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V4

Clase

Fotosíntesis. Incorporación de energía al ecosistema

1.Fotosíntesis

2.Factores que afectan la fotosíntesis

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.

1. Fotosíntesis

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 100.000 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.

1.1 Concepto

1. Fotosíntesis

1.2 Naturaleza de la luz

La luz se comporta como una onda y como una partícula. En el siglo XIX, con James C. Maxwell (1831-1879), 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.

1. Fotosíntesis

1.2 Naturaleza de la luz

La radiación electromagnética abarca desde las ondas de radio hasta los rayos gamma; la luz que percibimos es una pequeña parte de este espectro. 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.

1. Fotosíntesis

1.3 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.

1. Fotosíntesis

1.3 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).

1. Fotosíntesis

1.3 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 longitud de onda que refleja es el color _________verde

1. Fotosíntesis

1.4 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.

1. Fotosíntesis

1.5 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

1. Fotosíntesis

1.5 Fases de la fotosíntesis Electrónexcitado

e

Luz

Fotón Luz

Clorofila

e

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.

1. Fotosíntesis

1.5 Fases de la fotosíntesis

2 H + 1/2 O 2 2 H + 1/2 O 2

Fotólisis del agua

Centro de ReacciónClorofila

Luz

AceptorPrimario

deElectrón

Generación de energía

Cadena transportadora de electrones Centro de ReacciónClorofila

AceptorPrimario

deElectrón

Producción deNADPH

Luz

NADP

1

23

Fotosistema II

Fotosistema I

1. Fotosíntesis

1.5 Fases de la fotosíntesis

Fase luminosa o dependiente de luz

Lugar donde se realiza: membranas tilacoidalesReactantes: 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+

1. Fotosíntesis

1.5 Fases de la fotosíntesis

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.

1. Fotosíntesis

1.5 Fases de la fotosíntesis

Fase oscura o independiente de luz

Lugar donde se realiza: estroma de los cloroplastosReactantes: ATP, NADPH y CO2

Productos: moléculas orgánicas (glucosa, aminoácidos, ácidos grasos)

Resumen del proceso:Fijación del CO2 atmosféricoCiclo de Calvin

1. Fotosíntesis

1.6 Relación con la respiración celular

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.

2. Factores que afectan a la fotosíntesis

2.1 Factores internos

Son aquellos propios de las plantas y que hacen variar la tasa fotosintética:

• Presencia de estomas• Pigmentos• Contenido de agua

Estoma

H2OCO2

Vegetales y cianobacterias

aprovechan…

a través de…

implica…Aprovechamiento de la energía solar, que queda retenida como un compuesto orgánico.

ocurre en fases…

Energía luminosaEnergía luminosa Sin participación de la luz

Sin participación de la luz

utiliza…

produce… produce…

utiliza…

La energía solar

La fotosíntesis

Fase clara Fase oscura

Agua, NADP+ y ADP

O2, NADPH y ATP

CO2, NADPH y ATP

Glucosa, NADP+ y ADP

Síntesis de la clase