Cada segundo se consumen como promedio toneladas de Oxigeno. En tres años según el nivel de consumo estimado a nivel mundial, se habría agotado. La tasa de producción de oxigeno fotosintético es aproximadamente 30 veces superior a la velocidad de respiración de los mismos tejidos

IR Onda corta directa Cielo Onda corta del cielo Onda corta de las nubes Diferentes clases de radiación

ECUACIÓN GLOBAL nH 2 O + nCO 2 nO 2 + (CH 2 O)n luz FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA (CH 2 O)n = fotoasimilados GLUCOSA SACAROSA FRUCTUOSA ALMIDÓN

Photosynthesis 6CO H 2 0 C 6 H 12 O 6 + 6O H 2 O

Eficiencia de Fotosíntesis Productos – Reactantes = -454 kJ mol -1 de carbono 8 fotones de luz, = 440 nm (azul)? Formula para calcular la energia en luz: E = h c / Donde h = el Constante de Planck =  J s -1 c = velocidad de luz = 3.0  10 8 m s kJ mol -1 fotones de luz azul  8 = 2177 kJ mol / 2177  100 = 20.1% eficiente

Eficiencia de Fotosíntesis Productos – Reactantes = -454 kJ mol -1 de carbono 8 fotones de luz, = 680 nm (rojo) Formula para calcular la energia en luz: E = h c / Donde h = el Constante de Planck =  J s -1 c = velocidad de luz = 3.0  10 8 m s kJ mol -1 fotones de luz rojo  8 = 1408 kJ mol / 1408  100 = 32.2% eficiente

Eficiencia de Fotosíntesis Productos – Reactantes = -454 kJ mol -1 de carbono 8 fotones de luz, = 680 nm (rojo) Formula para calcular la energia en luz: E = h c / Donde h = el Constante de Planck =  J s -1 c = velocidad de luz = 3.0  10 8 m s -1

Eficiencia de Fotosíntesis H───O───H + O═══C═══O  H───C───O───H + O ═══ O │ │ ½ (348) = 2526 kJ mol = 2072 kJ mol -1 Productos – Reactantes = -454 kJ mol -1 de carbono

8 fotones + H 2 O + CO 2  {CH 2 O} + O 2 intermedios: 2 NADPH y 3 ATP

Fotosíntesis H 2 O + CO 2 + hv  {CH 2 O} + O 2 1. hv + Clorofila  Clorofila * 2. H 2 O + Cla * + ADP + NADP +  ATP + NADPH + O 2 + Cla 3. ATP + NADPH + CO 2  CH 2 O + ADP + NADP +

Fotosíntesis H 2 O + CO 2 + hv  {CH 2 O} + O 2

Fotoinhibición hv + O 2 = O 2 * ! Daña de: –D1 proteina de PSII –Membranos (peroxidacion de lipidas) –Oxidacion de chlorofila –Etc.

Fotoinhibicion

Eficiencia fotosintética (EF)  Solo el 20% de la energía solar se convierte en energía química  La EF teórica de las plantas es del 4%  La EF puede bajar a < 4% si el CO 2 alrededor de la hoja se reduce  Sólo parte de la energía química se convierte en biomasa  La EF real del proceso es del 1 al 3%  No hay maneras de alterar el proceso fotosintético  Mantener las condiciones ambientales óptimas  Seleccionar plantas con rutas fotosintéticas apropiadas

Proporción de disminución de la luz debajo del dosel de un monocultivo de calabaza y de maíz, y de un cultivo asociado de maíz - calabaza.

Determinantes de la variación de la luz  Estacionalidad. Afecta la intensidad y duración del la luz.  Latitud. Afecta la intensidad y duración del la luz.  Altitud. Afecta la intensidad de luz.  Relieve. Afecta la intensidad y duración del la luz.  Calidad del aire. Afecta la intensidad de luz.  Estructura del dosel vegetal. Afecta la cantidad y calidad.

Características de la luz visible  Calidad. Proporción de colores que componen la luz: violeta, azul, verde, amarillo, naranja y rojo.  Intensidad. Contenido total de PAR que llega a las plantas por unidad de superficie foliar en cierto periodo de tiempo. Niveles de intensidad: punto de saturación y punto de compensación.  Duración. Tiempo en el que la superficie foliar está expuesta a la luz diariamente. Tiempos de duración: fotoperiodo.

