Transcript Proceso de fotosíntesis.
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¿QUÉ ES LA FOTOSÍNTESIS?
La fotosíntesis es un proceso complejo, mediante el cual los
seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos captan
energía luminosa procedente del sol la transforman en energía
química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con
ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos
reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno:
CO2 + H2O + luz glucosa + oxígeno
La energía captada en la fotosíntesis, y el poder reductor
adquirido en el proceso, hacen posible la reducción y la
asimilación de los bioelementos necesarios, como nitrógeno y
azufre, además de carbono, para formar materia viva.
Su importancia radica, principalmente, en que cada año 100 mil
millones de toneladas de carbono son fijadas por las reacciones
fotosintéticas, desde el CO2 a las compuestos orgánicos. Si la
respiración de los animales y las plantas no repusieran CO”, este
gas se agotaría.
Además, de esta se obtienen 2.5 x 1017 Kcal de energía
anualmente.
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¿QUÉ ORGANISMOS REALIZAN ESTE
PROCESO?
o Los organismos que tienen la capacidad de llevar a cabo la fotosíntesis son
llamados fotosintéticos y fijan el CO2 atmosférico. En la actualidad se
diferencian dos tipos de procesos fotosintéticos, que son la fotosíntesis
oxigénica y la fotosíntesis anoxigénica. 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 oxígeno. Mientras que
la segunda, también conocida con el nombre de fotosíntesis bacteriana, la realizan
las bacterias purpúreas y verdes del azufre, en las que en dador de electrones es
el sulfuro de hidrógeno, y consecuentemente, el elemento químico liberado no
será oxígeno sino azufre, que puede ser acumulado en el interior de la bacteria, o
en su defecto, expulsado al agua.
oLos fotosintetizadores principales son las plantas y las algas microscópicas
marinas, así como las sulfobacterias y las bacterias verdes.
oLos organismos fotosintéticos capturan la energía de la luz y, en una serie de
reacciones muy complejas, la utilizan para fabricar glúcidos, y liberar el oxígeno, a
partir del dióxido de carbono y del agua
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¿Qué organelo celular la lleva a cabo
y qué estructura tiene?
Las membranas especializadas, donde se encuentran embebidas la
clorofila y otros pigmentos, se llaman tilacoides. Normalmente, presentan
un aspecto de sacos o vesículas aplanadas. En los eucariotas, los
tilacoides forman parte de la estructura interna de orgánulos
especializados, los cloroplastos.
En las plantas, los cloroplastos se encuentran presentes en todas las
células clorenquimáticas del mesófilo y de la periferia de los tallos
herbáceos. El cloroplasto está 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.
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¿EN QUÉ CONSISTE EL
PROCESO?
Consiste en un conjunto de procesos, los cuales se pueden resumir en
la siguiente ecuación:
energía luminosa
6 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 reacción
deben ocurrir complejos procesos metabólicos.
Esos procesos se dividen en dos fases:
- Fase luminosa. Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos.
En ella la energía de la luz impulsa la formación de poder energético,
en forma de ATP, y poder reductor, en forma de NADPH.
- Fase oscura. Ocurre en el estroma de los cloroplastos. En ella la
energía del ATP y el NADPH, obtenidos anteriormente, impulsan la
reacciones para la formación de compuestos orgánicos simples a partir
de sustancias inorgánicas.
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¿HAY DIFERENTES TIPOS DE
FOTOSÍNTESIS?
La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las sustancias
inorgánicas simples (CO2 , H2O, nitratos y sulfatos) se combinan
para formar compuestos orgánicos simples, utilizando para ello la
energía de la luz.
Se pueden diferenciar dos modalidades de fotosíntesis:
- Fotosíntesis oxigénica. Se denomina así porque en ella se
desprende O2 (a partir del H2O ). Es la que realizan las plantas,
las algas y las cianobacterias.
- Fotosíntesis anoxigénica. Llamada así 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 sulfúreas y no sulfúreas.
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¿PARA QUÉ SE UTILIZA LA
MOLÉCULA DE AGUA?
La función del agua en el proceso de la fotosíntesis es
suministrar electrones para las reacciones redox, es decir, 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 tal forma que adquieran el potencial
suficiente para reducir las moléculas inorgánicas de carbono,
nitrógeno y azufre.
La energetización de los electrones del agua se realiza gracias
a la clorofila, el típico pigmento verde del mundo vegetal que
actúa como receptor y conversor de la energía solar en
energía química.
