Tema 5. La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y
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Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. Tema 5. La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis - Hola Bea, soy Carlos, del Diario actual. Gracias por tu ayuda con el monográfico de la célula. ¿Podrías ayudarnos con este nuevo especial? - Por supuesto, encantada de hacerlo. ¿De qué trata? - Un asunto muy interesante: cómo funcionan las plantas. - ¿Sobre la importancia de la fotosíntesis? - Exacto, te mando el título del artículo para que te pongas a ello, junto con el vídeo que se va a entregar: ¿Cual es la importancia biológica de la fotosíntesis? ¿Qué pasaría si las plantas no la realizasen? ¿Por qué son ellas y no los animales las que lo realizan? ¿Qué tienen en especial? - Es fácil la tarea. La importancia de la fotosíntesis puede resumirse en estos puntos fundamentales: Importancia evolutiva: gracias a su aparición se recupera materia orgánica, que de no ser de este modo se habría agotado. Sin este proceso, el oxígeno de la atmosfera habría desaparecido. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos. Permitió el cambio de una atmósfera primitiva, anaerobia y reductora, a la actual. Biología Página 1 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. 1. Anabolismo Como recordarás de temas anteriores de esta misma unidad, el interior de la célula no está inactivo, sino que en él se están dando continuamente gran cantidad de reacciones químicas. ¿Te acuerdas de cómo se llamaba al conjunto de esta actividad? ¿Son ciertas las afirmaciones que aquí aparecen? El conjunto de todas las reacciones químicas que ocurren en la célula se llama catabolismo: Verdadero Falso Los procesos anabólicos consumen energía: Verdadero Falso Un ejemplo de anabolismo puede ser la degradación en el hígado de los fosfolípidos para formar ácidos grasos: Verdadero Falso El anabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de compuestos sencillos (orgánicos o inorgánicos) se sintetizan moléculas más complejas. Los procesos anabólicos son endergónicos (requieren energía) y reductores. Imagen 2. Elaboración propia Biología Página 2 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. Imagen 3. Autor: Lourdes Luengo. Licencia Creative Commons Ya sabes que son reacciones de creación de materia, pero estos procesos pueden ser diferentes de unos organismos a otros Podemos diferenciar dos tipos de anabolismo: Autótrofo. Heterótrofo. El anabolismo autótrofo lo realizan seres autótrofos como plantas, algas y algunas bacterias. Consiste en sintetizar, a partir de moléculas inorgánicas como CO 2, H2O y sales minerales, moléculas orgánicas sencillas como monosacáridos, aminoácidos, etcétera. Dependiendo de la fuente de energía que utilicen para fabricar moléculas complejas, se pueden definir dos tipos de anabolismo autótrofo: 1. Fotosíntesis: si la fuente de energía para transformar las moléculas inorgánicas en orgánicas es la energía solar. La realizan las plantas, algas y alguna bacteria. 2. Quimiosíntesis: si utilizan como fuente de energía la energía química que se desprende en reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos que tienen lugar en el medio. La realizan algunas bacterias. El anabolismo heterótrofo es el proceso por el que a partir de moléculas orgánicas sencillas se sintetizan moléculas orgánicas más complejas. La energía para este proceso la da el ATP. Seguro que has relacionado la palabra anabolismo con otro término bastante utilizado en ambientes relacionados con el deporte: los anabolizantes Anabolizantes son sustancias que favorecen el crecimiento de tejidos —de ahí su relación con el anabolismo: construir—. Se fabrican de manera natural por el organismo en los testículos y las glándulas suprarrenales, pero también se sintetizan en laboratorio de manera artificial, y son usados de manera ilegal para engorde de ganado y para aumentar el músculo en deportistas. Es frecuente oir casos de dopaje en el deporte, a pesar de los riesgos que suponen para la salud Biología Página 3 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. Mide tus conocimientos con estos ejercicios externos: Repaso de metabolismo: Haz un crucigrama. Completa huecos. Concepto de anabolismo. Biología Página 4 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. 