2vcez4p[1].gif
LA FOTOSINTESIS


"Lo que impulsa la vida es... una pequeña corriente electrica mantenida por el Sol"
Albert Szent-Gyorgy

CONCEPTOS CLAVE
800px-forks_wa_hoh_national_forest_trail.jpg
La fotosintesis= VIDA

La energía lumínica impulsa la fotosíntesis, que es esencial para las plantas y para la mayoría de la vida en la Tierra.
La fotosíntesis, que se produce en los cloroplastos, es un proceso redox.
Las reacciones dependientes de la luz convierten la energía lumínica en la energía química de NADPH y ATP.
Las reacciones de fijación de carbono incorporan CO2 en moléculas orgánicas.
La mayoría de los organismos fotosintéticos son foto autótrofos.


¿QUÉ ES LA FOTOSÍNTESIS?
"Sintetizar por medio de la luz"
Es la conversión de energía luminosa en energía química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la que queda almacenada esa energía química. Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Nuestro planeta se mantiene gracias a la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica.

La fotosíntesis es un proceso muy complejo, por medio del cual un productor elabora su propio alimento. Es el proceso en el cual la energía luminosa es absorbida y convertida en la energía química de la glucosa. Las múltiples reacciones de la fotosíntesis se resumen por la ecuación generalizada para las plantas superiores es :

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Los organismos que tienen la capacidad de llevar a cabo la fotosíntesis son llamados Fotoautótrofos (plantas,algas, algunos organismos protistas, bacterias y cianobacterias, etc).SP_A0848.jpg
Se ha estimado que en la Tierra se consumen 10.000 toneladas de oxígeno por segundo. Si este elemento no se renovara periódicamente, la atmósfera se saturaría de dióxido de carbono. La reposición del oxígeno y la absorción del dióxido de carbono se realizan a través de la fotosíntesis.
fotosintesis3.jpg
En la planta, las hojas toman dióxido de carbono del aire y las raíces absorben agua que posee sustancias disueltas. El agua llega a las hojas a través del tallo. La energía proveniente de la luz del sol es captada por la clorofila, sustancia colorante o pigmento verde, contenida en los cloroplastos. Cuando la luz se encuentra con la clorofila, parte de la luz es absorbida y transformada en energía química. Esta energía es empleada en romper las moléculas del bióxido de carbono y de agua..Por medio de la clorofila, las hojas sintetizan carbohidratos (glucosa, fructosa, sacarosa y almidón) con las que elaboran sus propios tejidos.
La síntesis de glucosa se lleva a cabo en una serie de pasos regulados por enzimas. Parte de la energía química es almacenada en la glucosa.
Para que ese proceso se desarrolle es necesario, además de la energía del sol, que la planta contenga magnesio, ya que este elemento es uno de los principales componentes de la clorofila.

04-bMC-18.jpg
El organelo de las células eucariotas donde se realiza la fotosíntesis es el cloroplasto, capaz de autorreplicarse por contener ADN. Generalmente son mayores a las mitocondrias, pero poseen una gama mas amplia de tamaños, que va desde 1 a 10 micrometros. Son de forma golublar o discoidal, de entre 4 y 6 micrometros de diámetro y 10 micras de longitud. En algunas algas eucariotas existe solamente un cloroplasto por célula. En las plantas superiores aparecen en mayor cantidad en las células de las hojas, lugar en el cual parece que pueden orientarse hacia la luz; en estas células hay entre cuarenta y cincuenta cloroplastos, y en cada milímetro cuadrado de la superficie de la hoja hay 500.000 cloroplastos. Cada cloroplasto está recubierto por una membrana doble. El cloroplasto contiene en su interior una sustancia básica denominada estroma, la cual está atravesada por una red compleja de discos conectados entre sí, llamados lamelas. Muchas de las lamelas se encuentran apiladas como si fueran platillos; a estas pilas se les llama grana. Los tilacoides son membranas aplanadas o vesículas ensanchadas provenientes de las lamelas. Las tilacoides y las lamelas contienen los pigmentos fotosintéticos del cloroplasto, así como las enzimas que se necesitan para las reacciones en presencia de luz.
cloroplasto.jpg
cloroplasto



Al conjunto conformado por la clorofila, otros pigmentos empaquetados en los tilacoides y el aceptar de electrones se le denomina "fotosistema". En el corazon" del fotosistema se encuentra la clorofila que absorbe la luz para convertirla en una forma activada".La energia activada en la clorofila se usa para hacer fuincionar la maquinaria quimica de la cual depende gran parte de la vida.

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. Abosrbe la energía luminosa de manera independiente al otro fotosistema, pero contiene un complejo separable que recibe electrones originalmente tomados del H2O por el complejo FSII. Se forman de 11 polipéptidos diferentes y de 50 a 100 moléculas de a-clorofila y tres portadores de electrones para reducir el NADP+. El fotosistema II (FSII) consta de 6 polipéptidos integrales asociados que tiene como centro de reacción P680, está asociado a moléculas de clorofila que absorben a 680 nm. También contiene 40 moléculas de clorofila a, varias moléculas B-caroteno, y iones Ca 2+ y Cl-. Su función es acutar como sistema colector, absorbiendo luz y pasando la denergía de exitación al P680.
Los electrones arrancados a la clorofila son cedidos a la cadena de transporte de electrones de la membrana tilocoidal y transportados hasta una coenzima, el NADP, que se reduce a NADPH.
Muchas procariotas tienen un solo fotosistema: el fotosistema II (si bien fue el primero en la evolución, fue el segundo en descubrirse, de allí el II ). Los eucariotas usan el fotosistema II más el fotosistema I.



Disposizione_fotosistemi_e_enzimi.jpg

En los organismos procariontes, carentes de cloroplastos, los receptores de luz para proceso de fotosíntesis son la membrana celular o las estrucutras llamadas cromatóforos, que derivan de ésta. La fotosíntesis se da en laminillas citoplásmicas que contienen los pigmentos fotosinteticos.
SP_A0973.jpg
La luz

PROCESO DE FOTOSÍNTESIS (RESUMEN)
La fotosíntesis es la conversión de energía lumínica en energía de enlaces químicos.
Durante la fotosíntesis una célula fotosintética usa la energía lumínica capturada por la clorofila para impulsar la síntesis de carbohidratos.

