas simples (CO2 , H2O, nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos orgnicos simples, utilizando para ello la energa de la luz.

Se pueden diferenciar dos modalidades de fotosntesis:

- Fotosntesis oxignica. Se denomina as porque en ella se desprende O2 (a partir del H2O ). Es la que realizan las plantas, las algas y las cianobacterias.

- Fotosntesis anoxignica. Llamada as porque en ella no se libera O2, ya que el agua no interviene como dadora de electrones. En este caso existen diferentes modalidades y la realizan algunas bacterias sulfreas y no sulfreas.

Para qu se utiliza la molcula de agua?La funcin del agua en el proceso de la fotosntesis es suministrar electrones para las reacciones redox, es decir, el agua interviene como fuente de electrones.

Puesto que la molcula de agua es un agente reductor muy dbil, sus electrones deben ser energetizados por los fotones de la luz solar, de tal forma que adquieran el potencial suficiente para reducir las molculas inorgnicas de carbono, nitrgeno y azufre.

La energetizacin de los electrones del agua se realiza gracias a la clorofila, el tpico pigmento verde del mundo vegetal que acta como receptor y conversor de la energa solar en energa qumica.

De dnde se obtiene el carbono que constituye a las molculas que se producen?La reserva fundamental de carbono, en molculas de CO2 que los seres vivos puedan asimilar, es la atmsfera y la hidrosfera. Este gas est en la atmsfera en una concentracin de ms del 0,03% y cada ao aproximadamente un 5% de estas reservas de CO2 se consumen en los procesos de fotosntesis, es decir que todo el anhdrido carbnico se renueva en la atmsfera cada 20 aos.

La vuelta de CO2 a la atmsfera se hace cuando en la respiracin los seres vivos oxidan los alimentos produciendo CO2. En el conjunto de la biosfera la mayor parte de la respiracin la hacen las races de las plantas y los organismos del suelo y no, como podra parecer, los animales ms visibles.

Los productos finales de la combustin son CO2 y vapor de agua.

El equilibrio en la produccin y consumo de cada uno de ellos por medio de la fotosntesis hace posible la vida.

Cules son los productos iniciales y finales?La fotosntesis consiste bsicamente en la elaboracin de azcar a partir del CO2 (dixido de carbono) minerales y agua, con la ayuda de la luz solar.

Resultante de este proceso, es el oxgeno, un producto de deshecho, que proviene de la descomposicin del agua. El oxgeno, que se forma por la reaccin entre el CO2 y el agua, es expulsado de la planta a travs de las estomas de las hojas.

La primera molcula orgnica que se forma en la fotosntesis, a partir del ciclo de Calvin, es el gliceraldehdo 3-fosfato. Luego, esta molcula ser la precursora de diferentes tipos de molculas orgnicas, algunas de las cuales nicamente tendrn C, H y O, mientras que otras tendrn adems N o S orgnico.

-Para la sntesis de compuestos orgnicos con carbono basta con el gliceraldehdo. Lo ms comn es que dos molculas de gliceraldehdo se unan formando una molcula de glucosa, que se suele considerar como el producto final de la fotosntesis.

Para la sntesis de compuestos orgnicos con nitrgeno, adems del gliceraldehdo ser necesario reducir los nitratos (NO3-), para incorporarlos a la materia orgnica.

Para qu y cmo se utiliza la luz?Al absorber los pigmentos la luz, los electrones de sus molculas adquieren niveles energticos, y, en la mayora de los casos vuelven a su nivel rpidamente al liberar la energa en exceso, producindose calor y el fenmeno conocido como fluorescencia; en algunos casos, la energa sirve para activar una reaccin qumica: una molcula de pigmento se oxida al perder un electrn que es recogido por otra sustancia, que se reduce. As, la clorofila puede transformar la energa luminosa, primero en energa elctrica y luego en energa qumica, al estar asociada a diversas sustancias de naturaleza proteica presentes en los cloroplastos.

Cmo se produce el oxgeno?Es el resultante del proceso de la fotosntesis, y se considera un producto de desecho ya que proviene de la descomposicin del agua; sin embargo este oxgeno ser utilizado en la respiracin aerobia como oxidante.

El oxgeno, se forma por la reaccin entre el CO2 y el agua y es expulsado de la planta a travs de las estomas de las hojas.

Cabe destacar un aspecto favorable que otorga el proceso de la fotosntesis: la planta, adems de alimentar al resto del planeta, contribuye a la respiracin de los seres al restituir el oxgeno al aire, adems de haberlo previamente limpiado.