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¿DE DÓNDE SE OBTIENE EL
CARBONO QUE CONSTITUYE A LAS
MOLÉCULAS QUE SE PRODUCEN?
La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos
puedan asimilar, es la atmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en
una concentración de más del 0,03% y cada año aproximadamente un 5% de estas
reservas de CO2 se consumen en los procesos de fotosíntesis, es decir que todo
el anhídrido carbónico se renueva en la atmósfera cada 20 años.
La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace cuando en la respiración los seres vivos
oxidan los alimentos produciendo CO2. En el conjunto de la biosfera la mayor
parte de la respiración la hacen las raíces de las plantas y los organismos del suelo
y no, como podría parecer, los animales más visibles.
Los productos finales de la combustión son CO2 y vapor de agua.
El equilibrio en la producción y consumo de cada uno de ellos por medio de la
fotosíntesis hace posible la vida.
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¿CUÁLES SON LOS PRODUCTOS
INICIALES Y FINALES?
La fotosíntesis consiste básicamente en la elaboración de azúcar a partir del CO2
(dióxido de carbono) minerales y agua, con la ayuda de la luz solar.
Resultante de este proceso, es el oxígeno, un producto de deshecho, que proviene
de la descomposición del agua. El oxígeno, que se forma por la reacción entre el
CO2 y el agua, es expulsado de la planta a través de las estomas de las hojas.
La primera molécula orgánica que se forma en la fotosíntesis, a partir del ciclo de
Calvin, es el gliceraldehído 3-fosfato. Luego, esta molécula será la precursora de
diferentes tipos de moléculas orgánicas, algunas de las cuales únicamente tendrán
C, H y O, mientras que otras tendrán además N o S orgánico.
-Para la síntesis de compuestos orgánicos con carbono basta con el gliceraldehído.
Lo más común es que dos moléculas de gliceraldehído se unan formando una
molécula de glucosa, que se suele considerar como el producto final de la
fotosíntesis.
Para la síntesis de compuestos orgánicos con nitrógeno, además del gliceraldehído
será necesario reducir los nitratos (NO3-), para incorporarlos a la materia orgánica.
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¿PARA QUÉ Y CÓMO SE
UTILIZA LA LUZ?
Al absorber los pigmentos la luz,
los electrones de sus moléculas
adquieren niveles energéticos, y,
en la mayoría de los casos vuelven
a su nivel rápidamente al liberar la
energía en exceso, produciéndose
calor y el fenómeno conocido
como fluorescencia; en algunos
casos, la energía sirve para activar
una reacción química: una
molécula de pigmento se oxida al
perder un electrón que es
recogido por otra sustancia, que
se reduce. Así, la clorofila puede
transformar la energía luminosa,
primero en energía eléctrica y
luego en energía química, al estar
asociada a diversas sustancias de
naturaleza proteica presentes en
los cloroplastos.
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¿CÓMO SE PRODUCE EL
OXÍGENO?
Es el resultante del proceso de la
fotosíntesis, y se considera un
producto de desecho ya que
proviene de la descomposición
del agua; sin embargo este
oxígeno será utilizado en la
respiración aerobia como
oxidante.
El oxígeno, se forma por la
reacción entre el CO2 y el agua y
es expulsado de la planta a
través de las estomas de las
hojas.
Cabe destacar un aspecto
favorable que otorga el proceso
de la fotosíntesis: la planta,
además de alimentar al resto del
planeta, contribuye a la
respiración de los seres al
restituir el oxígeno al aire,
además de haberlo previamente
limpiado.
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¿QUÉ DIFERENCIA EXISTE ENTRE LA
FOTOSÍNTESIS QUE REALIZA UN NOPAL Y
EL MAÍZ?
El maíz es el cereal con mayor volumen de producción 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 conversión de la luz solar en energía.
En la vía C4, es particularmente común el pastos, una categoría de plantas de incluyen el maíz
y la caña de azúcar. La ventaja de la vía C4 en los climas secos y cálidos es que permite a la
planta conservar el agua al cerrar parcialmente sus estomas mientras se construye el azúcar.
Las plantas C4 no necesitan mantener los estomas abiertos, y de este modo toleran
temperaturas e intensidades lumínicas elevadas, pierden menos agua por transpiración
(evaporación) y poseen tasas de fotosíntesis y crecimiento mayores que las plantas que
utilizan solo el ciclo de Calvin.
Cuando la luz es abundante, la tasa de la fotosíntesis es limitada por la concentración de
CO2, de modo que las plantas C4, con mayores concentraciones de CO2 en las células de la
vaina del haz, tienen ventaja.