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Un análisis a este proceso sugiere que se transfieren átomos de hidrogeno del agua al dióxido de carbono para formar carbohidratos (reacción redox), en una reacción así uno o más electrones se transfieren de un donador de electrones (agente reductor) a un aceptor de electrones (agente oxidante).
Cuando se transfieren electrones parte de su energía también se transfiere.

Las reacciones de la fotosíntesis se dividen en dos:
Las reacciones foto dependientes (la parte luminosa o “foto” de la fotosíntesis) y las del fijación del carbono (la parte síntesis). Cada conjunto de reacciones tienen lugar en una región distinta del cloroplasto: las fotodependientes en los tilacoides y las reacciones de fijación de carbono en el estroma.

FASE LUMINOSA

ATP Y NADPH SON LOS PRODUCTOS DE LAS REACCIONES DEPENDIENTES

La energía lumínica es convertida en energía química en las reacciones fotodependientes, las cuales ocurren en las tilacoides y comienzan cuando la clorofila captura energía lumínica, la cual hace que uno de sus electrones se desplace a un estado de energía superior. Este electrón energizado se transfiere a una molécula aceptora y es sustituido por un electrón del agua. Cuando esto ocurre el agua se disocia y se libera oxigeno molecular. Parte de la energía de las moléculas de los electrones energizados se usa para fosforilar ADP y formar ATP. Además se reduce la coenzima fosfato de di nucleótido de nicotina mida y adenina (NADP+), con la que se forma NADPH. Los productos de las reacciones fotodependientes ATP y NADPH, son ambos necesarios en las reacciones endergonicas de fijación del carbono.

FASE BIOSINTETICA (MAL LLAMADA OSCURA)

SE PRODUCEN CARBOHIDRATOS DURANTE LAS REACCIONES DE FIJACION DE CARBONO
Las moléculas de ATP y NADPH producidas durante la fase fotodependiente son adecuadas para transferir energía química pero no para el almacenamiento de esta a largo plazo. Por tal motivo, parte de su energía se transfiere a enlaces químicos de carbohidratos, los cuales a menudo se producen en grandes cantidades y se almacenan para uso futuro. En estas reacciones conocidas como fijación del carbono o CO2, se “fijan” átomos de carbono (del dióxido de carbono) en los esqueletos ya existentes de moléculas orgánicas. Como estas reacciones no tienen necesidad directa de luz se les mal llama reacciones foto independiente u “oscuras”. Sin embargo ciertamente no requieren oscuridad, además si, dependen de los productos de las reacciones foto dependientes.

Fases de la fotosíntesis (Version extendida)
Consta de dos etapas antiguamente llamadas fase oscuara y luminosa.
Durante la fase luminosa se genera la energía necesaria para que la planta pueda fabricar los compuestos orgánicos durante la segunda fase, en la que de manera indirecta si se necesita de la luz.faseluminosa.gif
La fase luminosa se divide en dos
Fase luminosa acíclica
Fase luminosa cíclica
La diferencia entre ellas reside en el tipo de transporte de electrones que se realiza y si se genera o no un tipo de molécula energética, así como si se produce o no oxigeno.
Fase luminosa aciclica
Se inicia con la llegada de fotones de luz al foto sistema II, lo que provoca la excitación del pigmento (P680). Dicha excitación tiene lugar con la captación de los electrones procedentes de la fotolisis del agua y el que la molécula de clorofila ceda o capte electrones está en función de su potencial redox.
En cuanto más negativo sea el potencial de la molécula de clorofila mayor será su capacidad donadora, mientras que cuanto más positivo, mayor será su capacidad aceptora. La clorofila P680 pasa de un potencial redox positivo a uno negativo, lo cual la convierte en una molécula excitada capaz de ceder los electrones que ha recibido del agua (P680*).
La clorofila P680* cederá los electrones aceptor primario y después los pasa a una molécula llamada plastoquinona que gracias al ciclo de moxidacion-reduccion que sufre se irán incorporando protones al interior de la tilacoide que es de suma importancia para la síntesis del ATP.
Una vez que los protones han atravesado la membrana, la plastoquinona los cede al complejo del cito cromo b6f que servirá de paso de los electrones hacia la plastocianina que es el donador primario de electrones del foto sistema I.
El potencial redox se va haciendo mas positivo.
Con la llegada al foto sistema II tenemos una nueva excitación que hará el potencial redox todavía más negativo que en el primer caso. La molecula de la clorofila pasara a un estado excitado como clorofila P700*
Los electrones captados por la clorofila P700* serán cedidos al aceptor A0 y este los cederá a una molécula llamada ferrodoxina que por medio de reacción enzimática (reductasa sintetizara NADPH (molécula energética)
Durante la fase luminosa a cíclica tiene lugar la síntesis tanto de ATP como de NADPH+h+ . La cantidad de ATP es escasa e insuficiente para la segunda fase dado que se necesitan 3 ATP por cada 2 NADPH .
Resultado:
Se libera el oxígeno;
Iones de hidrógeno H+ se unen luego a las moléculas transportadoras de hidrógeno NADP. external image cl2.jpg

