BIOLOGÍA - Fotosintesis AER Primeros Años

Estimados alumnos:
Los esquemas en las
páginas 14 a 17 son
sólo ilustrativos y
no necesitan ser
memorizados
PARA MIS ALUMNOS DE Primero Medio
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La fotosíntesis es el proceso que mantiene la vida en nuestro
planeta
Los organismos autótrofos, como las plantas terrestres, las algas
de agua dulce o las que habitan en los océanos realizan este
proceso de transformación de la materia inorgánica en materia
orgánica y al mismo tiempo convierten la energía luminosa solar
en energía química.
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Para realizar la fotosíntesis las plantas disponen de un
pigmento de color verde llamado clorofila que es el encargado
de absorber la luz adecuada para realizar este proceso.
Además de las plantas, la fotosíntesis también la realizan las
algas verdes y ciertos tipos de bacterias. Estos seres capaces
de producir su propio alimento se conocen como autótrofos.
Todos los organismos heterótrofos dependen de estas conversiones
energéticas y de materia para vivir. Además, los organismos fotosintéticos eliminan oxígeno al ambiente, del cual también depende la
mayoría de los seres vivos de este planeta
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A diferencia de los animales, que necesitan digerir
alimentos ya elaborados, las plantas y algas verdes,
son capaces de producir sus propios alimentos a
través de un proceso químico llamado fotosíntesis.
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La fotosíntesis es un proceso que transforma la energía de la
luz del sol en energía química. Consiste en la elaboración de
azúcar (Glucosa) y oxígeno a partir del C02 ( dióxido de
carbono) y agua con la ayuda de la luz solar.
Dióxido de Carbono
Agua
Glucosa
Oxígeno
Es un proceso complejo, mediante el cual los seres vivos
poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa
procedente del sol y la transforman en energía química (ATP) y en
compuestos reductores (NADPH), y con ellos transforman el agua y
el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros),
liberando oxígeno.
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Glucosa
Agua
Si, claro, en las hojas, pero ¿en que parte de las hojas?
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Los cloroplastos
Dentro de las células de las hojas están unos organelos llamados Cloroplastos
Allí ocurren las 2 Fases de la Fotosíntesis
Están formados por un sistema de membranas interno en donde se encuentran
ubicados los sitios en que se realiza cada una de las partes del proceso fotosintético.
En los Tilacoides la Fase Luminosa y en el Estroma la Fase Oscura
Un Cloroplasto
Células
Vista microscópica de una hoja
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Revisa la estructura interna de un Cloroplasto y observa
sus relaciones:
Membranas
Estroma
Grana
Tilacoides
Lamelas
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En los Tilacoides ocurre la Fase luminosa de la Fotosíntesis
en tanto que en el Estroma ocurre la Fase Oscura
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Fase luminosa de la fotosíntesis
La fase luminosa o fotoquímica puede presentarse en dos modalidades: con Transporte Acíclico
de electrones o con Transporte Cíclico de electrones.
En la acíclica se necesitan los dos fotosistemas: PS I y PS II . En la cíclica sólo el fotosistema I. PSI
La fase luminosa acíclica (no cíclica) se inicia con la llegada de fotones al fotosistema II. (PS II).
Excita a su pigmento diana P680 que pierde tantos electrones como fotones absorbe. Tras esta
excitación existe un paso continuo entre moléculas capaces de ganar y perder esos electrones.
Pero para reponer los electrones que perdió el pigmento P680 se produce la hidrólisis del agua
(fotolisis del agua), desprendiendo oxígeno. Este proceso se realiza en la cara interna de la
membrana de los tilacoides.
En resumen en la fase luminosa:
1. Se rompe la molécula de agua con lo que
2. Se produce el poder reductor del NADPH a
partir de los protones (H+) obtenidos del
agua
3. Se produce una cadena de transporte de
electrones (e-)
fotones
4. Se produce ATP que da energía a la célula
No necesitas memorizar el esquema, sólo
debe darte una idea del proceso ocurrido
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Los electrones son introducidos en el interior del
tilacoide por el citocromo b-f y crean una diferencia de
potencial electroquímico a ambos lados de la membrana.
