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FOTOSÍNTESIS. Las hojas. Presenta características importantes que hacen posible el proceso fotosintético:

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Presentation Transcript
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Las hojas

Presenta características importantes que hacen posible el proceso fotosintético:

- Tienen forma aplanada, lo cual permite una mayor exposición del área foliar a los rayos solares.• Son delgadas, los que facilita el ingreso de luz solar al interior de las hojas; esta emisión solar es captada y utilizada por la clorofila presente en los cloroplastos.• Están cubiertas en su cara superior (haz) por una cutícula; capa cerosa impermeable que disminuye la pérdida de agua. • Poseen estomas, los cuales regulan el ingreso de dióxido de carbono

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En el mesófilo están los haces vasculares; tejido conductor -> xilema y floema. Cada célula de mesófilo puede contener entre 40 y 200 cloroplastos

cloroplastos
Cloroplastos
  • Contienen clorofila, el pigmento verde necesario para que ocurra la fotosíntesis.
  • Algunos pigmentos absorben todas las longitudes de onda luminosa (por lo que su apariencia es de color negro).
  • Mientras que otros absorben ciertas longitudes de onda y reflejan las no absorbidas.
  • Es el caso de la clorofila donde absorbe luz en las longitudes de onda violeta, azul y rojo pero refleja las ondas verdes (motivo por el cual las plantas con clorofila se ven de ese color).
  • Los distintos grupos de plantas y algas utilizan diversos tipos de pigmentos fotosintéticos, entre ellos la clorofila a y b.
  • En las plantas la clorofila a es el pigmento que interviene directamente en la transformación de energía luminosa en energía química, constituye aproximadamente el 75% de toda la clorofila de las plantas verdes.
  • Otro grupo de pigmentos: carotenoides (pigmentos rojos, amarillos y anaranjados, responsables de la diversacoloración en algunas plantas cuando estos pigmentos se encuentran en mayor abundancia que la clorofila).
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CLOROFILA: pigmento orgánico presente en la membrana del tilacoides, formado por moléculas que contienen átomos de C, H, O, N y Mg. Participa en la síntesis de ATP.

Cloroplasto

área líquida entre las granas. Contiene enzimas necesarias para la fotosíntesis

agrupaciones en forma de pila de tilacoides

sacos dispuesto en pilas, rodeados por una membrana y con líquido en su interior.

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Permite el INTERCAMBIO GASEOSO, regulando la Transpiración y el cambio de gases. - Contribuye a la FOTOSÍNTESIS y la RESPIRACIÓN.- El exceso de T°cierra los Estomas, evita la pérdida agua por Transpiración, - Si el agua escasea, los Estomas permanecen CERRADOS, aunque se hallen iluminados.- La escasez de CO2 en el Mesófilo, apertura.- La acción de las Células ANEXAS a los movimientos de apertura y cierre de los estomas es regulado por el agua.

  • Los estomas se abren o se cierran en función de la turgencia de las células oclusivas que lo forman. Si sales en la cél, se hinchan, reciben agua de las células adyacentes, el estoma se abre al combarse sus paredes celulares, y los gases entran o

Estomas

salen por el Ostíolo

qu es la fotos ntesis
¿Qué es la Fotosíntesis?
  • La fotosíntesis es uno de los procesos metabólicos o reacciones endergónicas, de los que se valen las células para obtener energía.
  • Es un proceso complejo, mediante el cual los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno:
  •           LUZ
  • 6 CO2 + 6 H2O          C6H12O6 + 6O2
          •                          clorofila

La radiación luminosa llega a la tierra en forma de "pequeños paquetes", conocidos como cuantos o fotones.

