Las condiciones necesarias para la fotosíntesis

La mayoría de los autótrofos fabrican su propio alimento utilizando la energía luminosa.

La energía de luz se convierte en la energía química que se almacena en la glucosa.

El proceso mediante el cual los autótrofos fabrican su propio alimento se llama fotosíntesis.

La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento

La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin embargo, la reacción general se puede resumir de esta manera: ESQUEMA GENERAL DE LA FOTOSINTESIS

6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2

enzimas

clorofila

ESQUEMA GENERAL DE LA RESPIRACIÓN

COMPUESTOS CARBONATADOS +O2 ( ORGANISMOS VIVOS) CO2 + ENERGÍA

La vida sobre la tierra ha durado lo suficiente para que la fotosíntesis y la respiración se hallen muy equilibradas en la actualidad.

EN LA FOTOSÍNTESIS: La luz solar es la fuente de energía

que atrapa la clorofila, un pigmento verde en las células que los autótrofos utilizan para la fotosíntesis.

El bióxido de carbono y el agua son las materias primas.

Las enzimas y las coenzimas controlan la síntesis de glucosa, a partir de las materias primas.

LA LUZ Y LOS PIGMENTOS

La luz es una forma de energía radiante.

La energía radiante es energía que se propaga en ondas.

Hay varias formas de energía radiante (ondas de radio, infrarrojas, ultravioletas, rayos X, etc.).

Para sintetizar alimento, se usan únicamente las ondas de luz.

Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de energía.

Cuando en una célula la luz del sol choca con las moléculas de clorofila, la clorofila absorbe alguna de la energía de luz que, eventualmente, se convierte en energía química y se almacena en las moléculas de glucosa que se producen.

Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores constituyen el espectro

visible.

Los colores del espectro que el pigmento clorofila absorbe mejor son el violeta,

el azul y el rojo.¿Por qué la clorofila es verde?

PROPORCIÓN DE LA FOTOSÍNTESIS EN EL GLOBO

La proporción de la cantidad de CO2 de la atmosfera que pasan a sustancias vegetales es del orden de 2x10 ¹¹ es decir 200.000 millones , que corresponde a una masa de CO” absorbida de una 7x10 ¹¹ toneladas, cada año, y a una sustancia solida vegetal formada por 5x10 ¹¹ toneladas en números redondos.El 90 % de la fotosíntesis mundial la realizan las algas marinas y dulceacuícolas, y el restante 10% unas 2x10 ¹⁰ toneladas se fija por acción de las plantas terrestres tanto cultivadas como silvestres

Una hectárea de maíz almacena unas 2.5 toneladas de carbón al año, una hectárea de caña unas 50 toneladas, mientras un bosque desértico, solo almacena 1/20 de la hectárea de maíz.

CANTIDADES DE CO2 UTILIZADOEl aire cuenta con 0.03% de CO2, el volumen calculado para la atmosfera es del orden de 6x10 ¹¹ toneladas de carbono. En forma de anhídrido carbónico, los océanos contiene alrededor de 5x10¹³, en la misma forma y en forma de carbonatos. Utilizando la cifra de 2x10¹¹ utilizado anteriormente de carbono fijado anualmente por la fotosíntesis, se ve que representa alrededor de 0.4% del CO2 utilizable del globo. Dicho de otra forma, la superficie terrestre contiene CO2 en condiciones de ser utilizado por la fotosíntesis durante 250 años.

FOTOSINTESIS

Creación de oxígeno. Las cianobacterias son las antecesoras de los cloroplastos celulares de los vegetales. En la fotosíntesis, gracias a la energía aportada por la luz solar, se unen el dióxido de carbono y el agua para formar azúcares. Como producto de desecho, se arroja oxígeno a la atmósfera.

RESPIRACION

En la respiración, por el contrario, se queman azúcares en las mitocondrias celulares, aportando la energía necesaria para las funciones vitales. En esa combustión se consume oxígeno atmosférico y se arrojan, como productos de desecho, dióxido de carbono y agua.

MESOFILOComo sabemos, las plantas terrestres toman de la atmósfera el CO2 que más tarde integran a las moléculas orgánicas que forman.     Este gas entra al vegetal a través de los estomas, en la mayoría de las plantas fotosintéticas, con excepción de las plantas acuáticas que carecen de ellos y toman el CO2 disuelto en el agua.     Al abrir los estomas para el intercambio de gases, las plantas pierden cierta cantidad de agua en forma de vapor, por lo que el clima adquiere una importancia relevante como factor limitante.

    Las plantas de climas templados y húmedos (plantas C4) no tienen problemas serios con la transpiración, sin embargo, aquéllas que se desarrollan en climas cálidos y secos (plantas C3), si deben enfrentar este riesgo.     Las plantas se han adaptado a este problema desarrollando algunas modificaciones al proceso fotosintético, evitando que los estomas dejen perder la menor cantidad de agua posible.     En las plantas C3, la fijación de CO2 y la captación de la luz se lleva a cabo en las células mesófilas. Los productos elaborados se transportan a los haces vasculares para ser distribuidos al resto de la planta.     En las plantas C4, los haces vasculares están rodeados por un conjunto de células en empalizada, alrededor de la cual se localizan las células mesófilas. Los primeros compuestos que se forman al fijar el CO2 atmosférico son de cuatro carbonos, a partir de los cuales se lleva a cabo el Ciclo de Calvin, en las células en empalizada.     En las plantas C3 la fijación del carbono produce compuestos de tres carbonos a partir de los cuales se inicia el Ciclo de Calvin, en las células del mesófilo.