Esto hace salir protones a través de las ATP sinteteasas
con la consiguiente síntesis de ATP que se acumula en el
estroma (fosforilación del ADP).
Los fotones también inciden en el PS I; la clorofila P700
pierde dos electrones que son captados por aceptores
sucesivos. Los electrones que la clorofila pierde son
repuestos por la Plastocianina que lo recibe del citocromo b-f
Al final los electrones pasan a la enzima NADP reductasa y se
forma NADPH (fotorreducción del NADP).
Fase luminosa Cíclica
No necesitas memorizar los esquemas, sólo
deben darte una idea de los procesos ocurridos
En la fase luminosa cíclica sólo interviene el PS I, creándose un flujo
o ciclo de electrones que, en cada vuelta, da lugar a síntesis de ATP.
No hay fotolisis del agua y tampoco se genera NADPH, ni se
desprende oxígeno. Su finalidad es generar más ATP imprescindible
para realizar la fase oscura posterior.
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Fase oscura de la fotosíntesis.
En la fase biosintética se usa la energía (ATP y NADPH), obtenidos en la fase luminosa para
sintetizar materia orgánica a partir de inorgánica. La fuente de carbono es el CO2, la fuente de
nitrógeno son los nitratos y nitritos y la de azufre los sulfatos.
En esta fase, el hidrógeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso
(CO2) presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos,
principalmente carbohidratos; es decir, compuestos cuyas moléculas contienen carbono,
hidrógeno y oxígeno.
Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATP que da
como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6HI2O6), un tipo de compuesto similar al
azúcar, y moléculas de agua como desecho.
Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que
dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más.
A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación
del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.
No necesitas memorizar el esquema, sólo
debe darte una idea del proceso ocurrido
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Ciclo de Calvin
El proceso de síntesis de compuestos de carbono fue descubierta por
Melvin Calvin y por ello se llama el ciclo de Calvin.
La síntesis de compuestos de carbono es un
ciclo complejo. En él intervienen muchos
metabolitos intermediarios que, al final, fijan
el dióxido de carbono atmosférico,
-introducido en el vegetal por los estomas de
las hojas- a compuestos existentes en el
estroma del cloroplasto y que conducen a la
síntesis de materia orgánica compleja:
pentosas, hexosas (glucosa), disacáridos,
almidón, ácidos grasos y aminoácidos
No necesitas memorizar el esquema, sólo
debe darte una idea del proceso ocurrido
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Balance energético de la fotosíntesis: La fase luminosa de la
fotosíntesis produce ATP y NADPH. Si se sintetiza una molécula de
glucosa (C6H12O6) se necesitan 6 CO2 y 12 de Agua. El agua libera 6 O2 a
la atmósfera y aporta 12 hidrógenos de la glucosa y los 12 hidrógenos
necesarios para pasar los 6 O2 sobrantes del CO2 a Agua. Intervienen
24 Hidrógenos. Aparecen así 24 protones y 24 electrones y, como cada
electrón precisa dos fotones (uno en el PS. I y otro en el PS. II), se
necesitan 48 fotones. El ciclo de Calvin necesita por cada CO2
incorporado, 2 NADPH y 3 ATP. Para una molécula de glucosa se
necesitan 12 NADPH y 18 ATP.
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Importancia biológica de la fotosíntesis
La fotosíntesis es un proceso bioquímico muy importante de la Biosfera por varios motivos:
1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza fundamentalmente
mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas
tróficas, para ser transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.
2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada
por los seres vivos
3. En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia como
oxidante.
4. La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era
anaerobia y reductora.
5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como
carbón,petróleo y gas natural.
6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la
fotosíntesis.
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