Radiación fotosintéticamente activa (PAR). Longitud de onda de luz absorbida por la clorofila

Comparison of C3 & C4 leaves C3 - note the lack of chloroplasts in the bundle sheath C4 - note the extensive chloroplasts in the bundle sheath

ECUACIÓN DE LA FOTOSÍNTESIS OBTENIENDO COMO PRODUCTO UN MONOSACÁRIDO 6H 2 O + 6CO 2 6O 2 + (CH 2 O)6 luz REACCIÓN ENDERGÓNICA ANTIGUA:  THEODORE DE SAUSURE, H2O  JEAN SENEBIER, CO2  JAN INGENHOUSZ LUZ  JOSEPH PRIESTLEY, 1771 O2

Balance de energía de una hoja Irradiación solar absorbida Irradiación IR de los alrededores Radiación IR emitida Convexión y conducción de calor Calor latente Hacia la hoja Fuera de la hoja =

Balance de energía de una hoja Irradiación solar absorbida Irradiación IR de los alrededores Radiación IR emitida Convexión y conducción de calor Calor latente Fotosíntesis metabolismo Hacia la hoja Fuera de la hoja Almacenada por la hoja – =

Definición y características de varias regiones de longitud de onda de la luz. ColorRango de longitud de onda (nm) Longitud de onda representativa Frecuencia (Ciclos/S) o hertzios Energía (KJ/mol) Ultravioleta< x Violeta x Azul x Verde x Amarillo x Anaranjado x Rojo x Infrarrojo> x

La energía solar que llega cada año a la atmósfera equivale aproximadamente a 520 x Kj Según la ley de Einstein de equivalencia fotoquímica,una molécula reaccionara solo después de haber absorvido un foton de energía (hv). Por tanto, un mol de un compuesto debe absorver N (N= x 10 23, No. de avogadro) fotones de energía (Nhv) para poder iniciar una reacción

Un fotón debe tener una energía determinada para poder excitar a un solo electrón de la molécula de pigmento e iniciar la fotosíntesis.

Un mol de luz roja tiene 18.4 x 10 4 joules

6 CO H 2 O + Energía luminosa =(con clorofila)==> C 6 H 12 O O 2. La siguiente ecuación considera, que el oxígeno que se libera proviene del agua: 6 CO H 2 O + Energía luminosa =(con clorofila)=> C 6 H 12 O O H 2 O

En las plantas y otros organismos fotosintéticos existen diferentes tipos de clorofilas. La clorofila a se encuentra en todos los organismos fotosintéticos (plantas, ciertos protistas, proclorobacterias y cianobacterias). Los pigmentos accesorios absorben energía que la clorofila es incapaz de absorber. Los pigmentos accesorios incluyen clorofila b (en algas y protistas las clorofilas c,d y e), xantofila(amarilla) y caroteno, anaranjado ( como el beta caroteno, un precursor de la vitamina A ).

Fotochimica resonance transfer resonance transfer absorption blue light absorption red light radiationless transitions fluorescence ground state excited state

La energía de excitación de la molécula del dador es transferida por resonancia a la molécula del aceptor. Una de la condiciones para éste tipo de transferencia es que el estado fluorescente de la molécula dadora debe poseer una energía mayor o igual a la del estado fluorescente de la molécula aceptora. ie. La banda fluorescente de la molécula dadora debe traslapar la banda de absorción de la aceptora

RESONANCIA INDUCTIVA FLUORESCENCIA ACEPTORA FLUORESCENCIA DADORA

La absorción es realizada por la clorofila principalmente. Clorofila está estable alrededor de segundos después la absorción de un fotón. Después hay tres opciones: 1.Transferencia de la energía a otro pigmento. 2.Disipación de la energía en forma de calor. 3.Fluorescencia. Fotochimica

LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA DE EXCITACIÓN DE CLOROFILA a A CLOROFILA b ES 100% EFICIENTE. LA TRANSFERENCIA DE CAROTENOS A CLOROFILA a ES DE 40%. LAS MOLÉCULAS DEBEN ESTAR CERCANAS PARA OBTENER UN TRANSFERENCIA EFICIENTE

EFECTO EMERSON INCREMENTO DEL ROJO DECREMENTO DEL ROJO DOS LONGITUDES DE ONDA SIMULTANEAS UNA SOLA LONGITUD DE ONDA INCIDENTE

PRESUNCIÓN DE LA EXISTENCIA DE DOS FOTOSISTEMAS

Las reacciones de oscuridad se efectúan en el estroma; mientras que las de luz ocurren en los tilacoides.

La energía de los fotones puede expresarse en electrón volts (eV) el cual es igual a la energía que necesita un electrón cuando pasa a través de un potencial de un volt y ello equivale a 1.6 x J.