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FOTOSÍNTESIS

¿QUÉ ES LA FOTOSÍNTESIS? Es un proceso biosintético por medio del cual se transforma energía luminosa en energía química la cual se puede observar en la glucosa y también se puede definir como el proceso en el que a partir de sustancias inorgánicas se producen sustancias orgánicas.

¿QUÉ ORGANISMOS REALIZAN EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS? PLANTAS ¿QUÉ ORGANISMOS REALIZAN EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS? CIANOBACTERIAS ALGAS

PLANTAS

CIANOBACTERIAS

ALGAS

Son organismos sencillos, autótrofos con clorofila CIANOBACTERIAS Son organismos sencillos, autótrofos con clorofila Hábitat Características Pigmentos Núcleo Difuso Sin membrana Contienen Un cromosoma De ADN Agua dulce, Agua salada y Rocas húmedas En el citoplasma

ALGAS Son seres de aguas dulces y marinas Forman parte del plancton Se dividen en: Euglenófitos Clorofitas Rodofitas Feofitas Diatomeas

BACTERIAS Bacteria Purpura del Azufre Son proteo bacterias Utilizan el Sulfuro de Hidrogeno Se libera el azufre Hábitat: Lagos meromicitos Manantiales Bacteria Verdes del Azufre Utilizan el sulfuro de Hidrogeno Las estructuras en donde se encuentran los pigmentos que están unidos a las membranas se llaman cromosomas o vesículas clorobiales Hábitat: Lagos Lagunas Fangos

¿QUÉ ORGANELO CELULAR LA LLEVA ACABO Y QUÉ ESTRUCTURA TIENE? El proceso de fotosíntesis se lleva a cabo en la capa media de la hoja o mesófilo, en donde se hallan los órganos especializadas en este proceso llamados cloroplastos. Los cloroplastos contienen clorofila, y otros pigmentos, esta le da el color verde a las hojas. Existe 2 tipos de clorofilas: Clorofila a Clorofila b Aparte interactúan otros pigmentos, los carotenoides.

CLOROPLASTO MEMBRANA INTERNA TILACOIDES MEMBRANA EXTERNA SE DIVIDE EN MEMBRANA INTERNA TILACOIDES MEMBRANA EXTERNA ESPACIO CONTINUO ESTROMA PERMEABLE LISA FORMA PARALELA ENTRE SI PEQUEÑAS MOLECULAS LÍQUIDO BARRERA DE PERMEABILIDAD PROTEINAS TRANSPORTADORAS GRANA ENTRADA Y SALIDA DE SUSTANCIAS DE LA ORGANELA

EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS El proceso de fotosíntesis se puede resumir en que los pigmentos recolectores de luz de los organismos fotosintéticos, absorban de forma preferencial fotones de colores determinados, dispersando el resto. La energía del fotón se transmite a lo largo de las redes de moléculas de pigmentos hasta un centro de reacción, que disocia agua a fin de obtener electrones energéticos para las reacciones bioquímicas. A continuación el proceso se describirá ampliamente.

Proceso de la fotosíntesis Fase luminosa Acíclica Cíclica Fase biosintetica Fotosíntesis del carbono Fotosíntesis del nitrógeno Fotosíntesis del azufre

Fases Fase luminosa Fase acíclica > Fotolisis de H2O > Formación de : NADH + H+ y ATP > Se desprende O2 > Comprende los dos fotosistemas Fase cíclica > No hay fotolisis de H2O. >No se forma: ATP >No se libera O2 > Comprende solo el fotosistemas I

Fase luminosa FASE LUMINOSA ACÍCLICA

Fotosíntesis biosintética En esta fase se va a utilizar la energía generada de la fase luminosa para la síntesis de materia orgánica Esta fase consta de tres tipos: > Fotosíntesis de Carbono > Fotosíntesis de Nitrógeno > Fotosíntesis de Azufre

Fotosíntesis de Carbono También llamada Ciclo de Calvin Consta de tres etapas >Carbonización >Reducción del CO2 >Regeneración de la rubisco

