ESCUELA PROFESIONAL DE ESTOMATOLOGÍA
La Fotosíntesis ASIGNATURA
:
DOCENTE
:
BIOLOGIA
Blgo. Wilmer Calderón Mundaca ALUMNOS
:
Yackelyn Peña Cordero Walter Carbajal Mirabal CICLO
: I-
20011
Chiclayo, 11 de junio del 2011
LA FOTOSINTESIS
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Chiclayo, 11 de junio del 2011
LA FOTOSINTESIS
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DEDICATORIA
Dedico este trabajo a mis padres por brindarme aquel apoyo incondicional que los convierte así en artífices de la consecución de mis metas y el el alcance de mis objetivos, en la ruidosa confusión de la vida, conservo conservo la paz paz con mi alma, alma, a pesar de la felicidad, el duro trabajo, los sueños truncados, esto es un mundo maravilloso, soy prudente, hago de todo por ser feliz.
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AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios sobre todas las cosas, agradezco a mi mismo y mientras más respiro esto me hace sentir más orgulloso de lo che soy, de mis decisiones, porque estoy seguro que cada decisión que hice me ha llevado a ser lo que soy ahora, asimismo agradezco a la docente, WILMER CALDERON MUNDACA por ser la guía durante nuestra formación profesional.
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INDICE INTRODUCCION
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MARCO TEORICO
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OBJETIVOS
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CAPITULO I :
1.- Definición de la Fotosíntesis. 1.1- Factores que condicionan la fotosíntesis 2.- Fases de la Fotosíntesis. 2.1- Fase Luminosa Cíclica. 2.2- Fase Luminosa Aciclica. 2.3 – Ciclo de Calvin. CAPITULO I I :
3.- Foto sistema 3.1 - Tipos de Foto sistemas. 3.2 – Fijación del Carbono. 4.- Fotorrespiracion 5.- Importancia de la Fotosíntesis LINKOGRAFIA :
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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 (glucosa y otros), liberando oxígeno: La energía captada en la fotosíntesis y el poder reductor adquirido en el proceso, hacen posible la reducción y la asimilación de los bioelementos necesarios, como nitrógeno y azufre, además de carbono, para formar materia viva. La radiación luminosa llega a la tierra en paquetes", conocidos como cuantos o fotosintéticos captan la luz mediante fotosensibles, entre los que destacan las clorofilas y carotenos.
forma de fotones. diversos por su
“pequeños Los seres pigmentos abundancia
Al absorber los pigmentos la luz, electrones de sus moléculas adquieren niveles energéticos superiores, cuando vuelven a su nivel inicial liberan la energía que sirve para activar una reacción química: una molécula de pigmento se oxida al perder un electrón que es recogido por otra sustancia, que se reduce. Así la clorofila puede transformar la energía luminosa en energía química. En la fotosíntesis se diferencian dos etapas, con dos tipos de reacciones:
Fase Luminosa: Fase Oscura
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MARCO TEORICO: Fotosíntesis.
La vida en la tierra esta basada e el carbono y el intercambio de energía. Todas las criaturas vivientes están hechas de moléculas complejas construidas sobre la base del átomo de carbono, el cual es capaz de unirse fuertemente con otros átomos formando moléculas largas y complejas. El carbono necesario para la construcción de estas moléculas proviene de varias fuentes. Los animales, como el ser humano, lo obtienen de la materia vegetal y animal que consumen; no obstante, la fuente primaria de carbono es el CO2 atmosférico. La energía necesaria para convertir el carbono inorgánico en carbono orgánico es la energía lumínica, que es capturada por los organismos fotosintéticos, quienes la usan para formar carbohidratos y oxigeno libre a partir de dióxido de carbono y agua. Existe solo un proceso capaz de hacer esta transformación, la fotosíntesis. La fotosíntesis es el proceso por el cual los vegetales, utilizando la energía de la luz solar, llevan a cabo una serie de reacciones químicas por las cuales se transforma el CO2 en azucares simples y además se libera O2. A continuación se puede observar la ecuación general de este proceso: 6 CO2 + 6 H2O+ luz! C6H12O6 + 6 O2
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OBJETIVOS: Conocer y aprender las etapas de el proceso bioquímico mas importante de la atmósfera, el único mecanismo del que dispone el mundo viviente para la producción de energía utilizable y responsable de la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos. La fotosíntesis: proceso por el cual plantas verdes, algas y algunas bacterias son capaces de producir su propio alimento y además liberar oxígeno al aire que antes se encontraba en el en forma de dióxido de carbono. Descubrir la importancia de la fotosíntesis y sus repercusiones no solo en la vida de las plantas sino en la de todos los seres vivos del planeta que dependen del oxígeno del aire para vivir.