EXPERIMENTO

MESOFILO Hacia el interior de la hoja, por debajo de la epidermis encontramos un tejido fundamental llamado mesófilo. Es el tejido fotosintético por excelencia. Observando su estructura se pueden diferenciar dos tipos de células: las que se disponen forma paralela, llamadas parénquima en empalizada, y las que se disponen en forma muy irregular, dejando entre sí espacios intercelulares que se denominadas parénquima esponjoso. Las células en empalizada tienen un gran contenido de cloroplastos y su función fotosintética es primordial. En cambio, las células del parénquima esponjoso, que también cumple una función fotosintética, están mucho más vinculadas con el transporte de los gases al interior y exterior de la hoja. Por último, debemos mencionar que, al igual que en los otros órganos (tallo y raíz), en el mesófilo de la hoja también hay numerosos haces vasculares (xilema y floema) que translocan hacia uno y otro lado las sustancias inorgánicas y orgánicas que necesita la planta.

Habitat Superficie cubierta km2

Promedio de carbono fijado por año y por km2 ton

Cantidad total de C fijado año ton

Cantidad total de C fijado , deducido de la perdida respiratoria de CO2 en tomOcéanos 361x10⁶ 375 1.35x10¹⁰

Continentes

1.49x10⁶ 130 1.6x10¹⁰

TOTALES

1.51X10¹⁰ 18.8X10¹⁰

bosques 44X10⁶ 250 11X10⁹

terrenos cultivados

27X10⁶ 160 4.0X10⁹

estepas 31X10⁶ 36 1.1X10⁹

desiertos

34X10⁶ 7 0.2X10⁹

regiones polares

13X10⁶ 0 11X10⁹

TOTALES

149X10⁶ 16.3X10⁹ 1.9X10¹⁰

CLASES DE CLOROFILA

Hay varias clases de clorofila, las cuales, generalmente se designan como a, b, c y d.

Algunas bacterias poseen una clase de clorofila que no está en las plantas ni en las algas.

Sin embargo, todas las moléculas de clorofila contienen el elemento magnesio (Mg).

LOS PIGMENTOS DE LA CLOROFILA Los autótrofos también poseen unos

pigmentos llamados carotenoides que pueden ser de color anaranjado, amarillo o rojo.

El color verde de la clorofila generalmente enmascara estos pigmentos. Los cuales, sin embargo, se pueden ver en las hojas durante el otoño, cuando disminuye la cantidad de clorofila.

Los carotenoides también absorben luz pero son menos importantes que la clorofila en este proceso.

DISTRIBUCIÓN DE CAROTENOIDES EN DIVERSOS ALIMENTOS

Carotenoides mayoritarios Zanahoria (Daucus carota), Naranja

(Citrus sinensis), Mango (Mangifera indica),

Tomate (Lycopersicum esculentum), Pimiento rojo (Capsicum anuum), Melocotón (Prunus persica), Papaya (Carica papaya), Guayaba (Psidium guajava), Ciruela (Spondias lutea)

PAPEL DE LA CLOROFILA

La clorofila es elemento esencial en la fotosíntesis

No se desarrolla en la partes no verdes de la planta.

El oxigeno liberado se desprende de los cloroplastos

La clorofila solo absorbe unas intensidades de onda

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FACTORES QUE LIMITAN LA FOTOSINTESIS

Cuando una planta se coloca en la oscuridad plena, absorbe O2 y desprende CO2

CO2 desprendido

Aumento de la absorción de CO2

Incremento en la intensidad de iluminación

•Intensidad de la luminosidad•Concentración de CO2•Temperatura

5

10

15

20

25

6 de la mañana 12 6 de la tarde 6 de la mañana 12 6 de la tarde

O2 absorbido por cada lote durante una hora en granos

En un día de sol En un día nublado

0,6

1,2

6 de la mañana 12 6 de la tarde 6 de la mañana 12 6 de la tarde

O2 absorbido por cada lote durante una hora en granos

En un día de sol En un día nublado

INTENSIDAD DE LA ILUMINACION

Intensidad de la iluminación

Valor de la fotosíntesis Con T baja

Con T alta Con fuerte iluminaciones fuertes y alta T se intensifica la fotosíntesis

PIGMENTOS ACCESORIOS

COMPLEJO ANTENA

CLOROPLASTOSCLOROPLASTOSESTROMA: zona interna de los plastos donde se lleva a cabo la fase oscura de la fotosíntesisTILACOIDES estructura molecular membranosa que permite fotosíntesisGRANAS. son estructuras que se encuentran dentro de los cloroplastos y que se visualizan al microscopio óptico como gránulos verdes

FASES DE LA FOTOSÍNTESIS

REACCIONES DEPENDIENTES DE LUZ

Ocurren en las granas de los cloroplastos:1. La clorofila y otras moléculas de

pigmento presentes en las granas del cloroplasto absorben la energía de luz.

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

3. Los electrones regresan a un nivel de energía más bajo al pasar por una cadena de transporte de electrones, en forma muy parecida a lo que ocurre en la respiración celular. En el proceso de liberación de energía de los electrones, se produce ATP. En otras palabras, la energía de los electrones se convierte en energía utilizable en los cloroplastos. El ATP que se produce en las reacciones dependientes de luz se utiliza en las reacciones de oscuridad.

FORMACIÓN DE ATP

TAREA

Leer y discutir el tema:

2. Reacciones independientes de la luz.