El nopal, es una cactácea tolerante a la sequía capaz de captar al máximo las escasas lluvias y
evitar la pérdida de agua. Se caracteriza por tener cladodios gruesos y suculentos con gran
capacidad de almacenar agua, cubiertas cerosas para disminuir la transpiración y posee raíces
secundarias muy superficiales. Es una planta que realiza fotosíntesis del tipo CAM
(Metabolismo ácido de las crasuláceas). Como otras plantas CAM, el nopal ha adquirido una
serie de características fisiológicas, morfológicas, anatómicas y bioquímicas que a lo largo de
la evolución han permitido su adaptación a condiciones ambientales extremas en su hábitat
natural. El CAM es una adaptación metabólica de la fijación fotosintética de carbono que
mejora la eficiencia del uso de agua. Las plantas con este metabolismo fotosintético capturan
el CO2 durante la noche, evitando así la perdida de vapor de agua (evapotranspiración),
manteniendo los estomas cerrados durante el día.
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¿POR QUÉ ALGUNAS PLANTAS COMO EL
TILO AMERICANO, EL CHÍCHARO O LAS
HABAS NO CRECEN BIEN EN CLIMAS
ÁRIDOS?
Muchas plantas C4 en climas
tropicales, cálidos y secos,
cierran sus estomas para evitar
una excesiva evaporación; con
ello baja la concentración de
CO2 y en condiciones normales
se produciría fotorrespiración,
pero algunas plantas presentan
una adaptación que les permite
realizar fotosíntesis a
concentraciones muy bajas de
CO2: cuentan con la enzima
PEP carboxilasa que actúa a
mayor velocidad que la rubisco
y a mas baja concentración de
CO2.
Esto es un ejemplo de
adaptación de los seres vivos a
las condiciones ambientales.
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¿CUÁLES SON LOS FACTORES QUE
INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS?
Intensidad luminosa.- al aumentar la intensidad de la luz aumenta la actividad
fotosintética. Pero cada especie está adaptada a unas condiciones optimas
de iluminación, y superados ciertos límites se pueden deteriorar los
pigmentos fotosintéticos.
Concentración de CO2.- la actividad fotosintética aumenta a medida que se
incrementa la concentración de CO2, hasta llegar a un máximo en el que se
estabiliza.
Concentración de O2.- al aumentar la concentración de O2 baja el
rendimiento de la fotosíntesis, debido al proceso de foto respiración.
Temperatura.- la intensidad fotosintética aumenta con la temperatura hasta
llegar a un máximo, superado este, se produce la desnaturalización de las
enzimas con consecuencias para la planta. Cada especie está adaptada a una
temperatura optima a la que alcanza su máximo rendimiento fotosintético.
Otros factores.- foto periodo, humedad ambiental y nutrientes.
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¿QUÉ OCURRE CON LA FOTOSÍNTESIS
DURANTE EL OTOÑO?
La cantidad y diversidad de
moléculas de clorofilas y demás
pigmentos es característica 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 otoño, antes de al caída
de la hojas, muchos árboles
pierden la clorofila, y quedan al
descubierto
los
clores
amarillentos o rojizos de sus
carotenoides.
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¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DEL PROCESO
PARA EL MANTENIMIENTO DE LA VIDA EN EL
PLANETA?
La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico mas importante de la
biosfera por varios motivos:
La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza
fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres
vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada en materia
propia por los diferente seres vivos .
Produce la transformación de la energía luminosa en energía química,
necesaria y utilizada por todos los seres vivos.
En la fotosíntesis se libera oxigeno como subproducto, que es necesario para
ser utilizado en la respiración aerobia como oxidante.
Fue causante del cambio producido en la atmosfera terrestre primitiva, que era
anaerobia y reductora.
De esta depende la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón,
petróleo y gas natural.
El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no seria posible
sin la fotosíntesis.
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¿QUÉ FACTORES AMBIENTALES PUEDEN
ALTERAR EL PROCESO FOTOSINTÉTICO?
Se ve afectado por diversos factores, tanto ambientales como endógenos.
Entre los factores ambientales principales se cuentan la luz, que proporciona
la energía necesaria; la concentración atmosférica de CO2, que es la fuente
de carbono; y la temperatura, debido a su influencia en todos los procesos
enzimáticos y metabólicos. También la disponibilidad de agua, juega un papel
que puede afectar al grado de apertura estomática y por tanto la difusión del
CO2, y la disponibilidad de nutrientes .