Qu diferencia existe entre la fotosntesis que realiza un nopal y el maz? El maz es el cereal con mayor volumen de produccin en todo el mundo, por encima del trigo y el arroz. Se considera una planta C4, es decir, posee una gran eficiencia a la hora de realizar la conversin de la luz solar en energa. En la va C4, es particularmente comn el pastos, una categora de plantas de incluyen el maz y la caa de azcar. La ventaja de la va C4 en los climas secos y clidos es que permite a la planta conservar el agua al cerrar parcialmente sus estomas mientras se construye el azcar.Las plantas C4 no necesitan mantener los estomas abiertos, y de este modo toleran temperaturas e intensidades lumnicas elevadas, pierden menos agua por transpiracin (evaporacin) y poseen tasas de fotosntesis y crecimiento mayores que las plantas que utilizan solo el ciclo de Calvin.Cuando la luz es abundante, la tasa de la fotosntesis es limitada por la concentracin de CO2, de modo que las plantas C4, con mayores concentraciones de CO2 en las clulas de la vaina del haz, tienen ventaja.

El nopal, es una cactcea tolerante a la sequa capaz de captar al mximo las escasas lluvias y evitar la prdida de agua. Se caracteriza por tener cladodios gruesos y suculentos con gran capacidad de almacenar agua, cubiertas cerosas para disminuir la transpiracin y posee races secundarias muy superficiales. Es una planta que realiza fotosntesis del tipo CAM (Metabolismo cido de las crasulceas). Como otras plantas CAM, el nopal ha adquirido una serie de caractersticas fisiolgicas, morfolgicas, anatmicas y bioqumicas que a lo largo de la evolucin han permitido su adaptacin a condiciones ambientales extremas en su hbitat natural. El CAM es una adaptacin metablica de la fijacin fotosinttica de carbono que mejora la eficiencia del uso de agua. Las plantas con este metabolismo fotosinttico capturan el CO2 durante la noche, evitando as la perdida de vapor de agua (evapotranspiracin), manteniendo los estomas cerrados durante el da.

Por qu algunas plantas como el tilo americano, el chcharo o las habas no crecen bien en climas ridos? Muchas plantas C4 en climas tropicales, clidos y secos, cierran sus estomas para evitar una excesiva evaporacin; con ello baja la concentracin de CO2 y en condiciones normales se producira fotorrespiracin, pero algunas plantas presentan una adaptacin que les permite realizar fotosntesis a concentraciones muy bajas de CO2: cuentan con la enzima PEP carboxilasa que acta a mayor velocidad que la rubisco y a mas baja concentracin de CO2.Esto es un ejemplo de adaptacin de los seres vivos a las condiciones ambientales.

Cules son los factores que influyen en la fotosntesis?Intensidad luminosa.- al aumentar la intensidad de la luz aumenta la actividad fotosinttica. Pero cada especie est adaptada a unas condiciones optimas de iluminacin, y superados ciertos lmites se pueden deteriorar los pigmentos fotosintticos.

Concentracin de CO2.- la actividad fotosinttica aumenta a medida que se incrementa la concentracin de CO2, hasta llegar a un mximo en el que se estabiliza.

Concentracin de O2.- al aumentar la concentracin de O2 baja el rendimiento de la fotosntesis, debido al proceso de foto respiracin.

Temperatura.- la intensidad fotosinttica aumenta con la temperatura hasta llegar a un mximo, superado este, se produce la desnaturalizacin de las enzimas con consecuencias para la planta. Cada especie est adaptada a una temperatura optima a la que alcanza su mximo rendimiento fotosinttico.

Otros factores.- foto periodo, humedad ambiental y nutrientes.

Qu ocurre con la fotosntesis durante el otoo?La cantidad y diversidad de molculas de clorofilas y dems pigmentos es caracterstica de cada especie vegetal, y la causante de la gama tan diversa de colores que apreciamos en los distintos vegetales.

Estos pigmentos se encuentran en la membrana de los tilacoides del cloroplasto.

Casi siempre la clorofila enmascara los otros pigmentos, pero en otoo, antes de al cada de la hojas, muchos rboles pierden la clorofila, y quedan al descubierto los clores amarillentos o rojizos de sus carotenoides.

Cul es la importancia del proceso para el mantenimiento de la vida en el planeta? La fotosntesis es seguramente el proceso bioqumico mas importante de la biosfera por varios motivos:

La sntesis de materia orgnica a partir de la inorgnica se realiza fundamentalmente mediante la fotosntesis; luego ir pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas trficas, para ser transformada en materia propia por los diferente seres vivos .

Produce la transformacin de la energa luminosa en energa qumica, necesaria y utilizada por todos los seres vivos.

En la fotosntesis se libera oxigeno como subproducto, que es necesario para ser utilizado en la respiracin aerobia como oxidante.

Fue causante del cambio producido en la atmosfera terrestre primitiva, que era anaerobia y reductora.

De esta depende la energa almacenada en combustibles fsiles como carbn, petrleo y gas natural.

El equilibrio necesario entre seres auttrofos y hetertrofos no seria posible sin la fotosntesis.

Qu factores ambientales pueden alterar el proceso fotosinttico?Se ve afectado por diversos factores, tanto ambientales como endgenos.