Fase luminosa cíclica
Es importante para sintetizar el ATP suficiente para que tenga lugar la siguiente fase (oscura/biosintetica) dado que en la fase anterior era escasa.
Aquí solo intervienen el foto sistema I por tanto:
No hay fotolisis del agua
No se forma NADPH
No se desprende O2
El proceso es similar al a cíclico pero sin la participación de fotosistema II. Los fotones de luz inciden sobre la clorofila P700 y pasa al estado excitado de clorofila P700*internado los electrones capturados a la ferrodoxina y esta, en lugar de usarlos para sintetizar NADPH +H+ los cede a la plastoquinona que sirve para aumentar la concentración de protones en el interior del tilacoide.
Los electrones de la plastoquinona son cedidos nuevamente al fotosistema I para que vuelva a repetirse el ciclo por qué no tenemos electrones de la fotolisis del agua.
La realización repetida de este ciclo aumenta mucho la concentración de protones para aumentar la carencia de ATP.
Fase oscura (biosintetica)
Usa la energía producida durante la etapa luminosa para la síntesis de materia orgánica. Existen diferentes tipos de fotosíntesis.
La fotosíntesis del carbono
Tiene lugar por medio del ciclo de Calvin (quien la descubrió alrededor de 1950)
Ciclo de Calvin consta de las siguientes etapas:
Carboxilacion
Reducción del CO2
Regeneración de la molecula Ribulosa 1, 5 bifosfato (RubisCo)
En el estroma del cloroplasto tiene lugar el proceso de carboxilacion que consiste en la unión de una molécula de dióxido de carbono a una de ribulosa 1, 5 bifosfato dando lugar a una molécula de 6 carbonos inestables que se disocia en el acido 1,3.difosglicerido.
Todas las plantas que siguen esta via reciben el nombre de C3, por que el resultado son moléculas de tres átomos de carbono.
Reducción del CO2
UNA VEZ QUE EL DIOXIDO DE CARBONO SE HA FIJADO gracias a la utilización de los compuesto energéticos sintetizados durante la fase luminosa puede tener lugar la transformación (reducción) del acido 3-fosfoglicerido en gliceraldehido 3-fosfato
En dicha reacción se consume NADPH+H+ Y el gliceraldehido 3-fosfato resultante pueden seguir tres caminos:
Síntesis del almidón, ácidos grasos y aminoácidos nivel estroma
Síntesis de sacarosa a nivel de cito sol (fuera del cloroplasto)
Regeneración del RubisCo.
El gliceraldehido –fosfato es usado por las plantas para regenerar uno de sus enzimas más preciados, la RubisCo.
El balance global es que por cada 5 MOLECULAS DE GLICERALDEHIDO 3-FOSFATO SE REGENERA 3riBULOSA 1,5 BIFOSFATO QUE SERVIRA PARA FIJAR C02.

.
Ciclo_de_Clavin.png
Ciclo_de_Clavin.png
faseoscura.gif
faseoscura.gif


Procesos de la fotosíntesis sin presencia de CO2
Muchos estudios en plantas y bacterias fotosintéticas revelan que el CO2 solo es uno de varios aceptores de electrones que se pueden utilizar. La mayor parte de las plantas superiores pueden usar tam el ión nitrato, al cual reducen a amoniáco. En los organismos fotosintéticos fijadores de nitrógeno, el nitrógeno molecular de la atmósfera puede ser usado como aceptor de electrones. Otros organismos pueden usar iones hidrógeno y sulfato como aceptores. Las ecuaciones con otros aceptodres electrónicos son los siguientes. (D es la forma oxidada de el dador de hidrógeno)
9H2D + 2(NO3)- → 2NH3 + 6H2O + 9D
3H2D + N2→2NH3 + 3D
H2D + 2H*+ →D

reibles


ECUACION GENERAL DE LA FOTOSÍNTESIS
Dada la gran cantidad de donadores de electrones y aceptores de electrones que pueden usar los organismos fotosínteticos, además de que una en pocas ocasiones no se sintetiza glucosa como producto final, la ecuación general para resumir el proceso de la fotosíntesis es
H2D+A→H2A+D
Donde D es el dador de electrones en forma oxidada y A el aceptor electrónico sin reducir.


Condiciones
Ubicación
Proceso
Resultado
Reacciones que capturan energía lumínica
Ocurren solo en presencia de luz. La absorción de energía lumínica es indispensable.
Tilacoides
La luz que incide sobre el fotosistema II lanza electrones cuesta arriba. Estos electrones son reemplazados por electrones de moléculas de agua que, al escindirse, liberan O2. Los electrones luego pasan cuesta abajo, a lo largo de una cadena de transporte de electrones, al fotosistema I y de este –nuevamente cuesta abajo-al NADP, que se reduce formando NADPH. Como resultado de este proceso se produce ATP a través de un mecanismo quimiosmotico.
La energía de la luz se convierte en energía química que se almacena en enlaces de ATP y NADPH.
Reacciones que fijan el carbono
Algunas de las reacciones son reguladas de forma indirecta por la luz
Estroma
Ciclo de Calvin. El NADPH y el ATP formados en las reacciones que capturan energía lumínica se utilizan para reducir el CO2. El ciclo produce gliceraldehido fosfato, a partir del cual pueden formarse glucosa y otros compuestos orgánicos.
La energía química del ATP y del NADPH se usa para incorporar carbono a moléculas organicas.





TIPOS DE FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis se puede clasificar según la presencia de oxígeno como un producto de la reacción. Se divide en:

Fotosíntesis Oxigénica. En este tipo el donador de electrones debe ser el agua y unos de los productos finales es oxígeno molecular. involucra una fosforilación no cíclica, con dos sistemas fotosistémicos: Fotosistema I y Fotosistema II. en el punto en que la luz es absorbida, el FSI se oxida y reduce al NAD+ para formar NADH + H y el FSII se oxida igualmente para donar sus electrones al FSI oxidado. EL FSII es un fuete oxidante que le quita sus electrones al H2O, formando el O2. Las cianobacterias, algas y plantas son organismos que generan oxígeno mediante la fotosíntesis oxigénica, siendo los responsables de la producción mayoritaria del oxígeno que existe en la atmósfera terrestre.
Fotosíntesis Anoxigénica El aceptor de elctrones es otro compuesto, que casí siempre son derivados del azufre y del nitrógeno, sin desprendimiento de óxigeno. Principalmente son bacterias las que utilizan este proceso, poseen un tipo especial de clorofila llamada bacterioclorofila, carotenioides y otros pigmentos. esots pigmentos le dan su nombre a las bacterias: bacterias rojas y bacterias verdes. Es una fosforilación cíclica, donde el donador y aceptor es el FSI, no existiendo un FSII ni una reducció del NAD+. En este proceso solo se genera energía para sintetizar ATP. Los ácidos y el hidrógeno molecular son donadores usuales.