2. Fotosíntesis - ¡Hola Bea! Precisamente quería hablar contigo, en el suplemento del periódico Diario actual de este domingo, en el que has colaborado, he leído una noticia muy interesante que te quiero enseñar. - Hola, tío Paco. ¿Algo relacionado con ATP? ¿Necesitas que busquemos más información sobre esta molécula? - Sí y no. Lo que he encontrado sí que está relacionado con esta molécula, pero no sobre cómo se forma durante el catabolismo, sino cómo se utiliza en reacciones anabólicas, para fabricar moléculas complejas. - Muy interesante. ¿Qué noticia es esa? - Fotosíntesis artificial; ¿crees que es posible? "La fotosíntesis es la más exitosa conversión de la luz solar en energía utilizable. Imitando el proceso que desarrollan las plantas, se puede disponer de toda la energía que se necesite en la Tierra, tanto ahora, como en adelante. Ya se conoce como las plantas disocian las moléculas de agua y generan la energía. El desafío es lograrlo en el laboratorio con la misma eficiencia. Si la fotosíntesis es el mecanismo más exitoso de conversión de la luz solar en energía aprovechable. Sería de estúpidos ignorar este fantástico mecanismo que ha logrado desarrollar la naturaleza, en el momento en que con urgencia necesitamos de una fuente de energía renovable y limpia que satisfaga todas las necesidades energéticas que ha creado la civilización moderna. Si se llegara a desarrollar una fotosíntesis artificial, que permitiera dividir el agua, y producir hidrógeno sin límite, dispondríamos también de una fuente energética permanente, inagotable y limpia." Fuente: Revista Creces, julio 2004. ¿Por qué piensas que es tan importante realizar la fotosíntesis de manera artificial? La fotosíntesis es un proceso mediante el cual los organismos fotoautótrofos son capaces de transformar la energía de la luz solar en energía química (ATP y NADPH) y utilizarla para sintetizar compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos. Biología Página 5 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. Transcurre en dos etapas llamadas: Fase luminosa. Fase oscura. De manera sencilla, esta animacion muestra el lugar en el que se realiza la fotosíntesis: Fuente: Aplicaciones.virtual. Licencia Creative Commons Una vez observada la animación, ¿son ciertas estas afirmaciones? El lugar donde ocurre el proceso de fotosíntesis en plantas es el cloroplasto: Verdadero Falso En un cloroplasto podemos diferenciar dos membranas, la externa y la interna: Verdadero Falso Los vegetales sólo realizan la fotosíntesis como proceso metabólico: Verdadero Biología Falso Página 6 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. Una vez que conoces que la respiración es un proceso catabólico y la fotosíntesis es un proceso anabólico... ¿Puedes establecer las diferencias entre ambos procesos? Biología Página 7 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. 2.1. ¿Por qué las plantas son de colores? Para que ocurra el proceso de fotosíntesis las células fotosintéticas presentan una serie de pigmentos localizados en las membranas de los tilacoides. Imagen 5. Autor: Wilfredo R. Rodriguez H. Licencia Creative Commons Los más importantes son las clorofilas —la imagen muestra, al microscopio, cloroplastos que contienen clorofila—, aunque existen también otros pigmentos denominados pigmentos accesorios, capaces de absorber la luz, tales como: Carotenoides: de colores anaranjados, rojos, amarillos, transfieren la energía a la clorofila. Xantofilas, de color amarillento. La clorofila es un pigmento capaz de absorber la luz roja (600-700 nm) y la azul (400-500 nm) y de reflejar la luz verde (500-600 nm). Está formada por carbono e hidrógeno y en su estructura tiene un anillo de porfirina, con un átomo de Mg 2+ central y una cadena larga llamada fitol, con restos de metilo (-CH3). Existen varios tipos de clorofila, llamados clorofila a, b, c, d y bacterioclorofila. Se diferencian unas de otras en los sustituyentes del anillo porfirínico. Estas moléculas son capaces de absorber la energía luminosa, al hacerlo quedan excitadas; los electrones van a un nivel energético superior y son cedidos a otras moléculas. Cuando los vuelven a captar retornan al estado de reposo. Estos pigmentos se encuentran en la membrana tilacoidal asociados en grupos que constituyen unidades fotosintéticas llamadas fotosistemas. Los fotosistemas son los centros donde se agrupan los pigmentos fotosintéticos; se encuentran en la membrana tilacoidal formando unidades fotosintéticas. En un fotosistema, encontramos dos partes, una forma el complejo