Función de la Molécula de Agua
La fotosíntesis se suele identificar con el proceso de fijación
de dióxido de carbono (CO2) que realizan las hojas de las
plantas, el cual conlleva la reducción de CO2 con electrones
extraídos del agua, la cual se oxida a dioxígeno (O2) y se
libera a la atmósfera como producto residual
la función del agua en la fotosíntesis es suministrar
electrones para dichas reacciónes redox, es decir, el agua
es una fuente de electrones. Puesto que la molécula de
H2O es un agente reductor muy débil, sus electrones deben
ser energetizados por los fotones de luz solar para adquirir
el potencial suficiente para reducir a las moléculas
inorgánicas de C, N y S
La energetización de los electrones del agua se
realiza gracias a la clorofila, la cual actua como
receptor y conversor de energía solar a energía
química
La mayoría de las reacciones de asimilación de C, N y
S requiere el aporte de energía ATP (adenosíntrifosfato). Por ello, la energía de los fotones
absorbidos por la clorofila se utiliza para energizar
electrones del agua y fabricar ATP a partir de fosfato
inorgánico, lo cual se conoce como fosforilación y la
cataliza la ATP sintetaza de las membranas
tilacoidales
Obtención del carbono
¿De dónde se obtiene el carbono que
constituye a las moléculas que se producen?

El carbono se puede encontrar en la naturaleza
como CO2, forma parte de la atmósfera y la
hidrosfera es un gas con una concentración de más
del 0,03% por año aproximadamente 5% de CO2 se
consume en la fotosíntesis en la medida en que el
CO2 es consumido por las plantas, también es
remplazado por medio de la respiración de los seres
vivos produciendo CO2 y vapor de agua, por la
descomposición de la materia orgánica y como
producto final de combustión del petróleo, hulla,
gasolina, etc.
Ciclo del carbono

El equilibrio en la producción y consumo de CO2 y O2
mediante la fotosíntesis hace posible la vida, el ciclo del
carbono consiste en lo siguiente, primero;




Las plantas absorben CO2 del aire a
través de la clorofila liberan
oxígeno y producen el material
nutritivo indispensable para los
seres vivos.
Un animal herbívoro se alimenta de
una planta y consume el carbono
que hay en ésta
El animal herbívoro puede ser
consumido por uno carnívoro.
Cuando ambos animales mueren,
sus restos y los de las plantas, son
descompuestos por
microorganismos que toman el
carbono y lo regresan,
nuevamente, en forma de gas, a la
atmósfera.
Fotosíntesis en plantas
acuàticas

Los seres vivos
acuáticos toman el
CO2 del agua.

Y ya estando el CO2
en la atmósfera es
reutilizado
nuevamente durante
la fotosíntesis para
reiniciar el ciclo del
carbono.
Importancia biológica de la fotosíntesis

- Durante el proceso se produce
oxígeno biatómico (el que utilizamos
para respirar)
- Se produce material orgánico a
partir de material inorgánico (fuente
de comida principal de los seres vivos,
hasta los carnívoros que precisan
alimentarse de herbívoros)

- Es el único proceso que introduce la
energía a los sistemas vivientes, es
decir, que sin las plantas no
podríamos obtener energía del sol
como recurso nutricional. De tal
manera que la fotosíntesis es un
fenómeno indispensable para
desarrollarse, reproducirse,
evolucionar y sobrevivir.

En la fotosíntesis las sustancias inorgánicas simples (CO2 ,
H2O y, por extensión, nitratos y sulfatos) se combinan
para formar compuestos orgánicos simples. Utilizando
para ello la energía de la luz.
La primera molécula orgánica que se forma en la fotosíntesis, a
partir del ciclo de Calvin, es el:
 Gliceraldehído 3-fosfato.
* Luego, esta molécula será la precursora de diferentes tipos de
moléculas orgánicas, algunas de las cuales únicamente tendrán C, H
y O, mientras que otras tendrán además N o S orgánico.

Lo más común es que dos moléculas de gliceraldehído se
unan formando una molécula de glucosa, que se suele
considerar como el producto final de la fotosíntesis.

Durante las reacciones de la fase
luminosa:

Durante las reacciones del Ciclo de
Calvin
El conjunto de procesos que tienen lugar en la
fotosíntesis vegetal se puede resumir en la siguiente
ecuación:
Cada suceso fotosintético
produce 1(NADHP+H+) y 2 ATP
El gliceraldehído fosfato producido por el ciclo de
Calvin se integra en glucosa o fructosa. Las
células vegetales usan estas sustancias para
elaborar almidón, celulosa y sacarosa; las células
animales las usan para elaborar glucógeno.
 Todas las células utilizan azúcares para la
elaboración de otros carbohidratos, lípidos y
aminoácidos.
 La oxidación del carbono fijado es la fuente de
energía del ATP en todas las células heterótrofas.