Los factores endógenos son las características propias del vegetal
(estructurales, bioquímicas, etc.) que influyen en cualquiera de los procesos
parciales de la fotosíntesis, y resultan de la interacción entre el genotipo y el
ambiente en el que se ha desarrollado la planta. El síndrome de caracteres
anatómicos, bioquímicos y fisiológicos que determinan que una especie sea
C3, C4, o CAM es uno de los principales factores internos que afectan al
proceso fotosintético. También influyen en la fotosíntesis la densidad de los
estomas y su sensibilidad, la edad de la hoja y el área foliar, entre otros
factores.
Tanto los factores internos como los ambientales interaccionan entre sí,
afectando o favoreciendo la fotosíntesis.
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*PASATIEMPO*
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a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
n)
o)
p)
q)
r)
s)
Agua *
Almidón *
ATP *
autótrofos *
carbohidratos *
carbono *
clorofila *
cloroplasto *
CO2 *
Energía
Fotosíntesis *
Fotosistema *
Glucosa *
Metabolismo *
NADP *
Oxígeno
Pigmento *
Rubisco *
Tilacoide *
( ) Son una familia de pigmentos que se encuentran en las
cianobacterias y en todos aquellos organismos que
contienen plastos en sus células, lo que incluye a las plantas
y a los diversos grupos de protistas que son llamados algas.
( ) Son lípidos que se hayan unidos a proteínas presentes
en algunas membranas plasmáticas, 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
químicas, y con poseer color propio.
( ) Es un nucleótido fundamental en la obtención de
energía celular. Está formado por una base nitrogenada
(adenina) unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pentosa,
la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos
fosfato. Se encuentra incorporada en los ácidos nucleicos.
Se produce durante la fotosíntesis y la respiración celular,
y es consumido por muchos enzimas en la catálisis de
numerosos procesos químicos.
( ) Es una coenzima que contiene la vitamina B3 y cuya
función principal es el intercambio de electrones e
hidrogeniones en la producción de energía de todas las
células.
( ) Es un gas cuyas moléculas están compuestas por dos
átomos de oxígeno y uno de carbono.
( ) También llamada dextrosa; es un azúcar del grupo de
los monosacáridos; es utilizado por los tejidos como forma
de energía al combinarlo con el oxigeno de la respiración.
( ) Son los organelos celulares que en los organismos
eucariontes fotosintetizadores se ocupan de la fotosíntesis.
Están limitados por una envoltura formada por dos
membranas concéntricas y contienen vesículas, los
tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos
y demás moléculas que convierten la energía luminosa en
energía química, es la clorofila.
( ) Son los centros donde se agrupan los pigmentos
fotosintéticos, como la clorofila, entre otros. Estas
moléculas son capaces de captar la energía luminosa
procedente del Sol.
( ) Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos
físico-químicos que ocurren en una célula y en el
organismo.
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( ) Es un polisacárido de reserva
alimenticia predominante en las
plantas, constituido por amilasa y
amilo pectina. Proporciona el 7080% de las calorías consumidas
por los humanos de todo el
mundo.
( ) Son organismos capaces de
sintetizar todas las sustancias
esenciales para su metabolismo a
partir de sustancias inorgánicas,
de manera que para su nutrición
no necesitan de otros seres vivos.
( ) También llamados glúcidos,
se pueden encontrar casi de
manera exclusiva en alimentos de
origen vegetal. Constituyen uno
de los tres principales grupos
químicos que forman la materia
orgánica junto con las grasas y las
proteínas.
( ) Es un elemento químico de
número atómico 6 y símbolo C. Es
sólido a temperatura ambiente. Es
el pilar básico de la química
orgánica; se conocen cerca de 15
millones de compuestos.
( ) Es un proceso biosintético por,
medio del cual la planta es capaz de
sintetizar materia orgánica a partir de
la moléculas inorgánicas que
encuentra en el medio utilizando
energía luminosa.
( ) Son sacos aplanados, o vesículas,
que forman parte de la estructura de la
membrana interna del cloroplasto; sitio
de las reacciones captadoras de luz de
la fotosíntesis y de la fotofosforilación.
( ) Es la forma abreviada con que
normalmente se designa a la enzima
cuyo nombre completo es ribulosa 1,5bifosfato carboxilasa oxigenasa. Esta
enzima tiene un doble comportamiento
que justifica su nombre, catalizando
dos procesos opuestos.
( ) Es un elemento químico; es uno de
los elementos más importantes de la
química orgánica y participa de forma
muy importante en el ciclo energético
de los seres vivos, esencial en la
respiración celular de los organismos
aeróbicos.
