CUESTIONARIO DE FOTOSÍNTESIS
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Alumno: Mota Cordero Juan Antonio
Grupo: 2451
Lunes 18 de mayo del 2015
1.- ¿Qué aspectos históricos llevaron al descubrimiento de la fotosíntesis?
En la Antigua Grecia, el filósofo Aristóteles propuso una hipótesis que sugería que la luz solar estaba directamente relacionada con el desarrollo del color verde de las hojas de las plantas, pero esta idea no trascendió en su época, quedando relegada a un segundo plano. De hecho, no volvió a ser recuperada hasta el siglo XVII, cuando el considerado padre de la fisiología vegetal, Stephen Hales, hizo mención a la citada hipótesis aristotélica. Además de retomar este supuesto, el mismo Hales afirmó que el aire que penetraba por medio de las hojas en los vegetales, era empleado por éstos como fuente de alimento. En la década de 1770, el clérigo inglés Joseph Priestley estableció la producción de oxígeno por los vegetales reconociendo que el proceso era, de forma aparente, el inverso de la respiración animal, que consumía tal elemento químico. Fue él quien descubrió la emisión de dióxido de carbono por parte de las plantas durante los periodos de penumbra, aunque en ningún momento logró interpretar estos resultados. En el año 1778, el médico holandés Jan Ingenhousz dirigió numerosos experimentos dedicados al estudio de la producción de oxígeno por las plantas. Algunos de sus mayores logros fueron el descubrimiento de que las plantas, al igual que sucedía con los animales, viciaban el aire tanto en la luz como en la oscuridad; que cuando los vegetales eran iluminados con luz solar, la liberación de aire cargado con oxígeno excedía al que se consumía y la demostración que manifestaba que para que se produjese el desprendimiento fotosintético de oxígeno se requería de luz solar. También concluyó que la fotosíntesis no podía ser llevada a cabo en cualquier parte de la planta, como en las raíces o en las flores, sino que únicamente se realizaba en las partes verdes de ésta. Jean Senebier, ginebrino, realiza nuevos experimentos que establecen la necesidad de la luz para que se produzca la asimilación de dióxido de carbono y el desprendimiento de oxígeno. También establece, que aún en condiciones de iluminación, si no se suministra CO2, no se registra desprendimiento de oxígeno. Nicolas-Théodore de Saussure, demostraría experimentalmente que el aumento de biomasa depende de la fijación de dióxido de carbono y del agua. También realiza estudios sobre la respiración en plantas y concluye que, junto con la emisión de dióxido de carbono, hay una pérdida de agua y una generación de calor. Justus von Liebig, confirma las teorías expuestas previamente por de Saussure, matizando que si bien la fuente de carbono procede del CO 2 atmosférico, el resto de los nutrientes proviene del suelo. La denominación como clorofila de los pigmentos fotosintéticos fue acuñada por Pelletier y Caventou a comienzos del siglo XIX. Dutrochet, describe la entrada de
CO2 en la planta a través de los estomas y determina que solo las células que contienen clorofila son productoras de oxígeno. Hugo von Mohl, más tarde, asociaría la presencia dealmidón con la de clorofila y describiría la estructura de los estomas. Sachs, a su vez, relacionó la presencia de clorofila con cuerpos subcelulares que se pueden alargar y dividir. A Sachs se debe la formulación de la ecuación básica de la fotosíntesis: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 Andreas Franz Wilhelm Schimper daría el nombre de cloroplastos a los cuerpos coloreados de Sachs y describiría los aspectos básicos de su estructura, tal como se podía detectar con microscopía óptica. En 1905, Frederick Frost Blackman midió la velocidad a la que se produce la fotosíntesis en diferentes condiciones. En la década de 1920, Cornelius Bernardus van Niel propuso, tras haber estudiado a las bacterias fotosintéticas del azufre, que el oxígeno liberado en la fotosíntesis provenía del agua y no del dióxido de carbono, extrayéndose que el hidrógeno empleado para la síntesis de glucosa procedía de la fotólisis del agua que había sido absorbida por la planta.