colector o complejos antena, que presenta muchas moléculas de clorofila a y b y algunos carotenoides —captan la energía del Sol, excitan un electrón y le pasan esta energía a la molécula siguiente, la cual también se excita, liberando un electrón—, así hasta que llegan a una molecula centro de reacción, que presenta clorofila-a llamada clorofila diana; ésta, al excitarse, enviará el electrón a una cadena de transporte de electrones. Existen dos tipos de fotosistemas: El Fotosistema I (FS I); situado en los tilacoides que no forman la grana, su centro de reacción es rico en clorofila a, cuyo nivel máximo de absorción de la luz es de 700 nm y cuyo dador y aceptor de electrones son la plastocianina y la clorofila a. Se halla en todos los organismos fotosintéticos. El Fotosistema II (FS II): situado en la grana, su centro de reacción presenta clorofila b, con un máximo de Biología Página 8 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. - + absorción de la luz a 680 nm. Acepta e /H del agua y por ello se asocia con la liberación de oxígeno. Es propio de las células de organismos oxigénicos (cianobacterias, algas-eucariotas y arquegoniadas). Imagen 6. Autor: J.L.Sánchez Guillén. Autorizado su uso educativo no comercial Elige la opción correcta en cada caso. Los fotosistemas sólo están formados por clorofila: Verdadero Falso El pigmento que resulta imprescindible en la fotosíntesis es el caroteno: Verdadero Falso La luz blanca se separa en sus colores básicos cuando pasa a través de un prisma. Un haz de luz está compuesto por pequeños paquetes de energía, denominados cuantos de luz o fotones. Cuando un pigmento como la clorofila absorbe energía luminosa pueden ocurrir tres cosas: 1. Que la energía sea atrapada y convertida en energía química como en la fotosíntesis. 2. Que se disipe como calor. 3. Que sea emitida con una longitud de onda mayor con pérdida de energía como fluorescencia. En la luz podemos diferenciar diferentes espectros de energía: Biología Página 9 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. Imagen 8. Autor: Horst Fran. Licencia Creative Commons Visita este enlace, y haz el ejercicio relacionado con la absorción de la luz. Biología Página 10 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. 3. Etapas de la fotosíntesis: fase luminosa y fase oscura La reacción general de la fotosíntesis puede resumirse de la siguiente manera: 6 CO 2 + 12 H2O + luz → C6H12O 6 + 6 O 2 + 6 H2O En la fotosíntesis podemos encontrar reacciones que dependen de la energía de la luz y otras que no dependen de la luz. Las reacciones químicas que dependen de la energía luminosa forman la fase luminosa. Las reacciones químicas que no dependen de la luz constituyen la fase oscura. Como te habrás dado cuenta, es un proceso inverso al catabolismo aerobio de la glucosa. En la fotosíntesis, para sintetizar una molécula de glucosa se necesita una fuente de carbono que es el CO 2. El carbono de esta molécula se reduce. Según sea la naturaleza de la molécula que le cede electrones al CO 2 diferenciamos: - Fotosíntesis oxigénica, en la que la fuente de e es el H2O. Se combina el CO 2 con los hidrógenos que proceden del H2O; ésta al perder sus hidrógenos liberará O 2. La realizan vegetales eucariotas (excepto hongos) y cianobacterias. Fotosíntesis anoxigénica, en la que la fuente de e- es un compuesto reducido (H2S) distinto del agua (no se libera O 2) y que realizan determinados tipos de bacterias, puesto que la mayoría son heterótrofas. Estos procesos no se realizan espontáneamente, sino que requieren un aporte de energía que proviene de la luz solar. Esta parte constituiría la primera etapa de la fotosíntesis, la fase luminosa; en ella transformamos la energía luminosa de la luz en energía química en forma de ATP y poder reductor, NADPH. En la segunda etapa (fase oscura), que ocurrirá en el estroma de los cloroplastos, es donde se utilizan esos productos para la reducción del CO 2. Biología Página 11 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. 3.1. Fase luminosa de la fotosíntesis La fase luminosa puede presentarse en dos modalidades: Fase luminosa acíclica: con transporte acíclico de electrones, participan los fotosistemas I y II. Fase luminosa cíclica: con transporte cíclico de electrones, sólo participa el fotosistema I. a) Fase luminosa acíclica En esta fase se producen tres fenómenos: 1. Fotólisis del agua. 2. Sintesis de poder reductor, NADPH. 