cada segundo se consumen como promedio 10 000 toneladas de oxigeno. en tres años según el nivel de...
TRANSCRIPT
Cada segundo se consumen como promedio 10 000 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 cortadirecta
Cielo
Onda cortadel cielo
Onda corta de las nubes
Diferentes clases de radiación
ECUACIÓN GLOBAL
nH2O + nCO2 nO2 + (CH2O)nluz
FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA
(CH2O)n = fotoasimilados
GLUCOSA
SACAROSA
FRUCTUOSA
ALMIDÓN
Photosynthesis
6CO2 + 12H20 C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O
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 = 6.626 10-34 J s-1
c = velocidad de luz = 3.0 108 m s-1
272 kJ mol-1 fotones de luz azul 8 = 2177 kJ mol-1
454 / 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 = 6.626 10-34 J s-1
c = velocidad de luz = 3.0 108 m s-1
176 kJ mol-1 fotones de luz rojo 8 = 1408 kJ mol-1
454 / 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 = 6.626 10-34 J s-1
c = velocidad de luz = 3.0 108 m s-1
Eficiencia de Fotosíntesis
H───O───H + O═══C═══O
H───C───O───H + O ═══ O│
│
463 463
463
800 800
413 350 498
½ (348)
½ (348)
463 + 463 + 800 + 800 = 2526 kJ mol-1
413 + 348 + 350 + 463 + 498 = 2072 kJ mol-1
Productos – Reactantes = -454 kJ mol-1 de carbono
8 fotones + H2O + CO2 {CH2O} + O2
intermedios: 2 NADPH y 3 ATP
Fotosíntesis
H2O + CO2 + hv {CH2O} + O2
1. hv + Clorofila Clorofila*
2. H2O + Cla* + ADP + NADP+ ATP + NADPH + O2 + Cla
3. ATP + NADPH + CO2 CH2O + ADP + NADP+
Fotosíntesis
H2O + CO2 + hv {CH2O} + O2
Fotoinhibición
hv + O2 = O2* !
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 CO2 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
760390
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
6H2O + 6CO2 6O2 + (CH2O)6luz
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 absorbidaIrradiación IR de los alrededores
Radiación IR emitidaConvexión y conducción de calorCalor latente
Hacia la hoja Fuera de la hoja
=
Balance de energía de una hoja
Irradiación solar absorbidaIrradiación IR de los alrededores
Radiación IR emitidaConvexión y conducción de calorCalor latente
Fotosíntesis
metabolismo
Hacia la hoja Fuera de la hoja Almacenadapor la hoja
– =
Radiación Neta Es el balance de ondas cortas y ondas largas globales absorbidas – reflejado y re-irradiado
Rneta = Roc abs + Rol abs – Roc refl – Rol refl –Roc rad – Rol rad Es la cantidad de la energía disponible en la Tierra y es la energía para el ciclo hidrológico.
Radiación, Luz, y Temperatura Longitud de onda y frecuencia están relacionados:
c / (en nm) donde es el longitud de onda, c = el velocidad de luz (3 x 108 m s-1), y = la frecuencia en ciclo cada segundo (hertz). Energía esta relacionada a la frecuencia y la longitud de onda como:
E = h
Ehc / (en Wm-2)
donde h = el constante de Planck = 6.626 x10-34J s. Entonces, luz de color azul que tieneun longitud de onda de 460 nm tiene unafrecuencia de 6.52 x 1014 hertz y una energíade 260 kJ por mol de fotones (6.022 x 1023
fotones).
Color Rango de longitud de onda (nm)
Longitud de onda representativa
Frecuencia (Ciclos/S)o hertzios
Energía(KJ/mol)
Ultravioleta <400 254 11.8 x 1014 471
Violeta 400-425 410 7.31 x 1014 292
Azul 425-490 460 6.52 x 1014 260
Verde 490-560 520 5.77 x 1014 230
Amarillo 560-585 570 5.26 x 1014 210
Anaranjado 585-640 620 4.84 x 1014 193
Rojo 640-740 680 4.41 x 1014 176
Infrarrojo >740 1400 2.14 x 1014 85
La energía solar que llega cada año a la atmósfera equivale aproximadamente a 520 x 1022 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= 6.023 x 1023, No. de avogadro) fotones de energía (Nhv) para poder iniciar una reacción
Frecuentemente, "PPFD"(Photosynthetic Photon Flux Density –Flujo de Fotones Fotosintéticos) esusado para incluir las dos ideas. Lasunidades antiguas incluían "Einsteins"que son los mismos de moles: 1 µmolm-2 s-1 = 1 µE m-2 s-1 = 6.02 x 1017
fotones m-2 s-1
La unidad de "PFD" (Photon Flux Density – Densidad del Flujo de Fotones) es usada para la cantidad de fotones y es en micromoles por metro cuadrado por tiempo: µmol m-2 s-1 (aproximadamente 2000 µmol m-2 s-1 máximo solar cerca del medio día o 45 mol m-2 d-1).
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 104 joules
El "PAR" (Photosynthetically Active Radiación – Radiación Fotosintéticamente Activa) es usada para describir luz entre 400-700 nm generalmente y no indica números de fotones pero implica energía y las unidades son Watts.
6 CO2 + 6 H2O + Energía luminosa =(con clorofila)==> C6H12O6 + 6 O2
. La siguiente ecuación considera, que el oxígeno que se libera proviene del agua:
6 CO2 + 12 H2O + Energía luminosa =(con clorofila)=> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
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
resonancetransfer
resonancetransfer
abso
rpti
on b
lue
ligh
t
abso
rpti
on r
ed li
ght
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 10-9 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 10-19 J.