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CAPITULO I
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I .-DEFINICIÓN DE LA FOTOSINTESIS : La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas verdes, las algas y algunas bacterias fabrican su propio alimento.
La fotosíntesis consiste en la transformación de la energía lumínica en química que hace que la materia inorgánica (agua y dióxido de carbono) se vuelva orgánica. Los estamos de las hojas de la plantas absorben los gases que contiene la atmósfera como el dióxido de carbono y que se combina con el agua que hay dentro de las células de la planta. Se forman almidones nutritivos para la planta y se liberan hacia el exterior el oxígeno. Los seres vivos que realizan este proceso se les llama fotoautótrofos.
Los fotoautótrofos contienen en su organismo un organelo llamado cloroplasto que es el encargado de ejecutar la fotosíntesis. En cloroplasto están las clorofilas que captan la luz del exterior y la almacenan en dos moléculas orgánicas, esta fase la llaman fase lumínica. La segunda fase, llamada fase oscura o ciclo de Calvin, ocurre en el estroma, y es donde la las dos moléculas son asimiladas al dióxido de carbono de la atmósfera y luego utilizadas para producir hidratos de carbono que más tarde será el almidón para exclusivo desarrollo, crecimiento y reproducción de la planta.
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Lo descrito anteriormente se resume con la siguiente ecuación química: Dióxido de carbono + Agua + Luz → Hidratos de carbono + Oxígeno
Concluido el proceso de la fotosíntesis, la planta utiliza el almidón producido y los combina con las sales minerales y el agua extraída de la tierra realizando una serie de reacciones químicas para más tarde formar lo que se llama la savia elaborada. Esta savia circula por toda la planta con el fin de alimentarla, también, gran parte de ella es almacenada.
La fotosíntesis es el proceso más importante para la naturaleza pues gracias a ella no sólo existen las plantas, sino que toda la vida en la Tierra. Se crean nutrientes como los carbohidratos, más tarde aminoácidos, nucleótidos, entre otros. Además, la energía solar es acumulada por la planta y al ser ésta ingerida por los seres vivos, la energía se libera, siendo ésta utilizada para mantener los procesos vitales del organismo A fin de cuenta las plantas alimentan al resto de los seres vivos, en una primera instancia a los herbívoros e indirectamente a los carnívoros.
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1.1.- FACTORES QUE CONDICIONA LA FOTOSINTESIS : La fotosíntesis está condicionada por cinco principales factores:
1.
LA LUZ :
Es necesaria para que se pueda realizar este proceso. Debe ser una luz adecuada puesto que su eficacia depende de diferentes longitudes de ondas del espectro visible. La más eficaz es el rojo- anaranjada. La luz azul es muy poco eficaz y prácticamente nula.
2.
EL AGUA :
Componente imprescindible en la reacción química de la fotosíntesis , constituye también el medio necesario para que se puedan disolver los elementos químicos del suelo que las plantas deben utilizar para construir sus tejidos.
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3.- EL DIOXIDO DE CARBONO:
Constituye el “material” que fijado con el agua, las plantas utilizan para sintetizar hidratos de carbono . Penetra en las hojas a traves de los estomas , aunque , en una proporción muy pequeña , puede proceder del bicarbonato disuelto en el agua que las plantas absorben mediantes sus raíces.
4.- LOS PIGMENTOS:
Son las sustancias que absorben la luz necesaria para producir la reacción . Entre ellos el principal es la clorofila o pigmento verde que da color a las plantas . La clorofila se encuentra mezclada con otros pigmentos , aunque al parecer en una mayor proporción ,generalmente impone su color sobre el resto que queda.
