jose martin altamiranda
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OBEJETIVOS Comprender la importancia de la fotosíntesis dentro de la vida de los seres vivos. Entender la diferencia entre los diferentes fotosistema. Saber cuál es la importancia de los primeros organismos fotosintéticos. Entender lo importante que son los estomas en las plantas y para que se dé el proceso fotosintético FOTOSINTESIS Y RESPIRACION JUAN GABRIEL ESPITIA AMAURIS CONTRERA PAEZ JOSE MARTIN ALTAMIRANDA Bióloga: NOHEMI GENES UNIVERSIDAD DE CORDOBA FACULTAD DE MEDICINA VETERINARIA Y ZOOTECNIA PROGRAMA DE ACUICULTURA MONTERIA - CORDOBA 2010 1. ¿Cuáles son los pigmentos involucrados en la fotosíntesis? Describa en qué consiste el complejo antena y qué papel desempeña. R. Los pigmentos son sustancias que absorben luz, para que la energía lumínica pueda ser utilizada por los sistemas vivos, primero debe ser absorbida y quienes realizan esta función son los pigmentos fotosintéticos estos son: Las Clorofilas son compuestos del tipo tetrapirrol, al mismo grupo pertenecen las ficocianinas y las ficoeritrinas (pigmentos accesorios en algas azules y rojas). Constan de cuatro anillos de pirrol unidos por medio de puentes de metilo (--CH=) lo que constituye una porfirina. El tetrapirrol es el cuerpo básico de las porfirinas, dentro de las cuales se incluyen además de las clorofilas, las hemoglobinas y los citocromos. La característica cromófora de la clorofila se debe justamente al sistema de dobles enlaces conjugados generados por la unión de los anillos de pirrol mediante los grupos metino. Los pigmentos involucrados en la fotosíntesis. La clorofila a: es el pigmento involucrado directamente en la transformación de la energía lumínica en energía química. Verde azulado La clorofila b: caracteriza a los plastos de las algas verdes y de sus descendientes las plantas terrestres, esos plastos y los organismos que los portan son de color verde. También se encuentran plastos verdes en algunos grupos de protistas que han asimilado algas verdes unicelulares endosimbiontes adquiriendo así plastos secundarios. Podemos citar a las euglenas, a los cloraracniófitos y a algunos dinoflagelados. También se encuentra en algunas cianobacterias, que por ello son de color verde planta en vez de azuladas. Las clorofilas c1 y c2: son características de un extenso y diverso clado de protistas que coincide más o menos con el superfilo Chromista y que incluye grupos tan importantes como las algas pardas, las diatomeas o los haptófitos. Pero es una clorofilina a la cual le falta la cola de fitol y los átomos de hidrogeno en las posiciones 7 y 8 en el anillo IV. La clorofila d: ha sido encontrada en las algas rojas mientras que la bacterioclorofila es el pigmento típico de las bacterias fototrópicas. Los carotenoides: Los carotenoides que participan en la fotosíntesis se designan como carotenoides primarios, En estos colorantes amarillos y rojos, el sistema de dobles enlaces conjugados está formado exclusivamente por átomos de carbono, en general consisten de una cadena larga de hidrocarburo, por esto son compuestos insolubles en agua, pero sí en solventes grasos. Se dividen en Carotenos que son hidrocarburos insaturados y en Xantofilas Ficocianinas y ficoeritrinas: Estos pigmentos de color azul-verdoso y rojo-morado están limitados a las cianofíceas (algas verde-azules) y rodofíceas (algas rojas), al lado de la clorofila a y algunos carotenoides. Son compuestos emparentados con las clorofilas por ser compuestos del tipo tetrapirrol, difieren de estas en sus propiedades físicas y químicas. El complejo antena: consiste en que al momento en que una de sus moléculas se excita al captar un fotón, transfiere esa energía de excitación a otra molécula cercana por un proceso de resonancia y en una reacción en cadena esa energía llega hasta el centro activo El papel que desempeña el complejo antena es absorber fotones de luz, elevando los electrones a niveles más altos que su estado cuántico fundamental, produciendo energía y esta energía se va transportando entre diferentes moléculas de clorofila por resonancia 2. ¿Cuál es la diferencia entre el fotosistema I y el fotosistema II? R. La diferencia que hay entre el fotosistema I y el fotosistema II es que en el fotosistema I la molécula principal de clorofila la P700 por absorber la máxima longitud de onda a los 700nm es la número 1 en captar los fotones de luz solar y producir la conversión primaria de la luz en energía química (ATP Y NADPH2) en tanto que el fotosistema II la molécula de antena o centro de reacción primaria llamada P680 por absorber la máxima longitud de ondas a los 680nm es la encargada de producir la fotolisis del agua, el electrón liberado por la fotoionización de esta molécula de antena sigue un gradiente de aceptores de electrones hasta llevarlos a la plastocianina y cederlo a la P700 ionizada recuperando su estabilidad molecular, en el fotosistema II se produce la fotofosforilacion y al fotolisis del agua , el electrón liberado es aceptado por la P680 recuperando su estabilidad molecular ya que ambas moléculas de clorofila habían perdido 1 electrón por la fotoionización de ambos pigmentos, en tanto que los 2 protones H son aceptados por la coenzima NADPH2 y el O2 es liberado hacia la atmosfera. 