3. Síntesis de energía en forma de ATP. Imagen 9. Autor: Desconocido. Autorizado su uso educativo no comercial La fase luminosa acíclica, también llamado esquema en "Z", comienza al llegar fotones de la luz al fotosistema II (P680). Los fotones de luz excitan al pigmento diana P680 de este fotosistema, el cual pierde tantos electrones como fotones absorbe. Tras esta excitación, los electrones pasan por una cadena transportadora de electrones, formados por transportadores de electrones como la plastoquinona (Pq), el complejo de los citocromos b-f y la plastocianina (Pc), moléculas capaces de ganar y perder esos electrones. Pero para que se puedan recuperar los electrones que perdió el fotosistema P680 se produce la hidrólisis de agua + - (fotolisis del agua) que se descompone en 2H , 2e y un átomo de oxígeno. El átomo de oxígeno, unido a un segundo átomo, formará una molécula de O 2, y es eliminado al exterior. El oxígeno liberado durante el día por las plantas se origina en este proceso. Este proceso se realiza en la cara interna de la membrana de los tilacoides. Por último, los electrones son introducidos en el interior del tilacoide por el citocromo b-f que actúa como una bomba de + protones mandándolos al espacio tilacoidal y creando un gradiente de H , igual que ocurría en la mitocondria (hipótesis quimiosmótica de Mitchell) a ambos lados de la membrana. Esto hace salir protones a través de las ATP sintetasas, con la consiguiente síntesis de ATP que se acumula en el estroma (fosforilación del ADP). Por otro lado, los fotones también inciden en el Fotosistema I (P700); la clorofila P700 pierde dos electrones que son Biología Página 12 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. captados por aceptores sucesivos. Los electrones que la clorofila pierde son repuestos por la plastocianina (Pc) que lo recibe del citocromo b-f. Al final los electrones pasan a la enzima NADPreductasa y se forma NADPH (fotorreducción del NADP). Esta animación muestra el proceso; compáralo con la imagen anterior: Fuente: Lourdes Luengo. Licencia Creative Commons. En esta otra animación podrás observar también el proceso de la fase luminosa acíclica. b) Fase luminosa cíclica En esta fotofosforilación sólo interviene el fotosistema I, y se llama cíclica ya que los electrones perdidos por el P700 regresan de nuevo a dicho fotosistema. La finalidad de esta fase cíclica es fabricar ATP y no NADPH, ya que como veremos, en la fase oscura se necesita más ATP que NADPH. Imagen 10. Autor: Desconocido. Autorizado su uso educativo no comercial Al chocar los fotones sobre el fotosistema I, los electrones adquieren la energía necesaria para ser capturados por la ferredoxina, pero ahora, en vez de continuar hacia el NADP, son desviados hacia la cadena de transporte de electrones que conecta los fotosistemas I y II, concretamente al complejo citocromo b-f, que bombea protones al espacio tilacoidal para que luego se sintetice ATP al pasar por el canal de la ATP-sintetasa. Se llama ahora fotofosforilación cíclica ya que el flujo de electrones es cíclico, son los mismos que perdió el P700 los que vuelven cíclicamente a él. Biología Página 13 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. Así pues, en este caso no se forma NADPH, no interviene el agua ni se libera O 2. El flujo cíclico de electrones es también característico de las bacterias fotosintéticas que no desprenden oxígeno (bacterias del azufre y purpúreas) ya que no tienen el fotosistema II. En esta animación puedes comparar los dos tipos de fases luminosas. ¿Puedes describir los procesos principales que ocurren durante la fase dependiente de la luz (fase luminosa) de la fotosíntesis? Este esquema representa un tilacoides: ¿puedes decir, en relación al esquema, si son ciertas las siguientes afirmaciones? El esquema representa el estroma del cloroplasto: Verdadero Falso Los números 1 y 2 marcan la posición de los fotosistemas: Verdadero Falso Imagen 11. Elaboración propia El apartado correspondiente al punto 5 y 6 indica que ahí se realiza la fotólisis del agua: Verdadero Falso Los números 3 y 4 representan ADP y ATP. Se refiere entonces a un proceso realizado por la ATP sintetasa: Verdadero Falso En estas páginas encontrarás ejercicios para repasar: Estructura de la membrana mitocondrial. Etapas de la fase luminosa. Ejercicios con esquemas. Fase luminosa acíclica. Biología Página 14 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. Fase luminosa cíclica. Biología Página 15 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. 