5.- LA TEMPERATURA:
Es necesaria una temperatura determinada para que pueda producirse la reacción. Se considera que la temperatura ideal para una productividad máxima se encuentra entre los 20 y los 30º C , sin embargo puede producirse entre los -0,5 ºC . Por debajo del punto de congelación no puede darse la fotosíntesis.
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2.- FASES DE LA FOTOSINTESIS: La fotosíntesis se divide en :
FASE LUMINOSA :
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 el I y el II. En la cíclica sólo el fotosistema I.
La fase luminosa acíclica se inicia con la llegada de fotones al fotosistema 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 de agua (fotolisis del agua), desprendiendo oxígeno. 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 y crean una diferencia de potencial electroquímico (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). 14
Por otro lado los fotones también inciden en el PSI; 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 NADPreductasa y se forma NADPH (fotorreducción del NADP)
En la fase luminosa cíclica sólo interviene el PSI, 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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2.1- FASE LUMINOSA CICLICA En la fase luminosa o fotoquímica cíclica interviene de forma exclusiva el fotosistema I, generándose un flujo o ciclo de electrones que en cada vuelta da lugar a síntesis de ATP. Al no intervenir el fotosistema II, no hay fotólisis del agua y, por ende, no se produce la reducción del NADP+ ni se desprende oxígeno. Únicamente se obtiene ATP. El objetivo que tiene la fase cíclica tratada es el de subsanar el déficit de ATP obtenido en la fase acíclica para poder afrontar la fase oscura posterior. Cuando se ilumina con luz de longitud de onda superior a 680 nm (lo que se llama rojo lejano) sólo se produce el proceso cíclico. Al incidir los fotones sobre el fotosistema I, la clorofila P700 libera los electrones que llegan a la ferredoxina, la cual los cede a un citocromo bf y éste a la plastoquinona (PQ), que capta dos protones y pasa a (PQH2). La plastoquinona reducida cede los dos electrones al citocromo bf, seguidamente a la plastocianina y de vuelta al fotosistema I. Este flujo de electrones produce una diferencia de potencial en el tilacoide que hace que entren protones al interior. Posteriormente saldrán al estroma por la ATP-sintetasa fosforilando ADP en ATP. De forma que únicamente se producirá ATP en esta fase. Sirve para compensar el hecho de que en la fotofosforilación acíclica no se genera suficiente ATP para la fase oscura.
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2.2- FASE LUMINOSA ACICLICA : La fase luminosa acíclica se inicia con la llegada de fotones al fotosistema 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 de agua (fotolisis del agua), desprendiendo oxígeno. 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 y crean una diferencia de potencial electroquímico (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).
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FASE OSCURA (CICLO DE CALVIN) :
La fase oscura de la fotosíntesis son un conjunto de reacciones independientes de la luz (mal llamadas reacciones oscuras porque pueden ocurrir tanto de día como de noche, mas se llaman así por la marginación fotogénica ya que se desarrolla dentro de las células de las hojas y no en la superficie celular de las mismas) que convierten el dióxido de carbono y otros compuestos en glucosa. Estas reacciones, a diferencia de las reacciones lumínicas (fase luminosa o fase clara), no requieren la luz para producirse (de ahí el nombre de reacciones oscuras). Estas reacciones toman los productos 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.
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2.3- CICLO CALVIN El ciclo de Calvin (también conocido como ciclo de CalvinBenson o fase de fijación del CO 2 de la fotosíntesis) consiste en una serie de procesos bioquímicos que se realizan en el estroma de los cloroplastos de los organismos fotosintéticos. Fueron descubiertos por Melvin Calvin y Andy Bensonde la Universidad de California Berkeley mediante el empleo de isotopos radiactivos de carbono. Durante la fase luminosa de la fotosíntesis, la energía lumínica ha sido almacenada en moléculas orgánicas sencillas e inestables ( ATP), que aportarán energía para realizar el proceso y poder reductor, es decir, la capacidad de donar electrones (reducir ) a otra molécula (dinucleótido de nicotinamida y adenina fosfato o NADPH+H+). En general, los compuestos bioquímicos más reducidos (es decir, los que tienen mayor cantidad electrones) almacenan más energía que los oxidados (con menos electrones) y son, por tanto, capaces de generar más trabajo (por ejemplo, aportar la energía necesaria para generar ATP en la fosforilacion oxidativa). En el ciclo de Calvin se integran y convierten moléculas inorgánicas de dióxido de carbono en moléculas orgánicas sencillas a partir de las cuales se formará el resto de los compuestos bioquímicos que constituyen los seres vivos. Este proceso también se puede, por tanto, denominar como de asimilación del carbono.
