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8-2 La fotosintesis: perspectiva general

Conceptos clave • LQue revelaron los experimen­

tos de van Helmont, Priestley e Ingenhousz sobre el crecimiento de las plantas?

• iCual es la ecuaci6n general de la fotosintesis?

• iCual es la funci6n de la luz y la c1orofila en la totosintesis?

Vocabulario fotosfntes is pigmento clorofila

Estrategia de lectura: Resumir Mientras lees, encuentra las ideas clave bajo cada encabezado azul. Escribe algunas palabras clave tomadas de cada idea clave. Luego, usa las paiabras en tu resumen.

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EI proceso celular mas importante relaetonado con la produccion de energia es la fotosintesis. En el proceso de fotosintesis, las

plantas utilizan la energia de la luz del sol para convartir agua y di6xido de carbono en carbohidratos de alta energia (azucares y almidones) y oxigeno, un producto de desecho. Las investigaciones de muchos cientificos han contribuido al actual conocimiento del proceso de la fotosintesis.

Investigacion de la fotosintesis La investigacion de la fotosintesis se inici6 hace siglos , con una pregunta sencilla: Cuando un minuscule brote se transfonna en un enorme arbol con una masa de varias toneladas, l,de d6nde proviene el incremento de masa? l,del suelo? l,del agua? l,del aire?

EI experimento de van Helmont En el siglo XVII, e1 medico helga Jan van Helmont diseii6 un experimento para averiguar si las plantas crecian al tomar sustancias del suelo. Van Helmont determin61a masa de una maceta de tierra seca y un pequefio brote. Luego, sembro el brote en la maceta de tierra. La reg6 con regularidad. Despues de cinco anos, el brote, que para entonces habia crecido hasta convertirse en un arbol pequeno, habia aumentado alrededor de 75 kilogramos.

~

I.

Biologia e historia i.llll l' 'I

Comprender la fotosintesis Joseph Priestley

~ Much os oientificos han contribuido al cono­ Con una campana cimiento de la fotosintesis que realizan las plantas. de cristaI, una vela

y una planta, Priestley Los primeros investigadores estuoieron enfocados descubre que la planta en el proceso general. Los investigadores posteriores libera una sustancia que

estudiaron detalles de procesos quimieos. mantiene encendida Se firma la la vela, la misma que Declaraci6n de

Pedro el Grande se hoy conocemos Independencia de convierte en zar de Rusia como oxigeno. Estados Unidos

Jan van Helmont Despues de med ir cuidadosamente la absorci6n de agua y el aumento de masa de una planta, van Helmont concluye que la masa de los arboles aumenta principalmente por el agua.

Ja n Ingenhousz Ingenhousz descubre que las

plantas acuatkas producen burbujas de oxfgeno en

presencia de luz, pero no en la oscuridad. Concluye que las plantas necesitan la luz del sol

para producir oxfgeno.

204 Capitulo 8

1800

Sin embargo, la masa de tierra permaneci6 casi sin cambios, Concluyo entonces que el principal aumento de masa se debfa al agua, porque era 10unico que habfa anadido.

EI experimento de van Helmont explica la parte de "hidrato", o agua, de los carbohidratos que produce la fotosintesis. Pero i,de d6nde procede la parte del carbon de "carbo-"? Aunque van Helmont no se percato de ello, el dioxide de carbona del aire contribuyo de manera importante a la masa de su arbol. Durante la fotosfntesis, el carbona del dioxide de carbona se utiliza para producir azucares y otros carbohidratos. De modo que aunque van Helmont solo descubrio parte de la historia, hizo una importante contribucion a Ia ciencia.

EI experimento de Priestley Mas de 100 afios despues del experimento de van Belmont, e1 ministro ingles Joseph Priestley realize un experirnento que dana otro vistazo al in terior del proceso de la fotosfntesis . Priestley tomo una vela encendida, la coloco bajo una campana de cristal y la observe apagarse poco a poco. Priestley razon6 que el aire tenia alga que hacia falta para mantener encendida Ia llama. Cuando esa sustancia se acababa, la llama se apagaba. Esa sustaneia era e1 oxigeno.

