1. Naturaleza de la luz. 2. Pigmentos fotosintéticos. 3. Fotosíntesis. 4. Respiración celular


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1 Fotosíntesis

2 1. Naturaleza de la luz 2. Pigmentos fotosintéticos 3. Fotosíntesis 4. Respiración celular 5. Relación entre respiración celular y fotosíntesis 6. Factores que afectan la fotosíntesis

3 Introducción De la energía solar que alcanza la superficie de la tierra, un 1% es derivada a los sistemas vivos, a través de la fotosíntesis. En este proceso, la energía lumínica se convierte en energía química y el carbono proveniente de la atmósfera se convierte en moléculas orgánicas. En estas reacciones se gasta agua y se libera oxígeno, que es usado por los organismos heterótrofos.

4 1. Naturaleza de la luz 1.1 Concepto Foto proviene del griego y significa luz, síntesis composición. Es la transformación de la materia inorgánica en orgánica, gracias a la participación de la energía que proviene de la luz, la cual se transforma en energía química (ATP), que luego se usará para formar compuestos orgánicos estables. Los organismos fotosintetizadores fijan millones de toneladas de carbono en un año, que junto con agua son los compuestos inorgánicos base para la obtención de la materia orgánica y el oxígeno que requieren los organismos heterótrofos.

5 1. Naturaleza de la luz 1.2 Radiación electromagnética La luz se comporta como una onda y como una partícula. En el siglo XIX, con James C. Maxwell ( ), se empieza a descifrar la verdadera identidad de la luz, como parte muy pequeña de un espectro continuo de radiación, el espectro de radiación electromagnética.

6 1. Naturaleza de la luz 1.2 Radiación electromagnética La radiación electromagnétic a abarca desde las ondas de radio hasta los rayos gamma; la luz que percibimos es una pequeña parte de este espectro.

7 1. Naturaleza de la luz 1.2 Radiación electromagnética Si la luz blanca se hace pasar por un prisma, esta se descompone en todo el espectro de luz visible, que va de 400 (luz violeta) a 700 nanómetros (luz roja), siendo los 400 la longitud de onda de mayor energía. Sin embargo, la luz que es aprovechada por la fotosíntesis es una parte de este espectro de luz visible.

8 1. Naturaleza de la luz 1.2 Radiación electromagnética Las radiaciones con longitudes de onda menores de 400 nm (como la luz ultravioleta) y mayores de 700 (como las infrarrojas) pueden tener diversos efectos biológicos, pero no pueden ser aprovechadas para la fotosíntesis.

9 2. Pigmentos fotosintéticos 2.1 Pigmentos Los pigmentos son moléculas que absorben luz en una cierta longitud de onda y la que no absorben la reflejan, la cual se ve como el color. El principal pigmento en plantas y algas es clorofila.

10 2. Pigmentos fotosintéticos 2.1 Pigmentos Los pigmentos de plantas y algas absorben luz a distintas longitudes, todos son fotosintéticos, sin embargo la mayor cantidad en plantas terrestres corresponde a la clorofila. Ficocianinas: pigmento en algas azul-verde. Ficoeritrinas: pigmento rojo en cianobacterias y algas rojas (en hongos también junto con ficocianinas). Caroteno y xantófilas: grupo de pigmentos de color amarillo, anaranjado y rojo, y café en vegetales (respectivamente).

11 2. Pigmentos fotosintéticos 2.1 Pigmentos Los máximos de absorción de la clorofila se encuentran en la longitud de onda de 400 a 450 nm (color azul) y en 650 a 700 nm (color rojo). La verde longitud de onda que refleja es el color

12 2. Pigmentos fotosintéticos 2.2 Cloroplastos Los cloroplastos son organelos abundantes (50 a 60 por célula), donde se produce la fotosíntesis, distinguiéndose las membranas tilacoidales, donde se encuentran los fotosistemas I y II.

13 3. Fotosíntesis 3.1 Fases de la fotosíntesis El proceso consta de dos partes: Fase dependiente de luz o luminosa, en los tilacoides Fase independiente de luz u oscura, en el estroma

14 3. Fotosíntesis 3.2 Fase dependiente de la luz En los Fotosistemas, se acumulan los pigmentos para captar la luz. El pigmento principal es la clorofila a, y ayudan a este proceso los pigmentos accesorios como: xantófilas, carotenoides, ficiocianinas y ficoeritrinas. ENERGÍA LUMINOSA Complejo antena Centro de reacción - 2e

15 3. Fotosíntesis 3.2 Fase dependiente de la luz Existen dos fotosistemas: el Fotosistema I (P700) y el Fotosistema II (P680), ambos reaccionan con la luz. ENERGÍA LUMINOSA Complejo antena Centro de reacción - 2e

16 3. Fotosíntesis 3.2 Fase dependiente de la luz En la fase dependiente de la luz o luminosa la clorofila al reaccionar con la luz solar se oxida, liberando un electrón. Este proceso se denomina efecto fotoeléctrico, con ello se inicia una cadena de reacciones químicas en los fotosistemas. e Electrón excitado Luz Fotón Luz Clorofila