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¿QUÉ ES LA FOTOSÍNTESIS?
La fotosíntesis es un proceso complejo, mediante el cual los
seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos captan
energía luminosa procedente del sol la transforman en energía
química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con
ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos
reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno:
CO2 + H2O + luz glucosa + oxígeno
La energía captada en la fotosíntesis, y el poder reductor
adquirido en el proceso, hacen posible la reducción y la
asimilación de los bioelementos necesarios, como nitrógeno y
azufre, además de carbono, para formar materia viva.
Su importancia radica, principalmente, en que cada año 100 mil
millones de toneladas de carbono son fijadas por las reacciones
fotosintéticas, desde el CO2 a las compuestos orgánicos. Si la
respiración de los animales y las plantas no repusieran CO”, este
gas se agotaría.
Además, de esta se obtienen 2.5 x 1017 Kcal de energía
anualmente.
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¿QUÉ ORGANISMOS REALIZAN ESTE
PROCESO?
o Los organismos que tienen la capacidad de llevar a cabo la fotosíntesis son
llamados fotosintéticos y fijan el CO2 atmosférico. En la actualidad se
diferencian dos tipos de procesos fotosintéticos, que son la fotosíntesis
oxigénica y la fotosíntesis anoxigénica. 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 oxígeno. Mientras que
la segunda, también conocida con el nombre de fotosíntesis bacteriana, la realizan
las bacterias purpúreas y verdes del azufre, en las que en dador de electrones es
el sulfuro de hidrógeno, y consecuentemente, el elemento químico liberado no
será oxígeno sino azufre, que puede ser acumulado en el interior de la bacteria, o
en su defecto, expulsado al agua.
oLos fotosintetizadores principales son las plantas y las algas microscópicas
marinas, así como las sulfobacterias y las bacterias verdes.
oLos organismos fotosintéticos capturan la energía de la luz y, en una serie de
reacciones muy complejas, la utilizan para fabricar glúcidos, y liberar el oxígeno, a
partir del dióxido de carbono y del agua
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¿Qué organelo celular la lleva a cabo
y qué estructura tiene?
Las membranas especializadas, donde se encuentran embebidas la
clorofila y otros pigmentos, se llaman tilacoides. Normalmente, presentan
un aspecto de sacos o vesículas aplanadas. En los eucariotas, los
tilacoides forman parte de la estructura interna de orgánulos
especializados, los cloroplastos.
En las plantas, los cloroplastos se encuentran presentes en todas las
células clorenquimáticas del mesófilo y de la periferia de los tallos
herbáceos. El cloroplasto está 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.
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¿EN QUÉ CONSISTE EL
PROCESO?
Consiste en un conjunto de procesos, los cuales se pueden resumir en
la siguiente ecuación:
energía luminosa
6 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 reacción
deben ocurrir complejos procesos metabólicos.
Esos procesos se dividen en dos fases:
- Fase luminosa. Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos.
En ella la energía de la luz impulsa la formación de poder energético,
en forma de ATP, y poder reductor, en forma de NADPH.
- Fase oscura. Ocurre en el estroma de los cloroplastos. En ella la
energía del ATP y el NADPH, obtenidos anteriormente, impulsan la
reacciones para la formación de compuestos orgánicos simples a partir
de sustancias inorgánicas.
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¿HAY DIFERENTES TIPOS DE
FOTOSÍNTESIS?
La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las sustancias
inorgánicas simples (CO2 , H2O, nitratos y sulfatos) se combinan
para formar compuestos orgánicos simples, utilizando para ello la
energía de la luz.
Se pueden diferenciar dos modalidades de fotosíntesis:
- Fotosíntesis oxigénica. Se denomina así porque en ella se
desprende O2 (a partir del H2O ). Es la que realizan las plantas,
las algas y las cianobacterias.
- Fotosíntesis anoxigénica. Llamada así 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 sulfúreas y no sulfúreas.
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¿PARA QUÉ SE UTILIZA LA
MOLÉCULA DE AGUA?
La función del agua en el proceso de la fotosíntesis es
suministrar electrones para las reacciones redox, es decir, 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 tal forma que adquieran el potencial
suficiente para reducir las moléculas inorgánicas de carbono,
nitrógeno y azufre.
La energetización de los electrones del agua se realiza gracias
a la clorofila, el típico pigmento verde del mundo vegetal que
actúa como receptor y conversor de la energía solar en
energía química.
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¿DE DÓNDE SE OBTIENE EL
CARBONO QUE CONSTITUYE A LAS
MOLÉCULAS QUE SE PRODUCEN?