3. ¿Que son los estomas y cuál es su importancia? ¿Cómo participan en el mecanismo fotosintético? ¿En qué tipo de plantas son más numerosos los estomas? R. Los estomas son pequeños poros de las plantas localizadas en la superficie de sus hojas. Constan de dos grandes células de guarda y oclusivas rodeadas de células acompañantes. La separación que se produce entre las dos células de guarda (que se pueden separar por el centro manteniéndose unidas por los extremos) denominada "ostiolo", regula el tamaño total del poro y por tanto, la capacidad de intercambio de gases y de pérdida de agua de la planta. La importancia de los estomas en las plantas es que permiten la entrada de dióxido de carbono y oxigeno, o la salida de estos y de vapor de agua. Cuando hay Suficiente cantidad de agua disponible para la transpiración de la planta los estomas se mantienen abiertos. Cuando oscurece y también cuando la disponibilidad de agua disminuye, los estomas pueden cerrarse, cesando así la transpiración y la captación de dióxido de carbono. Los estomas regulan esencialmente la pérdida de agua, disminuyendo el peligro de marchitamiento, pero para que las plantas puedan crecer los estomas deben abrirse permitiendo el paso del aire Los estomas ejercen su función reguladora del aire, actuando como válvulas de paso. Cuando hay luz para la fotosíntesis. Ellos son los principales participantes en la fotosíntesis ya que por ellos transcurre El intercambio gaseoso es decir al abrirse, absorben dióxido de carbono (CO2) y liberan oxigeno (O2). En el tipo de plantas C3 Porque La mayoría de las plantas conocidas se ajustan al modelo de fotosíntesis C3, que es el que se describe en los textos de fisiología como el modelo general de fotosíntesis. 4. ¿Qué diferencia existen entre las plantas C3, C4 Y CAM? Cuál de estas es más eficiente? Argumente su respuesta. R. En las plantas tipo C3, el proceso de fotosíntesis se lleva a cabo en sus 2 fases en un mismo cloroplasto de una misma célula. En el caso de las plantas tipo C4 las fases del procesos de la fotosíntesis se lleva a cabo en cloroplastos de células diferentes, es decir los cloroplastos de las células del mesófilo se encargan principalmente de la fase luminosa, mientras que los cloroplasto de la vaina perivascular se encargan principalmente de la fase oscura. En el caso de las plantas tipo CAM El ácido málico es almacenado en las vacuolas de las células vegetales provocando una disminución nocturna del valor de pH dentro de la vacuola de 6 a 4, este incremento de la acidez. Las plantas C3 la mayoría presentan una tasa fotosintética moderada desarrollan bien en climas templados. Tienen una pérdida de agua real y se fotosaturan con un 1/5 de la luz solar. Fotorrespiracion marcada. Las plantas C3 posee el ciclo de Calvin, muestran en general, una anatomía foliar con mesófilo esponjoso en el envés y mesófilo en empalizada en la haz, con tejidos epidérmicos en ambas caras y con poros estomáticos para el intercambio gaseoso Las plantas C4 casi siempre presentan alta tasa fotosintética y desarrollan bien en alta luminosidad, altas temperaturas y ambientes semiáridos. Tienen una pérdida de agua real, y realmente no se fotosaturan. Su Fotorrespiracion es mínima Las plantas C-4 se caracterizan por presentar una anatomía en corona o con vaina amilífera, que rodea los conductos o haces vasculares. Los cloroplastos de las células de la vaina son más grandes que los del mesófilo, acumulan mucho almidón y poseen pocas granas o son agánales. Las plantas CAM generalmente presentan baja tasa fotosintética desarrollan bien en ambientes áridos. Conservan el agua en forma eficaz no se logran fotosaturar. Fotorrespiracion mínima Las plantas CAM incorporan CO2 de noche, con los estomas abiertos y con el mínimo peligro de desecarse por evapotranspiración; ya que la humedad relativa es más alta y las temperaturas son más bajas. Durante el día, por el contrario, cuando la transpiración es mayor, las plantas MAC cierran los estomas, impidiendo la pérdida de agua. Las plantas C4 presentan una mayor eficiencia fotosintética que las plantas C3. Las plantas C4 tienen un mayor costo de energía que las C3. Si la concentración de CO2 es baja las plantas con metabolismo C4 son las más eficientes debido a que para fijar y reducir el CO2 lo hacen por una vía metabólica diferente