Fotosíntesis. Empecemos por definir fotosíntesis. Las raíces etimológicas de fotosíntesis vienen del griego fotos, que significa luz y synthesis, que.

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1 Fotosíntesis

2 Empecemos por definir fotosíntesis. Las raíces etimológicas de fotosíntesis vienen del griego fotos, que significa luz y synthesis, que significa elaboración o formación. La fotosíntesis es el proceso mediante el cual los organismos autótrofos producen compuestos orgánicos ricos en energía (es decir su alimento) liberando oxigeno. Transforma la energía solar o luminosa a energía química y convierte compuestos inorgánicos a compuestos orgánicos.

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4 NutriciónAutótrofaFotosíntesisLuminosa Fotofosforilación cíclica y acíclica. Formación ATP y NADPH2 Oscura Fijación del carbono. Formación de la glucosa QuimiosíntesisHeterótrofaParasitismoComensalismoSaprotifismo

5 MetabolismoAutótrofosFotosíntesisCloroplastoRubiseoTilaciodeClorofilaPigmentoEnergíaFotosistemaCO2 + H2O -> C6H12O6 + 6 02ATPNADPGlucosaCarbohidratoAlmidón

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7  Son organismos con una nutrición autótrofa, es decir, en la que los organismos producen o sintetizan sus propios nutrimentos a partir de compuestos inorgánicos simples que obtienen del medio, y una fuente de energía que en este caso es la energía luminosa. Existen dos tipos de organismos autótrofos, los quimio sintéticos y los fotosintéticos que son los que veremos a continuación.

8  La fotosíntesis es llevada a cabo dentro de un organelo celular llamado cloroplasto, que son estructuras aplanadas y están constituidos cada uno por una membrana externa, una membrana interna y una matriz liquida llamada estroma, la membrana interna se pliega para formar las lamelas y los grana. Los grana están constituidos por una serie de sacos aplanados llamados tilacoides que están en forma de pilas y en su interior se encuentran los pigmentos fotosintéticos. Las lamelas son conexiones membranosas entre los tilacoides de la grana. El estroma es la matriz liquida del cloroplasto que rodea a los grana y las lamelas. En esta matriz se localizan las enzimas, que catalizan las reacciones de la fase obscura de la fotosíntesis.

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11  El proceso consta de dos fases.  Fase Luminosa  Fase oscura o ciclo de Calvin

12  Depende de la luz y es la primera que tiene lugar.  Se produce: energía química, que se almacena en forma de ATP, NADPH.  En esta fase se desprende el oxígeno.  La luz es absorbida por ciertos pigmentos llamados clorofila que absorbe fotones.  Tienen dos Fotosistemas (moléculas de clorofila que funcionan como unidades fotosintéticas) llamados fotosistema I y fotosistema II

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14 FOSFORILACIÓN CICLICA FOSFORILACIÓN ACICLICA  Se activa el fotosistema I con longitud de onda de 700nm  No hay fotólisis del agua y, por lo tanto no hay liberación de oxígeno  Productos: síntesis de ATP  Se recicla el electrón y regresa a la molécula de clorofila.  Se activa el fotosistema II con longitud de onda de 68O nm y 700 nm  Favorece el rompimiento de la molécula de agua hasta oxigeno gaseoso e hidrogeno  Productos: síntesis te ATP y formación de NADPH2 reducido  Se recicla el electrón y regresa a la molécula de clorofila

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16  En la fase biosintética se usa la energía (ATP y NADPH), obtenidos en la fase luminosa para sintetizar materia orgánica a partir de inorgánica. La fuente de carbono es el CO 2, la fuente de nitrógeno son los nitratos y nitritos y la de azufre los sulfatos.

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18 Fotosíntesis Fase luminosa Fotosistema IFotosistema II Clorofila C arotenoides Clorofila a P 700 Clorofila a P 600 Clorofila b Fase oscura Ciclo de Calvin

19  La función del agua en fotosíntesis es suministrar electrones para dichas 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 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. Dona sus electrones de Hidrogeno y libera los oxigenos.