Entre los factores ambientales principales se cuentan la luz, que proporciona la energa necesaria; la concentracin atmosfrica de CO2, que es la fuente de carbono; y la temperatura, debido a su influencia en todos los procesos enzimticos y metablicos. Tambin la disponibilidad de agua, juega un papel que puede afectar al grado de apertura estomtica y por tanto la difusin del CO2, y la disponibilidad de nutrientes .

Los factores endgenos son las caractersticas propias del vegetal (estructurales, bioqumicas, etc.) que influyen en cualquiera de los procesos parciales de la fotosntesis, y resultan de la interaccin entre el genotipo y el ambiente en el que se ha desarrollado la planta. El sndrome de caracteres anatmicos, bioqumicos y fisiolgicos que determinan que una especie sea C3, C4, o CAM es uno de los principales factores internos que afectan al proceso fotosinttico. Tambin influyen en la fotosntesis la densidad de los estomas y su sensibilidad, la edad de la hoja y el rea foliar, entre otros factores. Tanto los factores internos como los ambientales interaccionan entre s, afectando o favoreciendo la fotosntesis.

*PASATIEMPO*Agua *Almidn *ATP *auttrofos *carbohidratos *carbono *clorofila *cloroplasto * CO2 *EnergaFotosntesis *Fotosistema *Glucosa *Metabolismo *NADP *OxgenoPigmento *Rubisco *Tilacoide *( ) Son una familia de pigmentos que se encuentran en las cianobacterias y en todos aquellos organismos que contienen plastos en sus clulas, lo que incluye a las plantas y a los diversos grupos de protistas que son llamados algas.

( ) Son lpidos que se hayan unidos a protenas presentes en algunas membranas plasmticas, y que se caracterizan por presentar alternancia de enlaces sencillos con enlaces dobles. Esto se relaciona con su capacidad de aprovechamiento de la luz para iniciar reacciones qumicas, y con poseer color propio.( ) Es un nucletido fundamental en la obtencin de energa celular. Est formado por una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un azcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfato. Se encuentra incorporada en los cidos nucleicos. Se produce durante la fotosntesis y la respiracin celular, y es consumido por muchos enzimas en la catlisis de numerosos procesos qumicos.( ) Es una coenzima que contiene la vitamina B3 y cuya funcin principal es el intercambio de electrones e hidrogeniones en la produccin de energa de todas las clulas.( ) Es un gas cuyas molculas estn compuestas por dos tomos de oxgeno y uno de carbono.( ) Tambin llamada dextrosa; es un azcar del grupo de los monosacridos; es utilizado por los tejidos como forma de energa al combinarlo con el oxigeno de la respiracin.( ) Son los organelos celulares que en los organismos eucariontes fotosintetizadores se ocupan de la fotosntesis. Estn limitados por una envoltura formada por dos membranas concntricas y contienen vesculas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y dems molculas que convierten la energa luminosa en energa qumica, es la clorofila.( ) Son los centros donde se agrupan los pigmentos fotosintticos, como la clorofila, entre otros. Estas molculas son capaces de captar la energa luminosa procedente del Sol.

( ) Es el conjunto de reacciones bioqumicas y procesos fsico-qumicos que ocurren en una clula y en el organismo.

( ) Es un polisacrido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilasa y amilo pectina. Proporciona el 70-80% de las caloras consumidas por los humanos de todo el mundo.

( ) Son organismos capaces de sintetizar todas las sustancias esenciales para su metabolismo a partir de sustancias inorgnicas, de manera que para su nutricin no necesitan de otros seres vivos.

( ) Tambin llamados glcidos, se pueden encontrar casi de manera exclusiva en alimentos de origen vegetal. Constituyen uno de los tres principales grupos qumicos que forman la materia orgnica junto con las grasas y las protenas.

( ) Es un elemento qumico de nmero atmico 6 y smbolo C. Es slido a temperatura ambiente. Es el pilar bsico de la qumica orgnica; se conocen cerca de 15 millones de compuestos.

( ) Es un proceso biosinttico por, medio del cual la planta es capaz de sintetizar materia orgnica a partir de la molculas inorgnicas que encuentra en el medio utilizando energa luminosa.

( ) Son sacos aplanados, o vesculas, que forman parte de la estructura de la membrana interna del cloroplasto; sitio de las reacciones captadoras de luz de la fotosntesis y de la fotofosforilacin.

( ) Es la forma abreviada con que normalmente se designa a la enzima cuyo nombre completo es ribulosa 1,5-bifosfato carboxilasa oxigenasa. Esta enzima tiene un doble comportamiento que justifica su nombre, catalizando dos procesos opuestos.( ) Es un elemento qumico; es uno de los elementos ms importantes de la qumica orgnica y participa de forma muy importante en el ciclo energtico de los seres vivos, esencial en la respiracin celular de los organismos aerbicos.