Los seres fotosintéticos captan la luz mediante diversos pigmentos fotosensibles, entre los que destacan por su abundancia las clorofilas y carotenos

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IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS:

  • - Permite a los autótrofos; organismos con clorofila, como plantas verdes, algas y algunas bacterias, capturar energía en forma de luz y la transforman en energía química.
  • - Promueve la fabricación de alimentos como: glucosa, fructosa, sacarosa, almidón, celulosa, lípidos y proteínas, los que son fundamentales en la dieta humana y animal.
  • -Promueve el reciclamiento de CO2 de la atmósfera (purificación del aire), utilizándolo como materia prima para fabricar compuestos orgánicos como la glucosa.
  • -Libera oxígeno al medio ambiente, lo cual genera un clima propicio para el mantenimiento de la vida. Gas utilizado en la respiración aerobia como oxidante.
  • Tiene significado ecológico para las plantas y algas, por tal razón dichos organismos representan la base de la cadena alimenticia en cualquier ecosistema, son los PRODUCTORES en las tramas tróficas.
  • La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora.
  • De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.
  • El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis. Se puede concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis.
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¿Dónde ocurre la Fotosíntesis dentro de la planta?

Plantas, Microalgas (protistas), algas eucariotas Órgano Vegetal. - Hojas y tallos verdes.

Tejido Vegetal.- Parénquima clorofiliano, situado dentro de hojas y tallos verdes.

Organela Vegetal. -Cloroplastos. Contienen membranas llamadas tilacoides (ricas en clorofila), además tienen una región coloidal, sin clorofila, llamada estroma.

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SUSTANCIAS QUE PARTICIPAN EN LA FOTOSÍNTESIS:

Dióxido de carbono (CO2).- gas atmosférico que aporta átomos de carbono para la síntesis de glucosa.

Agua (H20).- aporta electrones y libera oxígeno al ambiente.

Fotopigmentos.- son pigmentos vegetales sensibles a la luz, el más importante es la clorofila (verde), los Otros son el caroteno (anaranjado) y la xantófila (amarillo).

Energía lumínica.- es la energía proveniente del sol. Impacta sobre la clorofila y el agua, haciendo que se genere un flujo de electrones que dan inicio a la fotosíntesis.

Enzimas.- son proteínas vegetales que se encargan de acelerar las reacciones fotosintéticas. Ej. RuBisCO

PRODUCTOS QUE SE OBTIENEN POR FOTOSÍNTESIS:Principalmente se obtienen: glucosa, oxigeno y agua.

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Factores que intervienen en la fotosíntesis

• La LuzLas plantas realizan la fotosíntesis en relación con la cantidad de luz que reciben. Por ejemplo, en el verano las plantas realizan más fotosíntesis, debido a que el número de horas de luz es mayor durante esta estación. Asimismo, se ha demostrado que las plantas iluminadas con luz azul realizan más fotosíntesis que las iluminadas con luz roja o verde.

• La TemperaturaCuando la temperatura es muy alta, las enzimas se destruyen e influyen negativamente en el proceso fotosintético. Por esta razón, la mayoría de las plantas realizan la fotosíntesis con temperaturas que oscilan entre los 10 y 35 ºC.

• Pigmentos fotosintéticosLa clorofila es el pigmento que permite la captación de energía luminosa para el proceso de fotosíntesis. Cuatro mayor sea la cantidad de pigmento verde, más fotosíntesis se realizará.

• Dióxido de carbono La fotosíntesis crece al aumentar la cantidad de CO2 hasta llegar a un límite a partir del cual el rendimiento se estabiliza.

• AguaCuando el agua es escasa durante la fotosíntesis, los estomas se cierran, e impiden el intercambio de gases entre las hojas y la atmósfera. El nitrógeno (N) y el magnesio (Mg), entre otras, afecta al desarrollo de las plantas.

cu les son las etapas de la fotos ntesis
¿CUÁLES SON LAS ETAPAS DE LA FOTOSÍNTESIS?

La fotosíntesis se realiza en dos fases o etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz.

La velocidad de la primera etapa, de fase clara, llamada reacción lumínica, aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites), pero no con la temperatura.

En la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.

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FASE PRIMARIA o LUMÍNICA DE LA FOTOSÍNTESIS

Se producen reacciones químicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila. Se lleva a cabo en cada membrana de la Tilacoide de la grana, la cual posee un conjunto de fotosistemas que captan la energía luminosa del sol para transformarla en energía química.