20  Para realizar la fotosíntesis la planta u organismo autótrofo debe obtener carbono. La principal fuente de carbono es a través del CO2 que obtiene del aire. La ecuación de la Fotosíntesis entonces seria esta:  6CO2 + 6H2O C 6 H12O 6 + 6O2 luz y clorofila Productos Reactivos

21 ProcesosReactivosProductos FotosíntesisLuz + CO2 + H2OC6H12O6 + O2 RespiraciónC6H12O6 + O2Luz + CO2 + H2O

22  La luz esta concentrada en paquetes de energía llamados fotones que tienen cierta frecuencia. La radiación del sol llega a la tierra en forma de ondas electromagnéticas. La longitud de onda oscila de 0.2 nanómetros a varios metros como las ondas de radio.  La clorofila es un pigmento que absorbe estos fotones y se dice que ha sido excitada, esto quiere decir que provoca que los electrones sean disparados a otros niveles de energia. La molécula de clorofila excitada puede tomar dos caminos:  Liberar la energía que la había elevado a un nivel superior en forma de luz y calor.  Tener un cambio químico llevándose a cabo una serie de reacciones de oxidación y reducción provocando perdidas y ganancias de electrones en cadena

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24  La obtención de oxigeno se da cuando al romperse la molécula de H2O, los hidrógenos se separan para formar parte de la glucosa, entonces queda libre un oxígeno. En la formula de reactivos tenemos 6 moléculas de H2O, por lo tanto son 6 oxígenos los que quedan libres, formando así tres moléculas de oxígeno (O2) que desprenden al medio ambiente.

25  Es el proceso que se da en las plantas debido a la característica de la Rubisco de funcionar en una forma diferente a como lo hace durante la Fotosíntesis de acuerdo a la cantidad de CO 2 que se presenta en el medio, lo que provoca una pérdida del carbono en la forma de CO 2, durante los períodos de luz.

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27  Algunas plantas han desarrollado un ciclo previo para evitar la Fotorrespiración, donde la fijación del CO2 comienza en el fosfoenolpiruvato (PEP), molécula de tres a 3-C, que se convierte en oxalacético de cuatro carbonos. El oxálico es convertido en ácido málico (también de cuatro carbonos). Todo esto ocurre en las células del parénquima clorofiliano del mesófilo y luego el ácido málico pasa a las células de la vaina fascicular donde se desdobla nuevamente en PEP y anhídrido carbónico, que entra en el ciclo de Calvin, mientras que el PEP vuelve a las células del mesófilo. La glucosa formada puede ser transportada rápidamente al resto de la planta.mesófilovaina fascicular

28 C3C4MAC Especies temperadas como espinaca, trigo o cebada de productividad moderada Especies semi tropicales como la caña de azúcar, el maíz o el amaranto, son muy productivas Especies como los cactus o plantas suculentas. No tienen mucha productividad El aceptor inicial de CO 2 es la RbP (azúcar de 5 carbonos) El aceptor inicial del CO 2 es el fosfoenolpiruvato (ácido de 3 carbonos) El aceptor de CO 2 es el FEP en la oscuridad y el RBF en luz Se desarrollan bien en climas templados Se desarrollan bien en alta luminosidad y ambientes semiáridos Se desarrollan bien en ambientes áridos Tienen una perdida de agua real. Se fotosaturan con 1/5 de la luz solar Tienen una pérdida de agua real. No se fotosaturan Conservan el agua en forma eficaz no se logran fotosaturar. Fotorrespiración marcada Fotorrespiración mínima

29  Alguna cantidad de las sustancias organicas que se elaboran en la fotosintesis es destinada a almacenarse en la propia celula en forma de almidón. Pueden almacenarse en bulbos, tubérculos, frutos, semillas. Pueden conservarse en forma de hidratos de carbono: como azúcares (caña de azúcar) o almidón (papas, trigo, legumbres). Pero también pueden transformarse en grasas que se almacenan en ciertos frutos y semillas (aceitunas, soya, girasol).