PRODUCTOS DE LA FOTOSINTESIS Y FUNCIÓN DE LA MOLÉCULA DE AGUA EN LA FOTOSÍNTESIS
Todos los organismos fotosintéticos excepto las bacterias utilizan el agua como dador de hidrógeno o de electrones para reducir a varios acpetores electrónicos, desprendiendo como concsecuencia oxígeno molecular del procedente del agua.
la fotosíntesis puede resumirse en la ecuación:
6 CO2+ H2O + Energía → C6H12O6 + 6O2
La transformación del CO2 y el agua en glucosa, con la liberacón de oxígeno.
En la cuál el bióxido de carbono es obtenido del aire por su proceso de respiración.
Productos iniciales: Materia inorgánica; agua, CO2 y sales minerales.
Productos Finales: Principalmente oxígeno molecular y carbohidratos, también se producen ácidos grasos. . El O2 se difunde, pasa a través de las aberturas estomáticas hacia el exterior.
Los carbohidratos mas comunes que se acumulan en las células de la hoja como recultado de la fotosíntesis son el almidón y otros polisacáridos.
La molécula de H2O dona sus electrones al NAD+ temporalmente antes de la reduccion del CO2. La energía luminosa ayuda a que el transporte de electrones sea benéfico termodinamicamente hablando. Todo el sistema de transporte evita que reacciones inversas se den en el proceso de oxidación y la eviten. El proceso de pérdida de electrones se da por que se pierden cuatro electrones del FSII y así oxida dos moléculas de H2O para formar O2 y 4H+ y regresar al FII a su estado basal.

mate_crec_4.jpg
mate_crec_4.jpg

REACCIONES ENTRE LUZ Y PIGMENTOS EN LA FOTOSÍNTESIS
color_exoplantas_2.jpg
color_exoplantas_2.jpg

En 1958, un experimento efectuado por D.I. Arnon, se comprobo el papel de la luz en la fotosíntesis. Se iluminaron cloroplastos en ausencia de dióxido de carbono, lo que dio lugar a la captación de energía luminosa en energía química. Todas las pruebas indican que las clorofilas participan directamente en la fotosíntes ,por medio de la absorción de ciertas longitudes de onda visibles de energía radiante. Las longitudes de onda más efectivas para la fotosíntesis son las del rojo y el azul.Una gran cantidad de los componentes verdes que llegan a la hoja no son utilizados en la fotosíntesis, ya que la luz la luz verde no es absorbida, ya que la hoja es verde. Las reacciones luminosas de la fotosíntesis son primordialmente responsables de la conversión de la energía luminosa en energía química en forma de ATP y NADPH.
La capacidad de un compuesto de absorber fotones provenientes de la luz depende de su estrcutura atómica y en la ordenación de los electrones q rodean su núcleo atómico. Cuando un foton de determinada longitud de onda golpea a un átomo o molécula, se produce una abosorción de energía en los electrones, y estos se elevan a niveles de energía superiores. Una molécua en ese estado excitado puede seguir dos caminos; uno de ellos la fluorescencia o desprendimiento de la energía en forma de luz o calor.
Otro camino es la facilidad de reaccionar con otras moléculas por su alto estado de enegía. En tal reacción fotoquímica la molécula excitada puede perder un electrón, que cede a la otra molécula reaccionante.
Los pigmentos presentes en las membranas consisten en dos tipos de clorofila: clorofila a y clorofila b. Tambiém se presentan pigmentos amarrillo-naranja llamados carotenoides, que se dividen en carotenos (hidrocaruros puros) y xantofilas (contienen oxígeno)
La cloroflias y otros pigmentos pueden permanecer en estado de exitación sólo por periódos muy cortos, casi siempre de un nanosegundo.
Para la fotosíntesis se requiere que la energía de los electrones excitados de varios pigmentos se tranfiera a un pigmento colector de energía, a un centro de reacción. La energía forma una cadena desde el pigmento excitado hasta el centro de reacción.
Los caroenoides, aparte de funcionar como pigmentos colectores de luz que contribuyen a la fotosíntesis, protegen a las clorofilas contra la destrucción de oxidativa por el O2 cuando los niveles de irradiancia son elevados.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS
En el rendimiento de la fotosíntesis influyen diversos factores: la temperatura, la concentración de dióxido de carbono, la concentración de oxígeno, la intensidad luminosa, la falta de agua, el tiempo de iluminación y el color de la luz.

[[home|

Factores externos que influyen en el proceso
Mediante la comprobación experimental, los científicos han llegado a la conclusión de que la temperatura, la concentración de determinados gases en el aire (tales como dióxido de carbono y oxígeno), la intensidad luminosa y la escasez de agua son aquellos factores que intervienen aumentando o disminuyendo el rendimiento fotosintético de un vegetal.
La temperatura: cada especie se encuentra adaptada a vivir en un intervalo de temperaturas. La eficacia del proceso oscila de tal manera que aumenta con la temperatura, como consecuencia de un aumento en la movilidad de las moléculas, en la fase oscura, hasta llegar a una temperatura en la que se sobreviene la desnaturalización enzimática, y con ello la disminución del rendimiento fotosintético.[
La concentración de dióxido de carbono: si la intensidad luminosa es alta y constante, el rendimiento fotosintético aumenta en relación directa con la concentración de dióxido de carbono en el aire, hasta alcanzar un determinado valor a partir del cual el rendimiento se estabiliza.[
La concentración de oxígeno: cuanto mayor es la concentración de oxígeno en el aire, menor es el rendimiento fotosintético, debido a los procesos de fotorespiración.[
La intensidad luminosa: cada especie se encuentra adaptada a desarrollar su vida dentro de un intervalo de intensidad de luz, por lo que existirán especies de penumbra y especies fotófilas. A mayor intensidad luminosa, mayor rendimiento, hasta sobrepasar ciertos límites, en los que se sobreviene la fotoxidación irreversible de los pigmentos fotosintéticos. Para una igual intensidad luminosa, las plantas C4 (adaptadas a climas secos y cálidos) manifiestan un mayor rendimiento que las plantas C3, y nunca alcanzan la saturación lumínica.
El tiempo de iluminación: existen especies que con una mayor producción fotosintética cuanto mayor sea el número de horas de luz, mientras que también hay otras que necesitan alternar horas de iluminación con horas de oscuridad.[
La escasez de agua: ante la falta de agua en el terreno y de vapor de agua en el aire disminuye el rendimiento fotosintético. Esto se debe a que la planta reacciona cerrando los estomas para evitar su desecación, dificultando de este modo la penetración de dióxido de carbono. Además, el incremento de la concentración de oxígeno interno desencadena la fotorespiración. Este fenómeno explica que en condiciones de ausencia de agua, las plantas C4 sean más eficaces que las C3.[
El color de la luz: la clorofila α y la clorofila β absorben la energía lumínica en la región azul y roja del espectro, los carotenos y xantofilas en la azul, las ficocianinas en la naranja y las ficoeritrinas en la verde. Estos pigmentos traspasan la energía a las moléculas diana. La luz monocromática menos aprovechable en los organismos que no tienen ficoeritrinas y ficocianinas es la luz. En las cianofíceas, que si poseen estos pigmentos anteriormente citados, la luz roja estimula la síntesis de ficocianina, mientras que la verde favorece la síntesis de ficoeritrina.