a las plantas de C3 o de baja eficiencia fotosintética, las plantas de C4 fijan el CO2 a través de la Fosfoenolpirúvico carboxilasa que se encuentra en las células del Mesófilo, luego al llegar a las células de la Vaina ocurre Descarboxilación, el CO2 se dirige hacia el Estroma de las cloroplastos para que la Ribulosa 1,5 di fosfato carboxilasa trabaje en óptimas condiciones de CO2. Entonces, las plantas con metabolismo C4 son las más eficientes debido a que poseen dos mecanismos diferentes para fijar el CO2, primero lo realizan a través de la Fosfoenolpirúvico carboxilasa y luego a través de la Ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa Las plantas de tipo C4 fijan una cantidad de 50 a 80 mg de CO2 X decímetro cuadrado de superficie foliar por Hora. Por esta razón fisiológica las plantas de C4 son llamadas plantas de Alta eficiencia Fotosintética. 5. Explique cuatro factores que puedan inhibir el proceso fotosintético. R. Factores externos que influyen en el proceso fotosintético La temperatura: cada especie se encuentra adaptada a vivir en un intervalo de temperaturas. Dentro de él, 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 fotorrespiración. 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. Dentro de cada intervalo, a mayor intensidad luminosa, mayor rendimiento, hasta sobrepasar ciertos límites, en los que se sobreviene la fotooxidación 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 desenvuelven 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, ante la escasez de agua, 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 Fotorrespiracion. 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 A y la clorofila B 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. En el caso de que la longitud de onda superase los 680 nm, no actúa el fotosistema II con la consecuente reducción del rendimiento fotosintético al existir únicamente la fase luminosa cíclica. Factores internos: Se deben principalmente a la estructura de la hoja, es decir, en las hojas influye el grosor de la cutícula, la epidermis, el número de estomas y los espacios entre las células del mesófilo. Estos factores influyen directamente en la difusión del CO2 y O2 y también en la pérdida de agua. Cuando la actividad fotosintética es alta se produce mucha glucosa, la cual es almacenada como almidón en los cloroplastos, esto inhibe las reacciones fotosintéticas. 6. ¿Cuál es la importancia biológica de la fotosíntesis? R. La fotosíntesis es uno de los procesos bioquímico más importante de la Biosfera por varios motivos: 1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza mediante la fotosíntesis y luego pasara 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. 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. Podemos concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis. 7. ¿Qué relación encuentra entre la fotosíntesis y la respiración? R. Son procesos complementarios, se complementan entre sí. La fotosíntesis produce Oxígeno, necesario para que se lleve a cabo la respiración. La respiración produce Dióxido de Carbono, necesario para que se lleve a cabo la fotosíntesis. En la reacción química de la fotosíntesis, los reactivos (H2O + CO2, agua + dióxido de carbono) son los productos de la respiración, mientras que los reactivos de la respiración (C6H12O6+O2, glucosa + oxígeno) son los productos de la fotosíntesis Reacción de la fotosíntesis: Reacción de la respiración: La fotosíntesis da vida a las plantas y la respiración da vida a los seres vivos. 8. ¿Cual consideras que es la importancia generada por la aparición de los primeros organismos fotosintéticos para la aparición de los seres vivos aeróbicos en el planeta? R. Las primeras células sobre la tierra, no tenían ni fotosíntesis ni respiración aeróbica. Ellas adquirían moléculas orgánicas como fuentes de energía química y materiales de construcción, a partir de las aguas circundantes. (Las primeras moléculas orgánicas se sintetizaron aparentemente a partir de gases originados en procesos inorgánicos). Las células liberaban energía química a partir de estas moléculas mediante la fermentación, debido a que con anterioridad a la fotosíntesis no había gas oxigeno suficiente para la respiración aeróbica. Los primeros organismos fotosintéticos aparecieron luego, hace cerca de 3.3 mil millones de años. Ellos cambiaron completamente el ambiente y por tanto, el curso de la evolución. El gas oxigeno liberado a partir de la fotosíntesis fue en un principio toxico para las células. Con el paso del tiempo, sin embargo, la mayoría de las células evolucionaron en la capacidad de usar este contaminante ambiental en la respiración celular. La respiración aeróbica, que origina mucho más energía a partir de los azucares que la fermentación, Hoy la mayoría de los organismos no solo usan el gas oxigeno sino que pueden morir cuando se les priva de él. Por lo tanto la importancia que genero la evolución de estas células fue una mayor biodiversidad dando así origen a la vida vegetal y animal. 