En 1937, Robert Hill logró demostrar que los cloroplastos son capaces de producir oxígeno en ausencia de dióxido de carbono, siendo este descubrimiento uno de los primeros indicios de que la fuente de electrones en las reacciones de la fase clara de la fotosíntesis es el agua. En la década de 1940, el químico norteamericano Melvin Calvin inició sus estudios e investigaciones sobre la fotosíntesis, gracias a la aplicación del carbono 14 radioactivo detectó la secuencia de reacciones químicas generadas por las plantas al transformar dióxido de carbono gaseoso y agua en oxígeno e hidratos de carbono, lo que en la actualidad se conoce como ciclo de Calvin.
2.- ¿Qué estructuras están relacionadas con fotosíntesis; hojas, cloroplastos y pigmentos?
Los cloroplastos tienen dos membranas, una interna y una externa, que permiten que el oxígeno, el dióxido de carbono y el agua pasen a través de ellas. Los cloroplastos también contienen pigmentos, proteínas y membranas que absorben la luz solar y realizan reacciones químicas. Las células vegetales contienen 50 o más cloroplastos cada una. Durante la fotosíntesis, los cloroplastos presentes en las células vegetales
usan la clorofila para captar energía del sol. La energía, el dióxido de carbono y el agua son convertidos en azúcares que las plantas usan para llevar a cabo procesos como el crecimiento y el desarrollo. Las clorofilas a y b son los pigmentos principales del cloroplasto que absorben la luz para la fotosíntesis. Son los que le dan el color verde a las hojas. Los pigmentos secundarios, como los carotenoides, ayudan a las plantas a realizar la fotosíntesis durante las condiciones de poca luz. Los carotenoides le dan a las hojas y las frutas un color naranja y rojo en ausencia de clorofila. Las moléculas de pigmentos se juntan en los tilacoides para formar los complejos antena. Los complejos antena toman los fotones de energía lumínica y los transfiere a los fotosistemas. Los tilacoides son membranas que forman sacos aplanados dentro del cuerpo principal del cloroplasto. También son llamados membranas fotosintéticas. Estos sacos se apilan para formar los grana. Las membranas tilacoides contienen clorofila a y b. Estas también contienen proteínas usadas en las reacciones químicas de la fotosíntesis. Estas proteínas se unen a las moléculas de clorofila. La hoja es una de la partes más importantes de los vegetales puesto que es a parte de la planta que está encargada de realizar la fotosíntesis, así como la respiración y la transpiración vegetal.
3.- Describa el fotosistema I
Los procesos de absorción de luz asociados con la fotosíntesis se llevan a cabo en grandes complejos de proteínas conocidos como fotosistemas. El conocido como Fotosistema I contiene un dímero de clorofila con un pico de absorción a 700 nm, conocido como P700. El Fotosistema I hace uso de un complejo antena para recoger la energía de la luz para la segunda etapa del transporte de electrones no cíclico. Recoge electrones energéticos de la primera etapa de proceso que se alimenta a través del Fotosistema II, y utiliza la energía de la luz para potenciar aún más la energía de los electrones, hacia el logro del objetivo final de proveer energía en forma de coenzimas reducidas al ciclo de Calvin. El Fotosistema I es el complejo de energía de luz para el proceso de transporte de electrones cíclico, utilizado en algunas procariotas fotosintéticas.
El complejo de proteína que constituye el Fotosistema I contiene once polipéptidos, seis de los cuales están codificados en el núcleo, y cinco están codificados en el cloroplasto. 4.- Describa el fotosistema II
El conocido como Fotosistema II contiene el mismo tipo de clorofila a que el Fotosistema I, pero en un entorno de proteína diferente, con un pico de absorción a 680 nm. (Se designa como P680). Las proteínas de unión del FS II es mucho menor que la del FS I, unas 47.000 en comparación con 110.000. Resuena de la energía transmitida, por unas 250 clorofila-a y b en igual número. Su núcleo contiene xantofilas, pero no beta caroteno (Moore). El Fotosistema II hace uso de un complejo antena para recoger energía de la luz, para las primeras etapas del transporte de electrones no cíclico. En el proceso de transporte de electrones en la membrana tilacoidal. Es parte del proceso de la división del agua, y proporciona los electrones a la plastoquinona para su posterior transporte al complejo citocromo y luego al Fotosistema I.