Carboxilacion CO2 1.5 difosfato 1.2 difosfoglicerico Las plantas que realizan este proceso se llaman C3

Reducción del CO2 NADH + H+ acido gliceraldehido 3. fosfato gliceraldehido 3. fosfato Esta molécula puede seguir tres caminos: > Síntesis de almidón ácidos grasos y aminoácidos a nivel de estroma >Síntesis de sacarosa a nivel de citosol (fuera del cloroplasto) > Regeneración de la RubisCo

Regeneración de la rubisco El gliceraldehido 3 fosfato va a regenerar una de las enzimas mas importantes para la planta La RubisCo

Fotosíntesis de Nitrógeno Se lleva acabo en las plantas acuáticas. Principal fuente del nitrógeno es el amonio (NH4+) Utilizado para la síntesis de proteínas. Para poder reducir el nitrato a amonio se sigue el siguiente proceso: Reducción del nitrato a nitrito. nitrato reductasa NO3- + NADPH +H+ Molibdeno NO2- + H2O + NADP+ Reducción del nitrito a amonio. nitrato reductasa NO2- + NADPH + H+ NH4+ + NADP+

Fotosíntesis de Azufre Se realiza la reducción de sulfatos a sulfuro de hidrogeno. Reducción del sulfato a sulfito SO42- + 3ATP + NADPH + H+ SO32- + 3ADP + 3 Pi + NADP+ 2. Reducción del sulfito a sulfuro de hidrógeno. SO32- + 3NADPH + 3 H+ H2S + 3 NADP+ 3. Transformación del sulfuro de hidrógeno en cisteína. H2S + Acetilcisteína Cisteína + Acetato

Fotosíntesis oxigénica Fotosíntesis anoxigénica Tipos de fotosíntesis Fotosíntesis oxigénica Fotosíntesis anoxigénica

Fotosíntesis oxigénica Realizada por : • Cianobacterias • Algas • Plantas Producción de oxigeno. Por oxidación del agua.

Fotosíntesis anoxigénica Realizada por fototrofos anixigenicos (bacterias rojas y bacterias verdes). No se produce oxigeno por proceso de: Energía lumínica Energía química

FOTOSÍNTESIS SE DIVIDE EN FASE FASE SIN PRESENCIA DE LUZ CON PRESENCIA DE LUZ

¿Para que y como sirve la luz? Apertura y cierre de estomas. Generación de flujo electrónico Síntesis de ATP Modificación de la permeabilidad de los plastos Fotolisis del agua ¿Para que y como sirve la luz?

Apertura y cierre de estomas Las plantas transpiran más rápidamente en la luz que en la oscuridad, debido la luz estimula la abertura de los estomas ya que aumenta la temperatura y con esto la velocidad de transpiración de la hoja. Regulación de la conductancia estomática por fototropinas y criptocromos bajo radiación natural. Por ejemplo: A 30 ºC, una hoja puede transpirar hasta 3 veces más rápido de lo que lo hace a 20 ºC. Apertura y cierre de estomas

Generación de flujo electrónico Al transferir la energía de unas determinadas radiaciones a unos electrones que ocupan un orbital molecular de las clorofilas ubicadas en los fotosistemas.

Síntesis de ATP Con destino a las reacciones bioquímicas precisas para la síntesis.

Modificación de la permeabilidad de los plastos Para, de esta manera, facilitar la “resolubilización” de un enzima (RUBISCO o ribulosa 1,5 bisfosfato carboxilasa/oxigenasa) responsable de la integración del CO2 en moléculas orgánicas, que en condiciones nocturnas se encuentra en una forma “no soluble” derivada de distintas condiciones iónicas del medio plastidial (Se cambia la concentración de Cl- y de K+).

Fotolisis del agua Para proveer al sistema de e- (suficientes para neutralizar las pérdidas generadas en el apartado anterior), de H+ (que permita sintetizar un potencial reductor) y de oxígeno (que permita la restauración del consumido por otros seres vivos en la respiración).