La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos
puedan asimilar, es la atmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en
una concentración de más del 0,03% y cada año aproximadamente un 5% de estas
reservas de CO2 se consumen en los procesos de fotosíntesis, es decir que todo
el anhídrido carbónico se renueva en la atmósfera cada 20 años.
La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace cuando en la respiración los seres vivos
oxidan los alimentos produciendo CO2. En el conjunto de la biosfera la mayor
parte de la respiración la hacen las raíces de las plantas y los organismos del suelo
y no, como podría parecer, los animales más visibles.
Los productos finales de la combustión son CO2 y vapor de agua.
El equilibrio en la producción y consumo de cada uno de ellos por medio de la
fotosíntesis hace posible la vida.
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¿CUÁLES SON LOS PRODUCTOS
INICIALES Y FINALES?
La fotosíntesis consiste básicamente en la elaboración de azúcar a partir del CO2
(dióxido de carbono) minerales y agua, con la ayuda de la luz solar.
Resultante de este proceso, es el oxígeno, un producto de deshecho, que proviene
de la descomposición del agua. El oxígeno, que se forma por la reacción entre el
CO2 y el agua, es expulsado de la planta a través de las estomas de las hojas.
La primera molécula orgánica que se forma en la fotosíntesis, a partir del ciclo de
Calvin, es el gliceraldehído 3-fosfato. Luego, esta molécula será la precursora de
diferentes tipos de moléculas orgánicas, algunas de las cuales únicamente tendrán
C, H y O, mientras que otras tendrán además N o S orgánico.
-Para la síntesis de compuestos orgánicos con carbono basta con el gliceraldehído.
Lo más común es que dos moléculas de gliceraldehído se unan formando una
molécula de glucosa, que se suele considerar como el producto final de la
fotosíntesis.
Para la síntesis de compuestos orgánicos con nitrógeno, además del gliceraldehído
será necesario reducir los nitratos (NO3-), para incorporarlos a la materia orgánica.
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¿PARA QUÉ Y CÓMO SE
UTILIZA LA LUZ?
Al absorber los pigmentos la luz,
los electrones de sus moléculas
adquieren niveles energéticos, y,
en la mayoría de los casos vuelven
a su nivel rápidamente al liberar la
energía en exceso, produciéndose
calor y el fenómeno conocido
como fluorescencia; en algunos
casos, la energía sirve para activar
una reacción química: una
molécula de pigmento se oxida al
perder un electrón que es
recogido por otra sustancia, que
se reduce. Así, la clorofila puede
transformar la energía luminosa,
primero en energía eléctrica y
luego en energía química, al estar
asociada a diversas sustancias de
naturaleza proteica presentes en
los cloroplastos.
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¿CÓMO SE PRODUCE EL
OXÍGENO?
Es el resultante del proceso de la
fotosíntesis, y se considera un
producto de desecho ya que
proviene de la descomposición
del agua; sin embargo este
oxígeno será utilizado en la
respiración aerobia como
oxidante.
El oxígeno, se forma por la
reacción entre el CO2 y el agua y
es expulsado de la planta a
través de las estomas de las
hojas.
Cabe destacar un aspecto
favorable que otorga el proceso
de la fotosíntesis: la planta,
además de alimentar al resto del
planeta, contribuye a la
respiración de los seres al
restituir el oxígeno al aire,
además de haberlo previamente
limpiado.
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¿QUÉ DIFERENCIA EXISTE ENTRE LA
FOTOSÍNTESIS QUE REALIZA UN NOPAL Y
EL MAÍZ?
El maíz es el cereal con mayor volumen de producción 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 conversión de la luz solar en energía.
En la vía C4, es particularmente común el pastos, una categoría de plantas de incluyen el maíz
y la caña de azúcar. La ventaja de la vía C4 en los climas secos y cálidos es que permite a la
planta conservar el agua al cerrar parcialmente sus estomas mientras se construye el azúcar.
Las plantas C4 no necesitan mantener los estomas abiertos, y de este modo toleran
temperaturas e intensidades lumínicas elevadas, pierden menos agua por transpiración
(evaporación) y poseen tasas de fotosíntesis y crecimiento mayores que las plantas que
utilizan solo el ciclo de Calvin.
Cuando la luz es abundante, la tasa de la fotosíntesis es limitada por la concentración de
CO2, de modo que las plantas C4, con mayores concentraciones de CO2 en las células de la
vaina del haz, tienen ventaja.
