Subido por alejandro guzman

Guía aprendizaje fotosintesis

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LICEO BICENTENARIO DE EXCELENCIA TÉCNICO PUENTE
ÑUBLE
UNIDAD TÉCNICO PEDAGÓGICA
Guía de aprendizaje: fotosíntesis
Objetivo: profundizar los conocimientos relacionados a la
fotosíntesis, desde lo básico a lo avanzado.
Resumen: La fotosíntesis es un proceso físico-químico por el cual
plantas, algas, bacterias fotosintéticas y algunos protistas como
diatomeas utilizan la energía de la luz solar para sintetizar
compuestos orgánicos. Se trata de un proceso fundamental para la
vida sobre la tierra y tiene un profundo impacto sobre la atmósfera y
el clima terrestres: cada año los organismos con capacidad
fotosintética convierten en carbohidratos más del 10% del dióxido
de carbono atmosférico. El conocimiento básico de este proceso es
esencial para entender las relaciones entre los seres vivos y la
atmósfera, así como el balance de la vida sobre la tierra.
¿Qué aprender sobre fotosíntesis?
Naturalmente, todo. Pero en cualquier proceso y etapa educativa,
todo no se aprende de inmediato. Quizá la verdadera novedad e
innovación en un proceso de aprendizaje consista en entender, para
empezar, de dónde salen las cosas y qué significan.
¿Por qué las hojas son verdes?
Es increíble, pero menos del 5 % de la energía que emite el sol se
utiliza en la fotosíntesis. En las plantas, el proceso de fotosíntesis se
desarrolla en los cloroplastos de las células vegetales. Este órgano
contiene el pigmento llamado clorofila (pigmento verde) que se
encarga de absorber la luz del sol. Las plantas contienen tanto
clorofila a, que absorbe principalmente luz roja y violeta, como la
clorofila b, que absorbe luz roja y azul.
Ambos tipos de clorofila reflejan la luz verde, este es el motivo de
por qué las hojas son verdes. La clorofila b y los carotenoides (otro
pigmento en los cloroplastos) son pigmentos accesorios. Los
cloroplastos, que contienen la clorofila, están en membranas
llamadas tilacoides.
La fotosíntesis: un proceso de 2 pasos
El proceso de la fotosíntesis se realiza en dos pasos, la reacción
dependiente de la luz y la reacción independiente de la luz. La
reacción dependiente de la luz (se necesita luz) se lleva a cabo en los
tilacoides y convierte la luz en energía química. La energía química
que se produce en la reacción dependiente de la luz se usa para fijar
el CO2 y reducirlo a carbohidratos, que es la reacción independiente
de la luz o ciclo de Calvin. Este ciclo se lleva a cabo en el estroma
del cloroplasto. Los productos de estas reacciones son la glucosa,
que es usado por la planta, y el oxígeno, que es liberado a la
atmosfera a través de los estomas.
La ecuación general de la fotosíntesis es:
Las plantas se diferencian por la forma que utilizan para fijar el CO2;
como resultado, se pueden clasificar las reacciones independientes de
la luz como vía C3, vía C4 y vía CAM. Las plantas C3 están adaptadas
a climas templados y las plantas C4 están adaptadas a climas cálidos
y secos. Las plantas CAM son principalmente cactus; estas abren los
estomas durante la noche para reducir la pérdida de agua por
transpiración.
Fotosíntesis fase luminosa
Los hechos que ocurren en la fase luminosa de la fotosíntesis se
pueden resumir en estos puntos:
1. Síntesis de ATP o fotofosforilación que puede ser:
o acíclica o abierta
o cíclica o cerrada
2. Síntesis de poder reductor NADPH
3. Fotolisis del agua
Los pigmentos presentes en los tilacoides de los cloroplastos se
encuentran organizados en fotosistemas (conjuntos funcionales
formados por más de 200 moléculas de pigmentos); la luz captada en
ellos por pigmentos que hacen de antena, es llevada hasta la molécula
de "clorofila diana" que es la molécula que se oxida al liberar un
electrón, que es el que irá pasando por una serie de transportadores,
en cuyo recorrido liberará la energía.