FOTOSÍNTESIS DURANTE EL OTOÑO
Cuando el verano acaba y llega el otoño, los días se hacen cada vez más cortos y la luz es cada vez menos intensa.
Después del verano cuando las noches son más frías, comienza en las hojas un proceso por el cual el azúcar presente en los tejidos foliares, da lugar a pigmentos, que viran el color de las hojas a los dorados y rojos que tanto nos deslumbran en el otoño.
Esta es la manera con la cual los árboles “saben” que se deben preparar para el invierno.
En invierno no hay la suficiente luz o agua como para hacer la fotosíntesis. Los árboles descansarán y vivirán con el alimento que almacenaron durante el verano. Así, en otoño empiezan a cerrar sus fábricas de comida. La clorofila de las hojas desaparece y, poco a poco, a medida que su color verde se desvanece, empezamos a ver colores naranjas y amarillos. Estos colores ya existían durante el verano, pero no los podíamos ver porque quedaban cubiertos por el verde de la clorofila. ¿Y los otros colores? Los rojos brillantes y los lilas corresponden a sustancias fabricadas exclusivamente en otoño.
Estos pigmentos conocidos como antocianina y antoxantina suelen estar siempre presentes en algunas plantas.
En los brotes primaverales cumplen la función de protección, enmascarando el verde claro de las pequeñas hojas, más vulnerable a los rayos ultravioletas, con tintes rojizos, como es el caso de los ilex y photinias.
Otro pigmento, la clorofila, que es el “verde “de las hojas, además de cumplir su función en la fotosíntesis, en el otoño se retira produciendo pigmentos carotenoides, virando el color de las hojas al amarillo pálido.

Bajo el verde de la clorofila, los primeros colores del otoño han ido esperando todo el verano para hacerse visibles.
leaves_1.jpg
leaves_1.jpg
Los amarillos y los naranjas que desvelan las hojas cuando la clorofila se desvanece provienen de las xantofilas y los carotenos, sustancias que también participan en la fotosíntesis absorbiendo la luz que la clorofila no puede absorber, y que además tienen una función protectora antioxidante.
Son pigmentos muy comunes que también encontramos en las flores y en muchos alimentos, como las zanahorias, los plátanos y la yema de los huevos.
Los colores rojos y lilas provienen de las antocianinas. Estas moléculas son potentes antioxidantes comunes en muchas plantas, como las acelgas, las manzanas rojas, la uva lila (y el vino tinto) y flores como las violetas y los jacintos.
Los marrones provienen del tanino, un producto de deshecho de sabor amargo. Los taninos son sustancias astringentes, muy abundantes en la naturaleza, presentes en muchos tejidos vegetales, que son empleados, especialmente, en adobería por su capacidad de convertir la piel de los animales en cuero. También son muy abundantes en las hojas del té, al cual otorgan su sabor.

ARTICULO TOMADO DE:http://mariangelesm.wordpress.com/2009/11/02/luz-color-y-otono/}

¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DEL PROCESO PARA EL MANTENIMIENTO DE LA VIDA EN EL PLANETA?
La vida en la Tierra depende fundamentalmente de la energía solar, la cual es atrapada mediante el proceso fotosintético, que es responsable de la producción de toda la materia orgánica que conocemos, (alimentos, combustibles fósiles, leña, pulpa para papel, etc)
TODOS los seres vivos que nos rodean: los arboles, insectos, animales, e incluso nosotros; nuestro propio cuerpo están compuestos de moléculas biológicas basadas en el carbono.
¿Cuál es la principal fuente de todo ese carbono? La fuente es el dióxido de carbono del aire. Nuestras células no pueden tomar el dióxido de carbono del aire e incorporarlo a moléculas orgánicas, pero algunas células vegetales si pueden. Y lo hacen mediante la fotosíntesis, la secuencia de acontecimientos por los cuales la energía lumínica se convierte en energía química almacenada en moléculas orgánicas.
La fotosíntesis es el primer paso de flujo de energía a través de la mayor parte del mundo vivo, y captura casi la totalidad de la energía que utilizan los seres vivos. Este proceso no solo mantiene a las plantas y otros organismos fotosintéticos como algas y bacterias fotosintéticas, sino que también sostiene de manera indirecta a la mayoría de los organismos no fotosintéticos, como animales, hongos, protozoos y muchas bacterias.
Cada año los organismos fotosintéticos convierten CO2 en miles de millones de toneladas de moléculas orgánicas. Estas moléculas desempeñan dos funciones importantes tanto en los organismos fotosintéticos como en los no fotosintéticos: son los componentes estructurales de las células y constituyen una fuente de energía química que alimentan las reacciones metabólicas que sustentan la vida.
Autumn_Forest_in_the_Sun.jpg
Autumn_Forest_in_the_Sun.jpg