17 3. Fotosíntesis 3.2 Fase dependiente de la luz Aceptor Primario de Electrón Generación de energía Aceptor Primario de Electrón NADP 3 2 Luz Luz Fotosistema Centro de II 1 2 H + 1/2 O 2 Reacción Clorofila Fotólisis del agua Centro de Reacción Clorofila Producción de NADPH Fotosistema I

18 3. Fotosíntesis 3.2 Fase dependiente de la luz Fase luminosa o dependiente de luz Lugar donde se realiza: membranas tilacoidales Reactantes: H2O, ADP y NADP+ Productos: O2, ATP y NADPH Resumen del proceso: Fotólisis del agua Foto-fosforilación de ATP Foto-oxidación de los fotopigmentos Fotorreducción del NADP+

19 3 Fotosíntesis 3.3 Fase independiente de la luz Fase independiente de luz o fase oscura: Se produce en el estroma, aquí se logra la fijación del CO2 para obtener productos orgánicos. Esta fase es dependiente de la anterior, ya que se requiere de ATP y NADPH.

20 3. Fotosíntesis 3.3 Fase independiente de la luz Fase oscura o independiente de luz Lugar donde se realiza: estroma de los cloroplastos Reactantes: ATP, NADPH y CO2 Productos: moléculas orgánicas (glucosa, aminoácidos, ácidos grasos) Resumen del proceso: Fijación del CO2 atmosférico Ciclo de Calvin

21 3. Fotosíntesis 3.4 Resumen de la fotosíntesis

22 3. Fotosíntesis 3.4 Resumen de la fotosíntesis Lugar donde se realiza Fase dependiente de la luz En la membrana de los tilacoides Elementos requeridos (reactantes) Agua. Luz solar. Pigmentos. Coenzima NADP. Productos ATP. O2. NADP. Resumen del proceso Durante esta fase se produce la fotólisis del agua, fotofosforilación para la formación de ATP, fotooxídación de los fotopigmentos y fotoreducción del NADP+. Fase independiente de la luz En el estroma de los cloroplastos ATP NADPH CO2 Glucosa. Otras moléculas orgánicas (Sacarosa, Almidón, Celulosa, Lípidos, Proteínas, etc.) Durante esta fase se forma glucosa gracias a la fijación de CO2, y a la utilización de ATP y NADPH.

23 4. Respiración celular 4.5 Intercambio gaseosos en las plantas La respiración celular es un proceso realizado también en vegetales. El intercambio gaseoso se produce a través de los estomas, que son abiertos o cerrados por las células oclusivas dependiendo de las necesidades. Para la respiración celular, ingresa el O2 y se libera el CO2 y H2O.

24 5. Respiración celular y Fotosíntesis 5.1 Relación entre los procesos En el proceso de fotosíntesis, a partir de CO2 y H2O las plantas obtienen moléculas orgánicas, especialmente glucosa; en el proceso se libera O2. La glucosa y el O2 son utilizados por la célula en la respiración celular para obtener energía en forma de ATP, que será utilizado en funciones celulares, liberándose como desechos el CO2 y H2O.

25 6. Factores que afectan a la fotosíntesis 6.1 Factores internos Son aquellos propios de las plantas y que hacen variar la tasa fotosintética: Presencia de estomas Pigmentos Contenido de agua CO2 Estoma H2 O

26 6. Factores que afectan a la fotosíntesis 6.2 Factores externos Temperatura: en términos generales, la temperatura entre 10 y 35 ºC es la óptima para la mayoría de las plantas. La tasa fotosintética cae notablemente en temperaturas cercanas a los 60 ºC. Por qué la A temperaturas fotosíntesis se vemuy altas las enzimas afectada con se desnaturalizan temperatura sobre los 60 ºC?

27 6. Factores que afectan a la fotosíntesis 6.2 Factores externos Intensidad de la luz: las plantas que reciben menos luz, realizan menos fotosíntesis que las que están a la luz. Sin embargo, la relación no es directamente proporcional, ya que si la planta se encuentra a pleno sol, la tasa fotosintética decae muchísimo, porque la alta cantidad de energía solar y la elevada temperatura dañan su desarrollo.

28 6. Factores que afectan a la fotosíntesis 6.2 Factores externos Concentración de CO2: el CO2 es la molécula utilizada por las plantas para producir diversas moléculas orgánicas. La falta de él disminuye la productividad y en exceso el proceso de fotosíntesis se satura, ya que depende de la acción de enzimas. Años El aumento en la concentración de CO2 a nivel planetario, está asociado a un aumento de la temperatura.

29 6. Factores que afectan a la fotosíntesis 6.2 Factores externos Variable dependiente es aquella que no es controlada por el investigador, para este ejemplo corresponde a la tasa fotosintética. Variable independiente es aquella manipulada por el investigador, para este ejemplo corresponde a la temperatura.

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