30  La energia solar: es absorbida por al clorofila.  El agua con sales minerales disueltas que es absorbida por la raiz.  El CO2 que la planta obtiene del aire a través de sus estomas.  La clorofila y otros pigmentos fotosintéticos  Sistema enzimático que aceleran la formación de los productos a través de ciertos reactivos.  Moleculas transportadoras de electrones que actuan de manera similar a la cadena respiratoria para ayudar en la síntesis de ATP.

31  Este proceso es necesario para la vida en nuestro planeta. Entre sus principales aportaciones tenemos:  La producción de oxigeno. Por consecuencia también absorbe grandes cantidades de CO2 convirtiéndolo en O2 que es vital para los seres vivos en el planeta.  Ciclo del carbono  Contiene nutrientes esenciales para organismos heterótrofos (que no producen su propio alimento).

32  Intensidad luminosa y velocidad de la fotosíntesis: a mayor luminosidad habrá mayor velocidad del proceso, hasta alcanzar un punto de saturación en donde la velocidad se mantendrá constante. Existen varias adaptaciones para las diferentes intensidades luminosas en el planeta Entre los mecanismos antioxidantes para protección de las plantas se encuentran: Carotenoides :que son capaces de detoxificar a la planta del "oxígeno singulet" capturando su energía y disipándola en forma de calor. Atenuacion no fotoquimicade la energía solar: proceso en el cual interviene una proteína que se encuentra asociada al fotosistema II conocida por las siglas PsbS.

33  La Concentración de dióxido de carbono. Conforme se aumentan los niveles de CO2, desde concentraciones muy bajas, la intensidad de la fotosintesis aumentara hasta cierto punto de saturación, en la cual el proceso se mantendrá constante aún aumentando la concentracion de CO2.  La temperatura. la temperatura es importante por que con ella se pueden alterar los sitemas enzimaticos que operan en ellos inhibiendo su actividad o alterando su estructura molecular. La inhibicion de la fotosintesis se lleva a cabo en temperaturas muy extremas, es decir, muy bajas o muy altas.

34 1.- Es una molécula que consta de una purina (adenina), un azúcar (ribosa), y tres grupos fosfato. 2.- Es un pigmento verde que tiene como función absorber la energía luminosa. 3.- Lugar específico donde llega la luz, y genera una ruptura del agua (H2O) que proviene de las raíces formando H+ y O2 y la excitación en los protones (H+) provenientes del H2O y electrones para que se forme una corriente (o gradiente) de esos protones y se pueda realizar la fotosíntesis liberando oxígeno. 4.- Conjunto de reacciones químicas que realizan los seres vivos para absorber energía del medio ambiente y transformarla en energía aprovechable para sus funciones y para la formación de un nuevo citoplasma. 5.- Fase de reacción en la fotosíntesis la cual se lleva a cabo en las membranas del cloroplasto. 6.- Fase de reacción en la fotosíntesis en la cual hay una fijación del carbono y formación de la glucosa. Ausencia de luz. 7.- Un organismo se alimenta de materia orgánica en descomposición. 8.- Proporciona el hidrogeno para la formación de la glucosa. 9.- Producto final secundario en la reacción general de la fotosíntesis, componente de la molécula del agua. 10.- Tiene la función de excitar las moléculas de clorofila, participa en la fotolisis, proveniente del sol. 11.- Producto final más importante de la fotosíntesis y principal fuente de energía para el metabolismo celular. 7 4 1 3 9 5 6 8 1010 1 2

35 Alexander, Peter, Biología, Nueva Jersey, Prentice-Hall, Hispanoamerica, 1992. Ondarza, R.N., Bilogía Moderna, México, Trillas, 1991. Obermire, T.G., Biología, México, Limusa, 1995.

36 Biología. Edu.ar/plantas/fotosint.html Recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumn o/2bachillerato/fisiología_celular/con tenidos10.html