Fijación de carbono
En las reacciones de fijación del carbono que ocurren en el estroma, el NADPH y el ATP, producidos en las reacciones de captura de energía, se usan para reducir un compuesto de tres carbonos, el gliceraldehído fosfato. A esta vía en la que el carbono se fija por medio del gliceraldehído fosfato se la denomina vía de los tres carbonos o C3. En este caso, la fijación del carbono se lleva a cabo por medio del ciclo de Calvin, en el que la enzima ribulosa bifosfato (RuBP) carboxilasa combina una molécula de dióxido de carbono con el material de partida, un azúcar de cinco carbonos llamado ribulosa bifosfato.
En cada ciclo completo, ingresa una molécula de dióxido de carbono. El número requerido para elaborar dos moléculas de gliceraldehído-fosfato, que equivalen a un azúcar de seis carbonos, son seis vueltas. Se combinan seis moléculas de RuBP, un compuesto de cinco carbonos, con seis moléculas de dióxido de carbono, produciendo seis moléculas de un intermediario inestable que pronto se escinde en doce moléculas de fosfoglicerato, un compuesto de tres carbonos. Estos últimos se reducen a doce moléculas de gliceraldehído fosfato. Diez de estas moléculas de tres carbonos se combinan y se regeneran para formar seis moléculas de cinco carbonos de RuBP. Las dos moléculas "extra" de gliceraldehído fosfato representan la ganancia neta del ciclo de Calvin. Estas moléculas son el punto de partida de numerosas reacciones que pueden implicar, por ejemplo, la síntesis de glúcidos, aminoácidos y ácidos grasos.
La energía que impulsa al ciclo de Calvin son el ATP y el NADPH producidos por las reacciones de captura de energía en la primera etapa de la fotosíntesis.
El gliceraldehído fosfato también puede ser utilizado como material de partida para otros compuestos orgánicos necesarios para la célula. Otras plantas que viven en ambientes secos y cálidos tienen mecanismos que les permiten fijar inicialmente el CO2 por una de dos vías, y así logran minimizar la pérdida de agua. Estas vías se conocen como la vía de cuatro carbonos, o C4 y la vía de las plantas CAM, y preceden al Ciclo de Calvin.Ciclo_de_Clavin.png
FOTOSINTESIS DEL NOPAL
El tipo particular de fotosíntesis que presentan los nopales corresponden al metabolismo del ácido crasuláceo (plantas CAM). La apertura nocturna de las estomas permite la toma de CO2, mientras que durante el día los mantienen cerrados para conservar el agua; lo que conduce a una acidificaión gradual del tallo. Los estomas, en condiciones de déficit hídrico extremo, permanecen cerrados durante el día y la noche, evitando la transpiración y la entrada del CO2. En este caso, el agua y el CO2 producidos por la respiración son utilizados para la fotosíntesis, situación que explica la lenta deshidratación y degradación que suFren los cladodios durante un periodo prologando de sequía extrema.

004709C000010-03_T.JPG
004709C000010-03_T.JPG

FOTOSINTESIS DEL MAIZ
En maíz se ha observado que la fotosíntesis neta es inhibida a temperaturas arriba de 38ºC, aunque se ve más afectada cuando la temperatura se incrementa rápidamente,el daño causado puede llegar a depender de la estabilidad de los cloroplastos para mantener las reacciones fotosintéticas activas y de la velocidad de síntesis de la clorofila; así mismo, puede llegar a variar de acuerdo a la capacidad de respuesta del genotipo La principal causa de esto es la inactivación de la Rubisco, la cual empieza a decrecer su estado de activación a temperaturas arriba de 32.5ºC y casi se inactiva completamente a 45ºC
señala que el efecto de las temperaturas altas causa, por un lado, un descontrol en los iones del agua, impidiendo el movimiento de solutos a través de las membranas de las células, y por otro, induce cambios en los procesos fisiológicos y bioquímicos incluyendo la fotosíntesis, respiración, actividad enzimática, estabilidad de la membrana celular y por último el crecimiento.

El maiz pertene a las plantas C-4 se diferencian de las C-3 por en ellas previo al Ciclo de Calvin se lleva a cabo una ruta bioquímica conocida como Ciclo de Hatch y Slack; el cual se caracteriza porque en este ciclo la molécula aceptara del CO2(C1) es una molécula de 3C dando lugar a un compuesto de 4 Carbonos lo que da el nombre al grupo. En el Ciclo de Hatch y Slack, el CO2 es unido a la molécula de PEP (C3) por una enzima diferente a la que se presenta en el Ciclo de Calvin y que corresponde a la PEP carboxilasa, la cual da lugar a OA.

¿POR QUE ALGUNAS PLANTAS COMO EL TILO AMERICANO, EL CHÍCHARO O LAS HABAS NO CRECEN BIEN EN CLIMAS ÁRIDOS?
Éstas especies de plantas tienen raíces muy superficiales que no son aptas para los climas áridos y extremosos de los desiertos, por lo tanto no pueden absorber suficiente agua para pasar las largas sequías que se dan en estos ecosistemas. Ádemas, su metabolismo no esta diseñado para generar grandes reservas de carbohidratos y almacenarlos en sus células para utilizarlos a falta de materias primas. Su transpiración de H2O es significativamente alta como para que pueda sobrevivir. Su temperatura óptima de fotosíntesis es de 15-25°C

PRESENTACION DE LA FOPTOSÍNTESIS

PASATIEMPO


GLOSARIO

ACIDIFICACION: Hacer acida una cosa/ Dar propiedades acidas a cualquier sustancia o disolución por adición de un acido.