Existen dos tipos de fotosistemas, el fotosistema I (FSI), está
asociado a moléculas de clorofila que absorben a longitudes de
ondas largas (700 nm)y se conoce como P700. El fotosistema
II (FSII), está asociado a moléculas de clorofila que absorben a 680
nm. por eso se denomina P680.
La luz es recibida en el FSII por la clorofila P680 que se oxida al
liberar un electrón que asciende a un nivel superior de energía; ese
electrón es recogido por una sustancia aceptora de electrones que se
reduce, la Plastoquinona (PQ) y desde ésta va pasando a lo largo de
una cadena transportadora de electrones, entre los que están
varios citocromos (cyt b/f) y así llega hasta la plastocianina (PC) que
se los cederá a moléculas de clorofila del FSI.
En el descenso por esta cadena, con oxidación y reducción en cada
paso , el electrón va liberando la energía que tenía en exceso;
energía que se utiliza para bombear protones de hidrógeno desde el
estroma hasta el interior de los tilacoides, generando un gradiente
electroquímico de protones. Estos protones vuelven al estroma a
través de la ATP-asa y se originan moléculas de ATP.
El fotosistema II se reduce al recibir electrones procedentes de una
molécula de H2O, que también por acción de la luz, se descompone
en hidrógeno y oxígeno, en el proceso llamado fotólisis del H2O. De
este modo se puede mantener un flujo continuo de electrones
desde el agua hacia el fotosistema II y de éste al fotosistema I.
En el fotosistema I la luz produce el mismo efecto sobre la clorofila
P700, de modo que algún electrón adquiere un nivel energético
superior y abandona la molécula, es recogido por otro aceptor de
electrones, la ferredoxina y pasa por una nueva cadena de transporte
hasta llegar a una molécula de NADP+ que es reducida a NADPH,al
recibir dos electrones y un protón H+ que también procede de la
descomposición del H2O
Fotosíntesis Fase oscura
En esta fase, se va a utilizar la energía química obtenida en la fase
luminosa, en reducir CO2, Nitratos y Sulfatos y asimilar los
bioelementos C, H, y S, con el fin de sintetizar glúcidos,
aminoácidos y otras sustancias.
Las plantas obtienen el CO2 del aire a través de los estomas de sus
hojas. El proceso de reducción del carbono es cíclico y se conoce
como Ciclo de Calvin., en honor de su descubridor M. Calvin.
Descripción general del ciclo de Calvin
En las plantas, el dióxido de carbono entra al interior de las hojas a
través de unos poros llamados estomas y se difunde hacia el estroma
del cloroplasto, el sitio en el cual se producen las reacciones
del ciclo de Calvin, donde se sintetiza el azúcar. Estas reacciones
también se llaman reacciones independientes de la luz, porque la
luz no las causa directamente.
En el ciclo de Calvin, los átomos de carbono del CO2 se fijan (se
incorporan a moléculas orgánicas) y se utilizan para formar azúcares
de tres carbonos. Este proceso es estimulado por el ATP y NADPH
que provienen de las reacciones luminosas, y depende de ellos. A
diferencia de las reacciones dependientes de la luz, que ocurren en la
membrana tilacoidal, las reacciones del ciclo de Calvin ocurren en el
estroma (espacio interior de los cloroplastos).
Esta ilustración muestra que el ATP y NADPH producidos en las
reacciones dependientes de la luz se utilizan en el ciclo de Calvin
para producir azúcar.
Reacciones del ciclo de Calvin
Las reacciones del ciclo de Calvin se pueden dividir en tres etapas
principales: fijación de carbono, reducción y regeneración de la
molécula de partida.
A continuación, un esquema general del ciclo:
LA GLUCOSA es el alimento de la planta y la materia prima que
sirve para la formación de otras
sustancias que esta necesita. La glucosa, formada en los cloroplastos
de las hojas y tallos, es
transportada a todas las células de la planta en la denominada savia
elaborada, que viaja por los tallos.
La glucosa se almacena en la planta, en forma de almidón,
principalmente en tallos y raíces, para que
esta la pueda utilizar en el corto, mediano y largo plazo.
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