Plantas CAM o de metabolismo acido (NOPAL) ¿Qué diferencia existe entre la fotosíntesis que realiza un nopal y el maíz? Plantas C4 (MAIZ) Cuando hay una falta de agua en el suelo pueden seguir trabajando porque consiguen realizar la fotosíntesis con bajos niveles de CO2 Plantas CAM o de metabolismo acido (NOPAL) Consiguen fijar el CO2 por la noche dado que durante el día permanecen con los estomas cerrados para evitar la pérdida de agua. El dióxido de carbono absorbido , que se mantiene en forma de ácido generalmente ácido málico) cambia en la mañana siguiente cuando la planta , en presencia de la luz solar, realizará la función clorofílica y extraerá el dióxido de carbono del ácido para transformarlo en azúcar

¿Qué factores ambientales pueden alterar el proceso fotosintético? Luz La concentración atmosférica de CO2 Temperatura Disponibilidad de agua y nutrientes

¿Hay diferentes tipos de fotosíntesis? Fotosíntesis del Carbono La biosíntesis de compuestos de carbono tiene lugar por medio del ciclo de Calvin.

Fotosíntesis del nitrógeno La fuente de nitrógeno principal en las plantas acuáticas es el amonio (NH4+). Las reacciones químicas que lleva implícitas el proceso de su reducción son

Reducción del nitrato a nitrito: Reducción del nitrito a amonio:

Fotosíntesis del azufre: La reducción de los sulfuros a sulfuro de hidrogeno requiere el consumo de NADPH+H+, pero también de ATP. La reacción tiene lugar en 3 etapas: Reducción del sulfato a sulfito: Reducción del sulfito a sulfuro de hidrógeno: Transformación del sulfuro de hidrógeno en cisteína: H 2 S + Acetilcisteína ---> Cisteína + Acetato

¿Para qué se utiliza la molécula de agua? La foto oxidación de agua: dependiente de clorofila. Puesto que la molécula de agua es un agente reductor muy débil el pigmento verde realiza la energetización de los electrones del agua Suministrar electrones para reacciones de reducción (interviene como fuente de electrones) la reducción asimilatoria de los bioelementos primordiales

Factores que influyen en la fotosíntesis La temperatura Concentración de O2 Intensidad luminosa , color y tiempo de iluminación de la luz Agua Los pigmentos Factores que influyen en la fotosíntesis

La temperatura Es necesaria una temperatura determinada para que puede producirse la reacción. Se considera que la temperatura ideal para una productividad máxima se encuentra entre los 20 y los 30 ºC, sin embargo puede producirse entre los 0 y los 50 ºC, de acuerdo a las condiciones en que cada planta se ha ido adaptando a su medio. Es posible incluso con una temperatura de -0,5 ºC. Por debajo del punto de congelación no puede darse la fotosíntesis.

El dióxido de carbono Constituye el " material" que, fijado con el agua, las plantas utilizan para sintetizar hidratos de carbono. Penetra en las hojas a través de los estomas, aunque, en una proporción muy pequeña, puede proceder del bicarbonato disuelto en el agua del suelo que la plantas absorben mediante sus raíces.

La luz Es necesaria para que se pueda realizar este proceso. Debe ser una luz adecuada puesto que su eficacia depende de las diferentes longitudes de onda del espectro visible. La más eficaz es la rojo-anaranjada. La luz azul es muy poco eficaz y prácticamente nula la verde, aunque algunas plantas marinas son capaces de aprovecharla. Intensidad luminosa: a mayor intensidad luminosa, mayor rendimiento, hasta superar ciertos límites en que la fotooxidación es irreversible. Tiempo de iluminación: a más horas de luz, mayor producción.

El agua Componente imprescindible en la reacción química de la fotosíntesis. Constituye también el medio necesario para que se puedan disolver los elementos químicos del suelo que la plantas deben utilizar para construir sus tejidos.