ALMIDON: Es un polisacárido, el resultado de unir moléculas de glucosa formando largas cadenas, aunque pueden aparecer otros constituyentes en cantidades mínimas. Se obtiene de los vegetales que lo sintetizan a partir del dióxido de carbono que toman de la atmosfera y del agua del suelo. Es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces (yuca). A los seres humanos les proporciona gran parte de la energía que consumen por vía de los alimentos.
Este se presenta como un conjunto de gránulos o partículas, son increíblemente densos e insolubles en agua fría.

polar_6[1].jpgy.papas[1].jpg
ANTIOXIDANTE: Todos aquellos elementos que tienen como función eliminar de nuestro organismo los radicales libres. Los radicales libres se producen como resultado de la oxidación celular./Es una molécula capaz de retardar la oxidación de otras moléculas.
VitaminaETPGS[1].jpgvino[1].jpg


ATP (ADENOSINA TRIFOSFATO): Es un nucleótido formado por una base nitrogenada, amenísima, se encuentra unida a un azúcar de 5-carbonos, la ribosa y a tres grupos fosfatos. El ATP puede actuar como transportador de energía química en ciertas reacciones celulares, muestra una gran disminución de energía química cuando participa en reacciones hidroliticas. La energía que se libera cuando se hidroliza el ATP, es usada en la síntesis de biomoleculas, en la contracción muscular, en la emisión de luz por bacterias, luciérnagas y en el movimiento de flagelos y cilios. El ATP a nivel celular funciona como una batería, que almacena energía por periodos cortos de tiempo; es la moneda de intercambio de energía de la célula.
modelo_atp[1].gif
CARBOHIDRATOS.- [carbo, carbón+ hydro, agua] también llamados hidratos de carbono, glúcidos o azucares son la fuente más abundante de energía y carbohidratos.gif[1].pngconstituye uno de los tres principales grupos que forman la materia orgánica junto con las proteínas y grasa. Son compuestos orgánicos que consiste en una cadena o anillos de átomos de carbono a los que están unidos el hidrogeno y oxigeno.
Son los compuestos orgánicos mas abundantes y también de los más variados. Normalmente se encuentra en Las partes estructurales de los vegetales y en los tejidos animales, como glucosa o glucógeno. Estos sirven como fuente de energía para todas las actividades celulares vitales.
Se clasifican en:
Simples
Monosacáridos: glucosa o fructosa
Disacáridos: formados por la unión de dos monosacáridos iguales o distintos: lactosa, maltosa, sacarosa, etc.
Oligosacaridos: polímeros de hasta 20 unidades de monosacáridos.
Complejos:
Polisacáridos: están formados por la unión de más de 20 monosacáridos simples.
Función de reserva: almidón, glucógeno
Función estructural: celulosa, xianos


CAROTENO.- (generadores de colores) Es un compuesto químico muy abundante en la naturaleza e importante pata la dieta. Se caracteriza por su coloración que oscila entre rojo, naranja y amarillo. Está constituido por una cadena corta hidrocarbonada. Al ser ingerido es transformado en vitamina.
image001[1].jpg

CAROTENOIDES: Clase de pigmentos que incluyen los carotenos (amarillos, anaranjados y rojos) y las xantofilas (amarillas); pigmentos accesorios en que actúan como antenas en la fotosíntesis.
250x[1].jpg517x347hearache2[1].jpg
CLADODIOS.- Son tallos con el aspecto de hojas. Aparecen por que la hojas son muy pequeñas o porque se han transformado y ya no pueden cumplir su función.
CLOROFILA.- [chloros, verde + phyllon, hoja] es el pigmento de color verde presente en plantas y algas y es el elemento básico de la transformación de la energía del sol en el proceso de la fotosíntesis. La clorofila además de aportar energía vital proveniente de la fotosíntesis desintoxica y oxigena las células.
La clorofilina es un compuesto que se obtiene de la clorofila. La clorofilina es soluble en agua.

Clorofila_002[1].jpgclorofila[1].jpg

COENZIMA.- es una pequeña molécula orgánica que se une a una enzima y que es esencial para su actividad, pero que no sufre una alteración permanente en la reacción. La mayor parte de de las coenzimas derivan de las vitaminas y cada tipo de enzima tiene una función bioquímica concreta. /Moléculas orgánicas no proteicas que desempeñan un papel accesorio en los procesos catalizados por enzimas y frecuentemente actúan como dador o aceptor de una sustancia que interviene en la reacción. La NAD+, el FAD y la coenzima A son enzimas comunes.

CROMATOFOROS: Son células con pigmentos en su interior que reflejan la luz, son los principales responsables de la coloración de la piel del color de los ojos en algunos animales ectodermos, etc.
Palaemon%20macrodactylus[1].jpggrietas_desecacion[1].jpg
DESECACION: Extracción o eliminación de la humedad de un terreno o cuerpo.

ENZIMAS: Son moléculas de proteínas que tiene la capacidad de facilitar y acelerar las reacciones químicas que tienen lugar en los tejidos, disminuyendo el nivel de la energía de activación(es el valor de la energía necesario aplicar para que se produzca la reacción) propia de la reacción.las enzimas no reaccionan químicamente con las sustancias sobre las que actúan (sustrato), ni alteran el equilibrio de la reacción, solo aumenta la velocidad con que estas se producen actuando como catalizador.
enzima[1].gif

ESTOMAS: Son grupos de dos o más células epidérmicas especializadas cuya función es regular el intercambio gaseoso y la transpiración.se encuentran en las partes verdes de la planta particularmente en las hojas. Las raíces no presentan estomas.
estomas[1].jpg

ESTROMA: [stroma, una cama, de stronnymi, esparcir]: solución densa que constituye el interior de los cloroplastos; rodea a los tilacoides.
estro[1].gif

FOTOAUTOTROFOS.- Son aquellos que obtienen ATP y poder reductor mediante la fosforilacion, proceso por el que los organismos foto autótrofos convierten la energía radiante de la luz en energía metabólica y poder reductor.
diferenciacioncelularcianobacteria[1].jpgCIANOBACTERIAS[1].jpg

FOTON
: [potos, luz], la partícula de energia luminica de la luz.

FOTOSINTETICOS.- Organismos capaces de formar materia orgánica a partir de materia inorgánica utilizando la energía del sol. /Organismos que llevan acabo la fotosíntesis.

plankton2[1].png



FOTOSISTEMAS: Grupos de moléculas que intervienen en la fotosíntesis como, complejos de proteínas que empaquetan a las clorofilas, también a otros pigmentos y sustancias aceptoras de electrones. Emiten a su vez electrones en reacción a la llegada de luz.