9. ¿Qué función cumplen las membranas de la mitocondria en el metabolismo energético de la célula? R. Membrana externa, que da hacia el citoplasma, y membrana interna, que da hacia la matriz o interior de la mitocondria. Su principal función es aprovechar la energía que se obtiene de los diversos nutrientes y transmitirla a una molécula capaz de almacenarla, el ATP (adenosintrifosfato). Esta energía se obtiene mediante la deshidrogenización de los combustibles. El hidrógeno sustraído es transportado a través de varias moléculas, que constituyen la cadena respiratoria, hasta el oxígeno, con el que forma agua. En el proceso de respiración se genera energía, que es acumulada por el ATP, el cual puede ser enviado a cualquier parte de la célula que necesite aporte energético; allí el ATP se descompone y la libera. 10. Algunos organismos utilizan una forma distinta a la fotosíntesis para obtener energía, estos utilizan compuestos de carbono reducidos como el dióxido de carbono. Cita algunos ejemplos de organismos quimiótrofos y sus características. R. Las plantas son organismo autótrofas por que fabrican su propio alimento este tipo de organismos entra entre los quimiótrofos y también organismos heterótrofos que son los que necesitan alimentarse de otro ser vivo como los animales y el hombre. Las algas, las bacterias y los parásitos también son organismos quimiótrofos ya se alimentan de otros organismos. BIBLIOGRAFIA http://biogeografiaenlabiologia.blogspot.com/2009/03/tarea-plantas-c3-c4-y-cam.html http://www.google.com.co/#hl=es&biw=1362&bih=562&q=EN+QUE+TIPO+DE+PLAN TAS+SON+MAS+NUMEROSOS+LOS+ESTOMAS&aq=f&aqi=&aql=&oq=&gs_rfai=& fp=26e6341586b20e89 http://www.edufuturo.com/educacion.php?c=2745 http://www.google.com.co/#hl=es&biw=1345&bih=562&q=por+que+las+plantas+c3+son +mas+compuestas&aq=f&aqi=&aql=&oq=&gs_rfai=&fp=61be8bfd3e854077 http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070822124606AACiZbv http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/fotosintesis/ http://profesores.sanvalero.net/~w0548/FSVdocumentos/Fotosintesis%20C3,C4%20y%20 CAM.pdf CONCLUSION Con esta investigación logramos concluir que la fotosíntesis es la manera en que las plantas, con clorofila, absorben la energía y la transforman en sustancias asimilables por ellas en el caso de las mismas que no sean necesarias son liberadas por medio de las hojas que, no solo, sirve como salida para las compuestos transformados después de la fotosíntesis sino que en su interior encierran el parte del proceso de transformación de los elementos como el CO2 o el H2O. La respiración celular se puede describir como el proceso en el que las plantas transforman las glucosas para producir energía. Durante este proceso el intercambio de gas y el flujo de energía son inversos al de la fotosíntesis. También nos pudimos dar cuenta de toda la importancia que juegan las plantas en el proceso fotosintético y que gracias a las plantas existe toda biodiversidad. El mundo es un lugar perfectamente estructurado cada ser presente en él está constituido de una forma tan diferente pero a la vez tan semejante lo que nos lleva a reflexionar ¿por qué?. No es un misterio que todos los seres humanos estamos relacionados de cierta forma por eso con toda certeza puedo afirmar que nuestra misión en este planeta es preservar esa unión tan importante para la estabilidad del planeta, como lo es o son, “las plantas” que durante siglos nos han venido sirviendo fielmente y a lo largo de la historia solo han recibido maltratos por nuestra partes sin pensar el gran proceso por el cual tiene que pasar una simple planta para convertirse en grandes y frondosos árboles que luego nos darán sombras y nos alimentaran. INTRODUCCIÓN La fotosíntesis es uno de los procesos metabólicos 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 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, liberando oxígeno: Los seres fotosintéticos captan la luz mediante diversos pigmentos fotosensibles, entre los que destacan por su abundancia las clorofilas y carotenos. Los cloroplastos son una de las relaciones entre La Fotosíntesis y La Respiración, pero ¿qué son la fotosíntesis y la respiración? de forma rápida diríamos que, son los mecanismo mediante los cual las plantan absorben y procesan energía. Pero también podemos decir que se trata de una serie de procesos, el resto lo pueden conocer leyendo el contenido de este trabajo que lo he elaborado basándome en una amplia bibliografía lo que le da una buenos argumentos y gran veracidad. Además podrán descubrir cuál es la importancia de los estomas en las plantas.