En esta fase se produce dos reacciones :

La fotólisis de las moléculas del agua y la fosforilización.

La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula de agua (H2O), separando el enlace químico entre (H) del (O).

El proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP. En consecuencia, cada vez que la luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso descrito.

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Detalle de la etapa luminosa de la Fotosíntesis que ocurre en la membrana tilacoides

Fotosistemas; conjunto de pigmentos fotosintéticos

  • Los hechos que ocurren en la fase luminosa se pueden resumir en estos puntos:
  • Síntesis de ATP o fotofosforilación que puede ser: acíclica o abierta y cíclica o cerrada
  • Síntesis de poder reductor NADPH
  • Fotolisis del agua
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1. La energía luminosa llega a las hojas y excita a la clorofila en los cloroplastos.
  • 2. La clorofila, en los grana, captura la energía.
  • 3. Parte de la energía es utilizada para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno (ionización del agua).
  • 4. El O2 liberado sale a la atmósfera por los estomas; parte queda en la planta y es utilizado en la respiración.
  • 5. El H2 es captado por un transportador de hidrógeno (coenzima NADP o nicotinamidaadenosíndifosfato) que se transforma en NADPH (o hidrogenado).
  • 6. Otra parte de la energía liberada se almacena bajo la forma de ATP.
  • 7. el CO2 penetra en las hojas por los estomas.
  • 8. Los transportadores ( NADPH y ATP) llevan el hidrógeno y la energía al estromadel cloroplasto. Allí la energía es empleada, en parte, para combinar CO2 e H2
  • (ciclo de Calvin).
  • 9. Los compuestos que se forman son hidratos de carbono, ricos en energía de constitución.
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Los pigmentos presentes en los tilacoides de los cloroplastos se encuentran organizados en fotosistemas (conjuntos funcionales formados por más de 200 moléculas de pigmentos).
  • La luz captada en ellos por pigmentos que hacen de antena, es llevada hasta la molécula de "clorofila" que es la molécula que se oxida al liberar un electrón, que es el que irá pasando por una serie de transportadores, en cuyo recorrido liberará la energía. Existen dos tipos de fotosistemas:

El fotosistema I (FSI), está asociado a moléculas de clorofila que absorben a longitudes de ondas largas (700 nm) y se conoce como P700.

El fotosistema II (FSII), está asociado a moléculas de clorofila que absorben a 680 nm. por eso se denomina P680

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La luz recibida por el FSII captada por la clorofila P680 provoca la fotolisis del agua generando H+, O2 y electrones
  • Estos ascienden a un nivel de energía mayor y es recibido por una sustancia receptora de electrones la plastoquinona (PQ).
  • Los electrones van pasando por la cadena transportadora de electrones utilizando los citocromos.
  • Llegando hasta la plastocianina quién los cederá al FSI.

En el descenso por esta cadena, con oxidación y reducción en cada paso , el electrón va liberando la energía que tenía en exceso; energía que se utiliza para bombear protones de hidrógeno desde el estroma hasta el interior de los tilacoides, generando un gradiente electroquímico de protones. Estos protones vuelven al estroma a través de la ATP-asa y se originan moléculas de ATP.

Proteína citocromo

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En el fotosistema I la luz produce el mismo efecto sobre la clorofila P700.
  • El electrón adquiere un nivel de energía mayor.
  • Es recogido por un aceptor de electrones llamado Ferredoxina.
  • Estos electrones son llevados a la cadena transportadora de electrones uniéndose a NADP+ reduciéndola a NADPH
  • Se reduce porque recibe 2 electrones y un protón proveniente de la fotolisis del agua.
  • Los 2 fotosistemas pueden actuar en conjunto,para producir la fotofosforilación u obtención de ATP. También se le conoce como fotofosforilaciónacíclica
  • El FS I puede actuar solo proceso que se conoce como fotofosforilacióncíclica.
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En la fotofosforilaciónacíclica se obtiene ATP y se reduce el NADP+ a NADPH.