3.2. Fases oscura de la fotosíntesis El balance global de la fase luminosa de la fotosíntesis es el siguiente: + + 2 H2O + 2 NADP + 3 ADP + 3 Pi + luz → 6 O 2 + 2 NADPH + 2 H + 3 ATP Una vez que hemos obtenido poder reductor y energía, ¿qué hacemos con ellos? Mira en esta animación lo que va a ocurrir una vez obtenidos NADPH y ATP. Fuente: ITE. Autorizado su uso educativo no comercial La energía y el poder reductor liberados durante la fase luminosa van a servir para, a partir de C02, fabricar materia orgánica en la fase oscura de la fotosíntesis, localizada en el estroma del cloroplasto. Fase oscura El proceso fundamental de la fase oscura es la fijación reductora del C a partir del CO 2, formándose primero glúcidos sencillos de los que derivarán el resto de compuestos orgánicos. Este proceso ocurre en la mayoría de las plantas a través de una secuencia cíclica de reacciones conocida como ciclo de Calvin o ciclo C3. El ciclo se inicia a partir de un enzima de elevado peso molecular, la ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa (RuBisCo), Biología Página 16 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. enzima más abundante en la biosfera), que cataliza la incorporación al ciclo del CO 2 atmosférico, o del agua si se trata de plantas acuáticas. Imagen 12. Autor: Desconocido. Autorizado su uso educativo no comercial Se distinguen tres etapas en el ciclo de Calvin: 1. Carboxilación: mediante el enzima RuBisCo, el CO 2 se fija a un azúcar preexistente, la ribulosa-1,5-difosfato, formándose un compuesto muy inestable de seis carbonos que se rompe inmediatamente en dos moléculas de 3-fosfoglicerato. 2. Reducción: El 3-fosfoglicerato se reduce a gliceraldehido-3-fosfato consumiéndose el NADPH y el ATP que se obtuvieron en la fase luminosa. 3. Recuperación: de cada seis moléculas de gliceraldehido-3-fosfato que se forman, una se considera el rendimiento neto de la fotosíntesis. Las otras cinco sufren una serie de transformaciones consecutivas en las que también se consume ATP, para regenerar la ribulosa 1,5-difosfato, con la que se cierra el ciclo. Fija tus conocimientos con esta actividad. En relación con la fase oscura de la fotosíntesis: el ciclo de Calvin se llama tambien C3, ya que la mayoría de metabolitos intermediarios. Tienen tres carbonos. Sólo participan tres metabolitos. La RUBISCO es una enzima que: Permite el consumo de ATP y NADPH en el ciclo. Cataliza la incorporación al ciclo del CO 2 atmosférico, en el caso de plantas terrestres, o del CO 2 disuelto en agua si son plantas acuáticas. Ya sabes que la enzima RuBisCo cataliza el proceso de incorporación del CO 2 a una molécula llamada Ribulosa 1,5 di fosfato, pero ¿qué le ocurre a la planta si no hay cantidad suficiente de CO 2 en el medio? Biología Página 17 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. La RUBISCO, puede funcionar en dos sentidos diferentes; si hay cantidad suficiente de CO 2 realiza el ciclo de Calvin, pero si no hay en el medio suficiente CO 2, también puede provocar la oxigenación de Ribulosa 1,5 di-fosfato. Esto se denomina fotorrespiración. Por tanto, el que el enzima actúe como carboxilasa u oxigenasa depende de las concentraciones relativas de CO 2 y de O 2 en el interior de la célula. La fotorrespiración es perjudicial para las plantas ya que descompone materia orgánica en CO 2 y otros productos residuales, justo lo contrario de lo que se pretende con la fotosíntesis. Biología Página 18 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. 3.3. Factores que afectan al rendimiento fotosintético Existen una serie de factores que influyen en el rendimiento fotosintético: Factor Efecto Concentración de CO 2 A medida que aumenta la concentración de CO 2 aumenta la tasa fotosintética hasta llegar a un nivel; en este punto la RUBISCO se satura y la eficiencia deja de aumentar. Hasta una determinada concentración de CO 2, el aumento de concentración aumenta la tasa de fotosíntesis. Influye en la apertura de los estomas. Concentración de O 2 Influye en la fotorrespiración, cuanto menor sea la concentración de oxígeno, mayor será el rendimiento energético, ya que si hay mucho oxígeno la RUBISCO hará el proceso de fotorespiración. La oxidación de carbohidratos en los peroxisomas en presencia de luz y O 2 (sin producción de ATP ni NADPH) puede reducir en un 50% o más la eficiencia fotosintética. Si hay escasez de