Los pigmentos Son las substancias que absorben la luz necesaria para producir la reacción . Entre ellos, el principal es la clorofila o pigmento verde que da el color a las plantas. La clorofila se encuentra mezclada con otros pigmentos, aunque al aparecer en una mayor proporción, generalmente impone su color sobre el resto que queda enmascarado.

La densidad de los estomas y su sensibilidad Caracteres anatómicos, bioquímicos y fisiológicos que determinan que una especie sea C3, C4, o CAM La edad de la hoja El área foliar La densidad de los estomas y su sensibilidad Factores Endógenos

¿Cuál es la importancia del proceso para el mantenimiento de la vida en el planeta? Las plantas son las responsables de la presencia del oxígeno ya que en un principio la Tierra no tenía prácticamente oxígeno y era especialmente muy rica en dióxido de carbono (CO2), agua en forma de vapor ( H2O) , y nitrógeno (N); pero, hace más de 2000 millones de años empezaron a iniciar el proceso de la fotosíntesis, transformando la atmósfera y posibilitando la vida

¿Cómo se produce el oxígeno? Como subproducto de la fotosíntesis cuando existe radiación solar. Proceso endotérmico: requiere 674 cal por cada mol de hexosa (C6H12O6) producida En lagos con grandes concentraciones algales la producción de oxígeno puede saturar el estrato del lago Un exceso de oxígeno (más del 115 % de saturación) son condiciones letales para los peces y organismos acuáticos 6 CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

¿Qué ocurre con la fotosíntesis durante el Otoño? Cada año, los árboles caducifolios o deciduos renuevan todas sus hojas, perdiendo el follaje al llegar el otoño. El motivo es que en esta estación las horas de luz se reducen, la radiación solar pierde fuerza y los suelos muchas veces se hielan, dificultando la captación de agua y nutrientes por parte de las raíces. En estas condiciones, la productividad de las hojas disminuye. Cuando mantener el follaje cuesta más de lo que produce, la estrategia más rentable para el árbol es perder la hoja y pasar la estación desfavorable en un estado de baja actividad o reposo. En este momento se retira el suministro de savia (y clorofila) creando una película entre la rama y la base de la hoja, que queda abandonada a su suerte. El viento y la lluvia la hacen cae

LA FOTOSINTESIS EN EL OTOÑO ¿Qué ocurre con la fotosíntesis durante el Otoño? En los árboles caducifolios o residuos pierden sus hojas en ciertas temporadas. Se produce por: La luz se reduce, la radiación solar pierde fuerzas y los suelos se hielan, ocasionando que la productividad de la hoja disminuya. Las hojas se pierden porque el árbol se encuentra en un estado de reposo y quita el suministro de savia cyclorofila lo que produce una capa en la rama y la separa de la hoja dejando que sea arrancada por el viento y la lluvia.

¿Cuáles son los productos iniciales y finales? 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2 Luz solar clorofila

De dónde se obtiene el carbono que constituye a las moléculas que se producen? El carbono que forma parte del primer producto importante de la fotosíntesis (glucosa) proviene totalmente de el co2 producto de la respiración pulmonar.

Integrantes del equipo Castro López Karen Ivette FOTOQUEST TIC-CIENCIAS Integrantes del equipo Castro López Karen Ivette Estrada Martínez Karina Gutiérrez Acosta Estefanía Ontiveros Rodríguez María Laura Toledo Valencia Samantha Valdes Yáñez Jorge Alejandro Profesora encargada Verduzco Martínez Cecilia Grupo de los integrantes del equipo 604 Escuela sede Preparatoria 6 “Antonio Caso”

Web grafía http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/Aplicaciones%20ofimaticas/fotosintesis.pdf www.botanical-online.com/**fotosintesis**.htm http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2bch/B3_METABOLISMO/t32_FOTOSINTESIS/animaciones.htm http://www.botanical-online.com/animacion9.htm http://linux.ajusco.upn.mx/fotosintesis/index.html http://www.alaquairum.net/fotosintesis.htm#lumin * Estas son algunas , pero no todas.