El nopal, es una cactácea tolerante a la sequía capaz de captar al máximo las escasas lluvias y
evitar la pérdida de agua. Se caracteriza por tener cladodios gruesos y suculentos con gran
capacidad de almacenar agua, cubiertas cerosas para disminuir la transpiración y posee raíces
secundarias muy superficiales. Es una planta que realiza fotosíntesis del tipo CAM
(Metabolismo ácido de las crasuláceas). Como otras plantas CAM, el nopal ha adquirido una
serie de características fisiológicas, morfológicas, anatómicas y bioquímicas que a lo largo de
la evolución han permitido su adaptación a condiciones ambientales extremas en su hábitat
natural. El CAM es una adaptación metabólica de la fijación fotosintética de carbono que
mejora la eficiencia del uso de agua. Las plantas con este metabolismo fotosintético capturan
el CO2 durante la noche, evitando así la perdida de vapor de agua (evapotranspiración),
manteniendo los estomas cerrados durante el día.
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¿POR QUÉ ALGUNAS PLANTAS COMO EL
TILO AMERICANO, EL CHÍCHARO O LAS
HABAS NO CRECEN BIEN EN CLIMAS
ÁRIDOS?
Muchas plantas C4 en climas
tropicales, cálidos y secos,
cierran sus estomas para evitar
una excesiva evaporación; con
ello baja la concentración de
CO2 y en condiciones normales
se produciría fotorrespiración,
pero algunas plantas presentan
una adaptación que les permite
realizar fotosíntesis a
concentraciones muy bajas de
CO2: cuentan con la enzima
PEP carboxilasa que actúa a
mayor velocidad que la rubisco
y a mas baja concentración de
CO2.
Esto es un ejemplo de
adaptación de los seres vivos a
las condiciones ambientales.
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¿CUÁLES SON LOS FACTORES QUE
INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS?
Intensidad luminosa.- al aumentar la intensidad de la luz aumenta la actividad
fotosintética. Pero cada especie está adaptada a unas condiciones optimas
de iluminación, y superados ciertos límites se pueden deteriorar los
pigmentos fotosintéticos.
Concentración de CO2.- la actividad fotosintética aumenta a medida que se
incrementa la concentración de CO2, hasta llegar a un máximo en el que se
estabiliza.
Concentración de O2.- al aumentar la concentración de O2 baja el
rendimiento de la fotosíntesis, debido al proceso de foto respiración.
Temperatura.- la intensidad fotosintética aumenta con la temperatura hasta
llegar a un máximo, superado este, se produce la desnaturalización de las
enzimas con consecuencias para la planta. Cada especie está adaptada a una
temperatura optima a la que alcanza su máximo rendimiento fotosintético.
Otros factores.- foto periodo, humedad ambiental y nutrientes.
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¿QUÉ OCURRE CON LA FOTOSÍNTESIS
DURANTE EL OTOÑO?
La cantidad y diversidad de
moléculas de clorofilas y demás
pigmentos es característica 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 otoño, antes de al caída
de la hojas, muchos árboles
pierden la clorofila, y quedan al
descubierto
los
clores
amarillentos o rojizos de sus
carotenoides.
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¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DEL PROCESO
PARA EL MANTENIMIENTO DE LA VIDA EN EL
PLANETA?
La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico mas importante de la
biosfera por varios motivos:
La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza
fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres
vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada en materia
propia por los diferente seres vivos .
Produce la transformación de la energía luminosa en energía química,
necesaria y utilizada por todos los seres vivos.
En la fotosíntesis se libera oxigeno como subproducto, que es necesario para
ser utilizado en la respiración aerobia como oxidante.
Fue causante del cambio producido en la atmosfera terrestre primitiva, que era
anaerobia y reductora.
De esta depende la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón,
petróleo y gas natural.
El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no seria posible
sin la fotosíntesis.
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¿QUÉ FACTORES AMBIENTALES PUEDEN
ALTERAR EL PROCESO FOTOSINTÉTICO?
Se ve afectado por diversos factores, tanto ambientales como endógenos.
Entre los factores ambientales principales se cuentan la luz, que proporciona
la energía necesaria; la concentración atmosférica de CO2, que es la fuente
de carbono; y la temperatura, debido a su influencia en todos los procesos
enzimáticos y metabólicos. También la disponibilidad de agua, juega un papel
que puede afectar al grado de apertura estomática y por tanto la difusión del
CO2, y la disponibilidad de nutrientes .