FRUCTOSA: Es un monosacáridos, es la unidad más simple de los hidratos de carbono. Se encuentra de forma natural en las frutas y miel. Es un compuesto básico de la sacarosa o azúcar común.
frutas[1].jpgla-miel-y-sus-secretos[1].jpg
GLUCOSA.- [glukus-dulce] Es un monosacáridos; es una hexosa que contiene seis átomos de carbono y una aldosa, el grupo carbonilo esta en el extremo de la molécula. Es una forma de azúcar y es la principal fuente de energía en el metabolismo celular.
Diapositiva57[1].gifglucosa[1].jpg


Membrana TILOCOIDAL: Es el tercer tipo de membrana que poseen los cloroplastos, aparece formando unos sacos aplanados (tilacoides) y forman unas agrupaciones (grana). Es la responsable de la captación de energía solar, gracias a la presencia de clorofilas y de otros pigmentos asociados con proteínas en unas estructuras funcionales que son los fotosistemas.
cloroplasto[1].jpg
NADPH (NICOTINAMIDA-ADENINA-DINUCLEOTIDO-FOSFATO): es una biomolecula que contiene la vitamina B3. Es la forma reducida en la reacción de oxido-reducción del NADP+. Esta participa en el anabolismo celular, interviene en la síntesis de ácidos nucleicos y lípidos. Interviene en la fase oscura de la fotosíntesis (ciclo de Calvin), en las que se fija el dióxido de carbono. Estas biomoleculas se obtienen en la fase luminosa de la fotosíntesis y en la fase oxidativa de la ruta pentosas fosfato en animales.
CPR_NADPH[1].gifNADPH-3D-balls[1].png

PROCESO REDOX.- (Reacciones de reducción-oxidación); son aquellas reacciones en donde existe una transferencia de electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno oxidante y uno reductor. Para que exista este tipo de reacción debe haber un elemento que acepte electrones y otro que los suministre.
El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones: oxidándose.
El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones: reduciéndose


REACCIONES DE FIJACION.-Esta reacción de fijación del carbono ocurren en el estroma, el NADPH y el ATP , producidos en las reacciones de captura de energía, se usan para reducir un compuesto de tres carbonos , el glicéraldehido fosfato. A esta vía se le llama “ vía de los tres carbonos” o C3.En este caso la fijación del carbono se lleva a cabo por medio del Ciclo de Calvin.

SACAROSA o azúcar común: Es un disacárido formado por glucosa y fructosa. Se sintetiza en plantas, pero no en animales superiores. La sacarosa es un producto intermedio principal de la fotosíntesis, en varias plantas sustituye la forma principal de transporte de azúcar desde las hojas a otras partes de la planta.
sacarosa[1].jpgcristales-sacarosa[1].jpg

TANINO: Son una clase de flavonoides (sintetizados por las plantas), que son los pigmentos principales de muchas semillas también estan presentes en los tejidos vegetativos.

XANTOFILAS: generadores de color son compuestos químicos que contiene carbono e hidrogeno además de átomos de oxigeno dentro de la molécula, presentan colores llamativos.

carote3[1].jpgdia-de-muertos-chica-flores[1].jpg

BIBLIOGRAFÍA

Salisbury, Frank B. Cleon W. Ross. Fisiología Vegetal. Cuarta Edición. Grupo Editorial Iberoamérica. México 1994
Lehninger, Albert L. Bioquímica. Segunda Edición. Ediciones Omega. España. 1983
Solomon, Eldra P. Biologia. Quinta Edicion. Grupo Editorial Mc Graw-Hill. Mexico 2001
Curtis, HelenA. Biología Septima Edicion Editorial Medica Panamericana. Buenos aires 2008
Nelson, Alvin."Biología". editorial limnusa 1985.7 edisión.pp.371 a 382
http://www.alaquairum.net/fotosintesis.htm
http://www.alaquairum.net/fotosintesis.htm
http://www.colegiosanbuenaventura.es/apuntes/cn/2bach/Fotosintesis%20anoxigenica.pdf
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/concurso1998/accesit6/biologia.html
http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/fotosintesiss/fotosintesis.html
http://www.barrameda.com.ar/botanica/la-fotosintesis.html

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/Fisiologia_celular/contenidos11.htm


Las imagenes fueron tomadas de:
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/estomas.jpg&imgrefurl=http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/4agua.html&usg=__5SCudbZHGgIEerXcljgvBmtGg9w=&h=400&w=500&sz=43&hl=es&start=1&um=1&itbs=1&tbnid=7oQw1C21YAiS7M:&tbnh=104&tbnw=130&prev=/images%3Fq%3Destomas%26hl%3Des%26rlz%3D1T4ADSA_esMX335MX336%26sa%3DN%26um%3D1
http://2.bp.blogspot.com/_pAuHVbOwUYQ/Rzz6pmeR9PI/AAAAAAAAAD4/1ZDoQKL3I2w/s320/carbohidratos.gif.png
http://principiantes.files.wordpress.com/2008/06/dia-de-muertos-chica-flores.jpg
http://www.newsfood.com/data/iNodes/2009/03/05/20090305171431-4a00844d//Standards/250x.jpg
http://de10.com.mx/img/promos/517x347hearache2.jpg
http://www.bedri.es/Libreta_de_apuntes/C/CL/CL_imagenes/Clorofila_002.jpg
http://www.parasitosypatogenos.com.ar/archivos/UNIDAD%202%202da/Palaemon%20macrodactylus.JPG
http://www.unioviedo.es/geo50/images/stories/concurso_fotos/grietas_desecacion.jpg
http://personales.ya.com/geopal/g-b_1bach/ejercicios/imagenes/composicion/enzima.gif
http://hjaldanamarcos.bravepages.com/unidades/unidad5/imagenes/estro.gif
http://universe-review.ca/I11-30-cyanobacteria.jpg
http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2004/microorganismos/CIANOBACTERIAS.jpg
http://www.andaluciainvestiga.com/sgcArchivos/CVI/grandes/diferenciacioncelularcianobacteria.jpg
http://www.equinoxio.org/UserFiles/image/plankton2.PNG

Créditos

Ceballos Martinez SandraCruz Navarrete Francisco AaronFlores Sanchez LauraRodriguez Jain Omar AbelThomé Parrilla ValeriaVillegas Hernández Maidelin
Autores

Profra. Cecilia Verduzco Martínez

UNAM
ESCUELA NACIONAL PREPARATORIA No. 6
“ANTONIO CASO”