5.- Describa las reacciones fase luminosa (cíclica y acíclica)
La fase luminosa, es la primera etapa de la fotosíntesis, que depende directamente de la luz para poder obtener energía química en forma de ATP y NADPH, a partir de la disociación de moléculas de agua, formando oxígeno e hidrógeno. La energía creada en esta fase, será utilizada durante la fase oscura, para de esta forma continuar con la fotosintesis. Este proceso se realiza en la cadena transportadora de e- del cloroplasto, en los complejos clorofila-proteína que se agrupan en unidades llamadas fotosistemas que están en los tilacoides (membranas internas) de los cloroplastos.
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. Están implicados ambos fotosistemas, I y II; el flujo de electrones que produce no es cíclico por lo que se produce tanto ATP como NADPH. 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.
6.- Describa las reacciones fase obscura
La fase oscura de la fotosíntesis, es un conjunto de reacciones independientes de la luz que convierten el dióxido de carbono, el oxígeno y el Hidrógeno en glucosa. Bien Estas reacciones a diferencia de las reacciones lumínicas (fase luminosa), no requieren la luz para producirse. Estas reacciones toman los productos generados de la fase luminosa (principalmente el ATP y NADPH) y realizan más procesos químicos sobre ellos. Las reacciones oscuras son dos: la fijación del carbono y el ciclo de Calvin.
El proceso fundamental de la fase oscura es la fijación reductora del C a partir del CO2, 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), 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. 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 3fosfoglicerato. 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 suf ren 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.
7.- Describa la reacción de Hill y su importancia
La fase luminosa, fase clara, o reacción de Hill es la primera etapa de la fotosíntesis.
Reacción de Hill: Una prueba de que el oxígeno liberado en la fotosíntesis proviene del agua y no del dióxido de carbono se debe a los experimentos realizados por Robín Hill (1937), quien obtuvo oxígeno al exponer cloroplastos aislados a la luz en presencia de un aceptor de electrones, el ferricianuro, pero en ausencia de CO 2 y NADP. Esto demostró que el oxígeno también se libera sin que haya reducción del CO 2, cuando se dispone de un aceptor de electrones. La ausencia de CO 2 en la mezcla confirmó que el oxígeno liberado proviene de las moléculas de agua. Además, los experimentos demostraron que el fenómeno fundamental en la fotosíntesis es la transferencia inducida por la luz, de electrones de un compuesto a otro. Es importante ya que se observó que el oxígeno liberado proviene del agua y no del dióxido de carbono.
8.- Describa las reacciones en fotosíntesis en plantas C4
Algunas plantas, descritas como plantas C4 han desarrollado una forma de reducir la fotorrespiracion y aumentar la fotosíntesis en tiempos secos. En las plantas C4, las células mesofilicas contienen una molécula de tres carbonos llamada fosfoenolpiruvato (PEP) en vez de RuBP. En las plantas C4 hay dos tipos disti ntos de células fotosintéticas: células de la vaina fascicular y células mesofilas. Las células de la vaina fasicular están organizadas en láminas fuertemente comprimidas alrededor de los fasiculos vasculares de la hoja. Entre la vaina fascicular y la superficie de la hoja están las células mesofilas, organizadas con más amplitud. El ciclo de Calvin está confinado en los cloroplastos de la vaina fasicular. Sin embargo, el ciclo va precedido de la incorporación de CO2 en compuestos orgánicos en el mesofilo. El `primer paso, llevado a cabo por la enzima PEP carboxilasa es la adición de CO2 al PEP para formar el producto de cuatro carbonos oxalacetato. Después de que la planta C4 fija el carbono del CO2, las células mesofilas exportan sus productos de cuatro carbonos a las células de la vaina fasicular a través del plasmodesma. Dentro de las células de la vaina fasicular los compuestos de cuatro carbonos liberan CO2, que es reasimilado en material orgánico por la rubisco y el ciclo de Calvin. El piruvato también es regenerado para su conversión en PEP en las células mesofilas.
BIBLIOGRAFIA
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http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3250/3380/html/32 _fases_oscura_de_la_fotosntesis.html