Luego, Priestley descubrio que si ponia una rama viva de menta bajo la campana y dejaba pasar algunos was, la vela podia volver a encenderse y permanecia encendida un rata. La planta de menta habra producido la sustancia que hacia falta para 1a combusti6n. En otras palabras , liberaba oxigeno.

lQue descubrio Priestley acerca de 10 totosintesis?

Julius Robert Mayer Mayer propone que las

p lantas convierten energfa lurnfnica en

energia qu imica.

Fotosintesis se deriva de los vocables griegos photo, que significa "Iuz" y synthesis, que significa "armar". Par consiguiente, la palabra fotoi¥rtes;s se traduce como "usar luz paraarrnar algo", espedficamente, los carbohidratos. EI pref ijo chemo­o quimio, en espanol->, significa que "tiene que ver can sustancias o reacciones qufmicas" . l.Que crees que slqniflca el terrnlno quimiosfntesis?

b 'bl' Usa recursos de la I loteca 0 de I

investigar losex nt~rnet para que real,'z penll1entos

aron algu .Clentrficos l no de estos resumen . uego, escribe un Contribu ~ue describa sus

Clones al c . ll1oderno de 1 i o~Oclmiento

a otoSmtesis.

Melvin Calvin Calvin rastrea la via que sigue el carbone para forma r g lucosa . Estasreacciones independientes de la luz tarnblen reciben el . nombre de cklo de Calvin.

1845 1948 20001900

19921836 1941 Se forma la

Republ ica de Texas despues de que los texanos derrotan a

Mexico en la Batalla de San

Jacinto

Samuel Ruben Martin Kamen

Ruben (foto) y Kamen usan isotopes para determinar que el

oxfgeno Iiberado durante la fotosintesis procede

del agua.

Rudolph Marcus Marcus obtiene el premio

Nobel de qu fmica por describir el proceso mediante el cual se

transfieren electrones de una molecula a otra en

la cadena de transporte de electrones.

La fotosintesis 205

Energia luminica

~~~ Reacciones

H20 ----lil' dependientes ---+- 02 deluz

(tilacoides)

AOP, ATP, NAOP+ NADPH

Cicio Azucar""'- de Calvin .....- C~2

(estroma) H20

... Figura 8-4 ~ La fotosfntesis es una serie de reacciones que usa la energfa lumfnica del 501 para convertir aqu a y dioxido de carbono en azucares y oxfgeno .

Jan Ingenhousz Mas tarde, el cientffico holandes Jan Ingenhousz demostro que el efecto observado por Priestley s610 ocurria cuando la planta quedaba expuesta a La luz. Los resultados de los experimentos de Priestley e Ingenhousz com­probaron que las plantas necesitan luz para producir oxigeno. ~ Los experimentos de van Helmont, Priestley e Ingenhou sz condujeron al trabajode otros cientificos que, finalmente, descubrieron que en presencia de luz, las plantas transforman dioxide de carbona y agua en carbohidratos, y tambien liberan oxigeno,

La ecuaclon de la fotosintesis Como la fotosintesis generalmente produce azucares de 6 carbonos (C6H 1Z0 6) como producto final , la ecuacion general de la fotosintesis puede expresarse de la siguiente manera:

6C02 + 6H20 ~ CSH120S + 602

dioxido de carbono + agua ~ azucar + oxigeno

La fotosintesis utiliza energia de Ia luz del sol para converlir agua y dioxide de carbono en azucares de alta energia y oxigeno. Lu ego, las plantas usan los azucares para producir carbohidratos complejos como el almidon . Las plantas obtienen dioxide de carbono del aire 0

el agua en que crecen. La Figura 8-4 muestra el proceso de 1a fotosintesis ,