Los factores endógenos son las características propias del vegetal
(estructurales, bioquímicas, etc.) que influyen en cualquiera de los procesos
parciales de la fotosíntesis, y resultan de la interacción entre el genotipo y el
ambiente en el que se ha desarrollado la planta. El síndrome de caracteres
anatómicos, bioquímicos y fisiológicos que determinan que una especie sea
C3, C4, o CAM es uno de los principales factores internos que afectan al
proceso fotosintético. También influyen en la fotosíntesis la densidad de los
estomas y su sensibilidad, la edad de la hoja y el área foliar, entre otros
factores.
Tanto los factores internos como los ambientales interaccionan entre sí,
afectando o favoreciendo la fotosíntesis.
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*PASATIEMPO*
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a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
n)
o)
p)
q)
r)
s)
Agua *
Almidón *
ATP *
autótrofos *
carbohidratos *
carbono *
clorofila *
cloroplasto *
CO2 *
Energía
Fotosíntesis *
Fotosistema *
Glucosa *
Metabolismo *
NADP *
Oxígeno
Pigmento *
Rubisco *
Tilacoide *
( ) Son una familia de pigmentos que se encuentran en las
cianobacterias y en todos aquellos organismos que
contienen plastos en sus células, lo que incluye a las plantas
y a los diversos grupos de protistas que son llamados algas.
( ) Son lípidos que se hayan unidos a proteínas presentes
en algunas membranas plasmáticas, 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
químicas, y con poseer color propio.
( ) Es un nucleótido fundamental en la obtención de
energía celular. Está formado por una base nitrogenada
(adenina) unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pentosa,
la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos
fosfato. Se encuentra incorporada en los ácidos nucleicos.
Se produce durante la fotosíntesis y la respiración celular,
y es consumido por muchos enzimas en la catálisis de
numerosos procesos químicos.
( ) Es una coenzima que contiene la vitamina B3 y cuya
función principal es el intercambio de electrones e
hidrogeniones en la producción de energía de todas las
células.
( ) Es un gas cuyas moléculas están compuestas por dos
átomos de oxígeno y uno de carbono.
( ) También llamada dextrosa; es un azúcar del grupo de
los monosacáridos; es utilizado por los tejidos como forma
de energía al combinarlo con el oxigeno de la respiración.
( ) Son los organelos celulares que en los organismos
eucariontes fotosintetizadores se ocupan de la fotosíntesis.
Están limitados por una envoltura formada por dos
membranas concéntricas y contienen vesículas, los
tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos
y demás moléculas que convierten la energía luminosa en
energía química, es la clorofila.
( ) Son los centros donde se agrupan los pigmentos
fotosintéticos, como la clorofila, entre otros. Estas
moléculas son capaces de captar la energía luminosa
procedente del Sol.
( ) Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos
físico-químicos que ocurren en una célula y en el
organismo.
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( ) Es un polisacárido de reserva
alimenticia predominante en las
plantas, constituido por amilasa y
amilo pectina. Proporciona el 7080% de las calorías consumidas
por los humanos de todo el
mundo.
( ) Son organismos capaces de
sintetizar todas las sustancias
esenciales para su metabolismo a
partir de sustancias inorgánicas,
de manera que para su nutrición
no necesitan de otros seres vivos.
( ) También llamados glúcidos,
se pueden encontrar casi de
manera exclusiva en alimentos de
origen vegetal. Constituyen uno
de los tres principales grupos
químicos que forman la materia
orgánica junto con las grasas y las
proteínas.
( ) Es un elemento químico de
número atómico 6 y símbolo C. Es
sólido a temperatura ambiente. Es
el pilar básico de la química
orgánica; se conocen cerca de 15
millones de compuestos.
( ) Es un proceso biosintético por,
medio del cual la planta es capaz de
sintetizar materia orgánica a partir de
la moléculas inorgánicas que
encuentra en el medio utilizando
energía luminosa.
( ) Son sacos aplanados, o vesículas,
que forman parte de la estructura de la
membrana interna del cloroplasto; sitio
de las reacciones captadoras de luz de
la fotosíntesis y de la fotofosforilación.
( ) Es la forma abreviada con que
normalmente se designa a la enzima
cuyo nombre completo es ribulosa 1,5bifosfato carboxilasa oxigenasa. Esta
enzima tiene un doble comportamiento
que justifica su nombre, catalizando
dos procesos opuestos.
( ) Es un elemento químico; es uno de
los elementos más importantes de la
química orgánica y participa de forma
muy importante en el ciclo energético
de los seres vivos, esencial en la
respiración celular de los organismos
aeróbicos.