En la fotofosforilación cíclica únicamente se obtiene NADP y no se libera oxígeno.

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b) Fase oscura: en el estroma. En ella se realiza la fijación de C.

  • Esquema de la fijación del Carbono
fase oscura
Fase oscura
  • b) en el estroma. En ella se realiza la fijación de carbono o Síntesis de compuestos de carbono: descubierta por el bioquímico Melvin Calvin, por lo que también se conoce como Ciclo de Calvin
  • Esta fase no necesitar de la luz para efectuarse.
  • Se lleva a cabo dentro de los *cloroplastos* tanto en el día como en la noche.
  • En esta fase se utilizan los hidrógenos liberados y la energía química formada en la *fase luminosa* junto con el dióxido de carbono absorbido del medio ambiente para formar moléculas de azúcar como la glucosa a y el almidón.
  • Las plantas obtienen el CO2 del aire a través de los estomas de sus hojas.
  • El proceso de reducción del carbono es cíclico y se conoce como Ciclo de Calvin.

El ciclo de Calvin pasa por las siguientes etapas:

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El ciclo de Calvin pasa por las siguientes etapas:

  • - primer lugar se produce la fijación del dióxido de carbono. En el estroma del cloroplasto, el dióxido de carbono atmosférico se une a la pentosaribulosa-1,5-bisfosfato, gracias a la enzimaRuBisCO, y origina un compuesto inestable de seis carbonos, que se descompone en dos moléculas de ácido-3-fosfoglicérico. moléculas constituidas por tres átomos de carbono (C3)
  • - 2° reducción del dióxido de carbono fijado. Por medio del consumo de ATP y del NADPH obtenidos en la fase luminosa, el ácido 3-fosfoglicérico se reduce a gliceraldehído 3-fosfato.
  • El gliceraldehído 3-fosfato puede seguir dos vías:

a) regenerar la ribulosa 1-5-difosfato y recomenzar el ciclo o

b) quedarse en el estroma y comenzar la síntesis de aá, ácidos grasos y almidón que pasa al citosol para formar glucosa y la fructosa, que al combinarse generan la sacarosa.

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Las moléculas de gliceraldehido 3 fosfato formadas siguen diversas rutas; poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, aminoácidos... etc.; y en general todas las moléculas que necesita la célula.
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Para formar la glucosa es necesario que el ciclo de Calvin de 6 vueltas.
  • Para fijar 6 moléculas de CO2 son necesarias 6 moléculas de RuBP.
  • De la ruptura de ésta se obtienen 12 moléculas de PGA.
  • Para transformar PGA en PGAL se requiere de 12 ATP y 12 NADPH.
  • Dos de las 12 moléculas de PGAL se utilizan para formar la glucosa
  • Las 10 restantes se utilizan para formar la RuBP.
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La fotorrespiración es un proceso en el cual la ribulosa fosfato se combina con oxígeno dando como resultado final -después de varios pasos que implican a los cloroplastos, peroxisomas y mitocondrias- la liberación de dióxido de carbono.

La respiración celular es independiente a la presencia o no de luz. En ella se consume oxígeno, durante las 24 horas del día, al contrario de lo que sucede en la fotosíntesis, en la que el oxígeno se desprende en la fase luminosa, es decir, durante el día.

En la fotosíntesis se fija dióxido de carbono y se desprende oxígeno.

En la respiración se consume oxígeno y se desprende dióxido de carbono, liberándose energía.

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Ez Rubisco: cataliza una reacción clave en la fotosíntesis: la asimilación y fijación del CO2 en la vía de síntesis de materia orgánica (

responde
Responde.
  • La fotosíntesis se produce en:
  • A) hojas
  • B) tallos
  • C)pétalos
  • D) sépalos
  • E) flores
  • Qué características tienen estas estructuras?
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El proceso de fotosíntesis se necesita la presencia de:

Luz solar

Cloroplasto

Agua

CO2

Sales minerales

Clorofila

Tilacoides

Estroma

¿cuál es la participación de cada uno de ellos?