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La primera enzima que interviene en el ciclo y que fija el CO2 atmosférico uniéndolo a una molécula orgánica (ribulosa-1,5bifosfato) se denomina RUBISCO (por las siglas de Ribulosa bisfosfato carboxilasa-oxigenasa). Para un total de 6 moléculas de CO 2 fijado, la estequiometria final del ciclo de Calvin se puede resumir en la ecuación: 6CO2 + 12NADPH + 18 ATP → C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 17 Pi
Esta ecuación representa la formación de una molécula de azúcarfosfato de 6 átomos de carbono (hexosa) a partir de 6 moléculas de CO2
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CAPITULO II
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3.- FOTOSISTEMAS Los fotosistemas son los centros donde se agrupan los pigmentos fotosintéticos, como la clorofila, entre otros. Estas moléculas son capaces de captar la energía luminosa procedente del Sol. Un ejemplo es la fotosíntesis, que utiliza la luz visible blanca, que es una mezcla de varias longitudes de onda.
Existen dos tipos de fotosistemas:
El Fotosistema I ( F I ), rico en clorofila a. El Fotosistema II ( F II ), rico en clorofila b.
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3.1- TIPOS DE FOTOSISTEMAS: Foto sistema I y Foto sistema II :
El fotosistema I (PSI) y el fotosistema II (PSII) son los encargados de captar la luz y de emplear su energía para impulsar el transporte de electrones a través de una cadena de aceptores. El complejo antena de dichos fotosistemas atrapa fotones de la luz, elevando los electrones a niveles más altos que su estado cuántico fundamental, y esta energía se va transportando entre diferentes moléculas declorofila por resonancia, hasta que en el centro del fotosistema II se produce la fotólisis del agua, rompiéndola en medio, originando O, 2 protones (H+) y dos electrones. El oxígeno se unirá con el sobrante de otra molécula de agua, para crear oxígeno atmosférico (O2); los protones translocados al interior del tilacoide contribuyen a crear un gradiente electroquímico, que será utilizado por la ATPasa, y los electrones repondrán la carencia electrónica de la clorofila original.
Existen otros dos complejos de proteínas que no están unidos a clorofilas en las membranas de los tilacoides: el complejo del citocromo b6f y el complejo de la ATPsintetasa o ATPasa.
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El citocromo es un intermediario en el transporte de electrones entre el fotosistema II y el fotosistema I, capaz de crear un gradiente de energía química que será empleado por el complejo ATP sintasa para generar ATP, en un proceso llamado fotofosforilación. La función del fotosistema II está asociada a la descomposición (fotolisis) de las moléculas de agua (H 2O) en 2 protones (H +) y O2. Los dos electrones que procedían de los átomos de hidrógeno de la molécula de agua son captados por el llamado centro de reacción del fotosistema II (P680), elevados a un nivel energético superior por la energía que proporciona la luz, captada por el fotosistema II y una serie de proteínas asociadas a clorofilas y otros pigmentos fotosintéticos (carotenoides) llamadas complejos antena. Desde el nivel energético más alto el electrón puede ir "descendiendo" (como el agua almacenada en una presa) hacia estados energéticos más bajos a través de una cadena transportadora de electrones en la que participan una molécula denominada plastoquinona, el complejo del citocromo y una proteína denominada plastocianina.
Durante este camino parte de la energía del electrón es destinada (por mediación del citocromo b6f) a crear un gradiente de energía a través de las membranas de los tilacoides que será empleado para la síntesis de ATP por la ATP sintetasa.
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3.2- FIJACION DEL CARBONO La fijación del carbono es el primer paso de las reacciones oscuras. El carbono proveniente del CO2este es "fijado" dentro de un gran carbohidrato. Tres pueden ser los caminos (procesos) que existen para que este tipo de reacción ocurra: Fijación del carbono C 3 (la más común), fijación del carbono C4, y CAM. La fijación del carbono C 3 ocurre como el primer paso del ciclo de Calvin en todas las plantas. La enzima rubisco cataliza la reacción entre la ribulosa-1,5bisfosfato (una pentosa, es decir un monosacárido de 5C) con el CO2, para crear 1 molécula de 6 carbonos, que es inestable y se separara en 2 moléculas de fosfoglicerato que contienen 3 átomos de carbono cada una.