agua los estomas se cierran, la concentración de CO 2 se reduce Disponibilidad de y la de O 2 aumenta, por tanto disminuye el rendimiento fotosintético ya que se agua produce fotorrespiración. Temperatura Las enzimas son proteínas y por encima de la temperatura óptima se produce la desnaturalización de los enzimas, disminuyendo el rendimiento. También influye en el cierre de los estomas, Periodo de luz o Guarda una relación directa con el rendimiento fotosintético. fotoperiodo Intensidad luminosa La tasa fotosintética aumenta con intensidad luminosa hasta un cierto límite, característico de cada especie, en el que se produce la fotooxidación de los pigmentos. Longitud de onda de la luz Las plantas sólo aprovechan la luz perteneciente a un rango de longitudes de onda que corresponde a la luz visible (400-700 nm). Las longitudes de onda inferiores, como la luz ultravioleta pueden romper las moléculas orgánicas. En este vídeo observarás cómo debes interpretar las gráficas que representan la influencia de estos factores sobre la fotosíntesis: Biología Página 19 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. Durante la fotosíntesis se producen muchas reacciones enzimáticas. Al aumentar la temperatura se incrementa la intensidad fotosintética; sin embargo, las temperaturas altas pueden disminuir el rendimiento de la fotosíntesis. Imagen 13. Autor: Desconocido. Autorizado su uso educativo no comercial ¿Puedes explicar este hecho? ¿Como afecta la concentración de CO 2 a las plantas? Mira la siguiente gráfica e intenta realizar el ejercicio. No todas las plantas funcionan igual, hay plantas adaptadas a climas secos y calurosos, con mucha intensidad de luz, tales como el maíz o la caña de azúcar que presentan un crecimiento más rápido que el de otras plantas. Al ser el clima cálido y seco, estas plantas, llamadas C4, cierran los estomas para reducir la pérdida de vapor de agua, lo que implica una menor entrada de CO 2 en el interior de la planta. Las plantas C4 han desarrollado un mecanismo que les permite fijar inicialmente dióxido de carbono cuando éste presenta concentraciones muy bajas, sin estar condicionadas por la fotorrespiración y sin tener que perder agua por ello. Un grupo de estas plantas C4, las llamadas plantas CAM (de origen desértico como cactus, algunas euforbias…) fijan el CO 2 por la noche y después, durante el día y con los estomas cerrados, lo trasladan al ciclo de Calvin, en la fase oscura de la fotosíntesis. Biología Página 20 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. 4. Quimiosíntesis La quimiosíntesis es una forma de nutrición autótrofa en la que la energía necesaria para la elaboración de compuestos orgánicos se obtiene de la oxidación de ciertas sustancias del medio. Es característico de bacterias, y gracias a este proceso se reciclan los compuestos totalmente reducidos (NH3, H2S, CH4) y se cierran los ciclos de la materia en los ecosistemas. En los procesos de quimiosíntesis pueden diferenciarse dos fases: 1. En la primera se obtiene energía y poder reductor por oxidación de compuestos muy reducidos, como el metano, el ácido sulfhídrico, etcétera. 2. En la segunda fase, deforma semejante, se asimila y reduce el dióxido de carbono. ¿Cuáles son los microorganismos que realizan quimiosíntesis? Bacterias del hidrógeno: activan el hidrógeno molecular con ayuda de hidrogenasas y lo utilizan para obtener energía. Sulfobacterias:obtienen la energía por oxidación de compuestos reducidos de azufre, dando sulfato como producto final. Ferrobacterias: algunas bacterias viven en aguas ricas en compuestos de hierro ferroso, absorben estas sustancias y las oxidan a hierro férrico, que forma hidróxido férrico, muy insoluble y que precipita. Bacterias nitrificantes: oxidan compuestos reducidos del nitrógeno presentes en el suelo. Las del género Nitrosomonas oxidan el amoniaco a nitritos. Las bacterias nitrificantes, como Nitrobacter, oxidan los nitritos a nitratos. En este vídeo nos cuentan un poco más de la acción de estas bacterias. Biología Página 21 de 22 Unidad 2: La célula como unidad básica de todos los seres Tema vivos 5: La fábrica celular: cadenas de montaje. Fotosíntesis y quimiosíntesis. En este enlace puedes encontrar más información sobre la quimiosíntesis, así como ejercicios para comprobar tus conocimientos: http://www.educa.madrid.org/web/ies.sanisidro.madrid/Cienciasnaturales/2BIO/2bio_pdf/2bio_pdf13 /quimiosintesis.pdf Biología Página 22 de 22