En las plantas C4, el dióxido de carbono, en vez de ingresar inmediatamente al ciclo de Calvin, reacciona con el fosfoenolpiruvato por acción de la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa originando oxalacetato, que es convertido posteriormente en malato.
El malato es llevado a las células de la vaina, en donde es descarboxilado, produciendo el CO2 necesario para el ciclo de Calvin, además de piruvato.
Las plantas CAM realizan un proceso similar; se da en las crasuláceas que, como adaptación a ambientes desérticos; estas plantas cierran sus estomas de día y por tanto no podría captar CO2para realizar la fotosíntesis; lo absorben por la noche, cuando los estomas se abren y lo incorporan, como en las plantas 4 al fosfoenolpiruvato que
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acaba transformándose en malato. El malato suministra, durante el día, el CO2 necesario para el ciclo de Calvin.
4- FOTORRESPIRACION La fotorrespiración es un proceso que ocurre en el mesófilo de la hoja, en presencia de luz, y en donde la concentración de O2 es alta. Se realiza en plantas C 3 (especialmente en época de verano en donde la planta aumenta la frecuencia con la que cierra sus estomas para evitar pérdida de H2O). El cloroplasto absorbe O2, que es catalizado junto con la ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP) por la enzimaRuBisCO; transformándola así en ácido glicólico o glicolato. El glicolato es traspasado al peroxisoma(saco membranoso que contiene enzimas) y con la acción de O2, son catalizados por la enzima oxidasa, transformando por una parte en peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) y en glioxilato, el que incorpora nitrógeno por transaminación y forma el aminoácido glicina. Dos de estos aminoácidos son llevados a la mitocondria donde finalmente se logran tres compuestos: serina, amoníaco y CO2. Los gases CO2 y amoniaco se liberan. La serina regresa al peroxisoma en donde es transformada en glicerato, éste es llevado al cloroplasto en dónde, mediante el gasto de una molécula de ATP, se reintegra al ciclo de Calvin como 3fosfoglicerato. CONCLUSIONES:
La fotorrespiración produce gasto de RuBP y CO2; es un proceso de gasto energético pero permite recuperar 3 moléculas de carbono en los 3-fosfoglicerato. Se pierde un átomo de carbono en el CO2 liberado.
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5.-IMPORTANCIA
DE
LA
FOTOSINTESIS
La fotosíntesis es te el proceso bioquímico más importante de la biósfera por varios motivos: 1. La síntesis de materia orgánica a partir de la materia 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. Se puede concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis.
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ANEXOS LA FOTOSINTESIS
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FASE LUMINOSA
FASE OSCURA :
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CICLO DE CALVIN
FASE LUMINOSA ACICLICA :
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FASE LUMINOSA CICLICA :
FOTOSISTEMA I:
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FOTOSISTEMA II :
FOTORRESPIRACION :
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LINKOGRAFIA : http://www.agropecstar.com/portal/doctos/clima%20y %20agua.htm http://www.arrakis.es/~lluengo/nutricion.html http://www.cci.org.co/Manual%20del %20Exportador/tendencias_internac/tendencias_int12.htm http://www.corpoica.org.co/sitiocorpoica/planes/labranza/tex to/labranza.PDF+curso+basico+agricultura+clima+calido&hl =es&ie=UTF-8 http://www.fao.org/DOCREP/V5290S/v5290s53.htm#TopOf Page http://www.fao.org/WAICENT/FAOINFO/AGRICULT/AGA/A GAP/FRG/AGROFOR1/Siavosh6.htm http://www.fertica.com http://www.fertilizar.org.ar/articulos/Importancia%20del %20fosforo%20organico%20del%20suelo.htm Enciclopedia Lumina, NORMA; Edición 2001. http://www.mirat.net/fertilizantes/nutricion/alimentplanta.htm http://www./Cultivos%20Transgénicos%20Introducción %20y%20Guia%20a%20Recursos.htm
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