La síntesis de materia orgánica a partir de la
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.
Produce la transformación de la energía luminosa en
energía química, necesaria y utilizada por los seres
vivos



En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será
utilizado en la respiración aerobia como
oxidante La fotosíntesis fue causante del
cambio producido en la atmósfera primitiva,
que era anaerobia y reductora.
De la fotosíntesis depende también la energía
almacenada en combustibles fósiles como :
carbón, petróleo y gas natural.
El equilibrio necesario entre seres autótrofos y
heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.
Siglo XVII. Se creía que la luz estaba formada por
partículas muy pequeñas o corpúsculos que
atravesaban materiales transparentes y eran reflejadas
por los más opacos.
1670. Huygens explico que la luz no tenía naturaleza de
partícula y que estaba formada por ondas
electromagnéticas de longitud de onda muy pequeña.
1650. Albert Einstein propuso que la luz estaba
compuesta por partículas llamadas fotones.
La luz tiene propiedades explicables por el modelo
ondulatorio y por el modelo corpuscular, por lo tanto
podemos decir que la luz tiene naturaleza dual: se
comporta como onda y como partícula.
•La luz blanca se descompone en diferentes colores (color = longitud de onda)
cuando pasa por un prisma.
•La longitud de onda se define como la distancia de pico a pico (o de valle a
valle).
•La distribución de los colores en el espectro esta determinado por la longitud
de onda de cada uno de ellos. La luz visible es una pequeña parte del espectro
electromagnético. Cuanto más larga la longitud de onda de la luz visible tanto
más rojo el color. Asimismo las longitudes de onda corta están en la zona
violeta del espectro.
•Las moléculas orgánicas y los procesos
en los organismos, como la visión y la
fotosíntesis,
están
adaptados
químicamente a la radiación que tiene
mayor prevalencia en el ambiente: la luz
visible.
•La radiación emitida por el Sol llaga a la
Tierra en forma de ondas
electromagnéticas o radiaciones. La
longitud de estas ondas oscila entre 0.2
nm a varios metros.
•Solo la porción de espectro
visible que contiene los
colores rojo, anaranjado,
amarillo, azul y violeta es
utilizada por las plantas para
llevar a cabo la fotosíntesis.
PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS
•Los seres fotosintéticos captan la luz mediante
diversos pigmentos fotosensibles, entre los que
destacan la clorofila y los carotenoides.
Un pigmento es cualquier sustancia que absorba
la luz. La mayor parte solo absorbe algunas
longitudes de onda y refleja o transmite las
demás.
•Los pigmentos encontrados
en los cloroplastos pueden
absorber diversas porciones
de luz visible, lo cual se
conoce como su espectro de
absorción,
que
es
característico de cada uno
de ellos.
CLOROFILA
•La clorofila es un pigmento de color verde,
insoluble en agua pero soluble en sustancias
orgánicas (éter, alcohol, acetona) que es común a
todas las células fotosintéticas.
Las clorofilas a y b son la mas abundantes en las
plantas superiores (hierbas, matas, arbustos y
arboles).
CAROTENOS
•Los carotenos son pigmentos que están
matizados de amarillo y naranja; se
encuentran mezclados con la clorofila en
las plantas verdes y pueden absorber la
luz del espectro violeta-azul-verde.
•En ella se produce energía
química que se almacena en el que
se produce adenosin trifosfato
(ATP), fosfato de nicotinamina
adenin dinucleótido reducido
(NADPH) y oxigeno desprendido
mediante el rompimiento de la
molécula de agua.
Se lleva acabo en la grana y en la
membrana de los tilacoides de los
cloroplastos.
Cuando un fotón incide sobre la
molécula de clorofila, se lleva a cabo una
absorción de energía, provocando
cambios sobre la molécula: los
electrones de orbitas internas han
pasado a otros orbitales mas externos,
se dice que ha sido excitada.
La molécula de clorofila que ha sido
excitada pude seguir dos caminos:
1.- Puede regresar a su estado inicial de baja energía provocando que se libere
la energía que la había elevado a niveles energéticos superiores, en forma de
calor, en forma de luz roja (fluorescencia) o en ambas.
2.- El electrón que ha sido disparado a otros niveles pude encontrarse con
otras moléculas.
El fotosistema I esta formado por:
•Moléculas de clorofila a.
•Moléculas de carotenoides
•Una molécula de la variedad de
clorofila a de la forma P700
Es activado por longitud de onda larga.
El fotosistema II esta formado por:
•Moléculas de clorofila b
•Una molécula de la variedad de
clorofila a de la forma P680
Es activado por longitud de onda mas
corta que las que activan el fotosistema I.
FOSFORILACIÓN CÍLICA: Se lleva a cabo
cuando el fotosistema I es activado con
longitud de onda de 700 nm. Se siguen los
siguientes procesos:
1.- Los fotones que inciden en la molécula
de clorofila, elevan a los electrones a un
nivel energético mayor.
2.- Los electrones son transportados por
diferentes moléculas, que funcionan como
aceptores electrónicos.
3.- La energía del electrón es cedida a un
sistema fosforilante que utilizará la energía
para formar dos moléculas de ATP.
4.- El electrón regresa a la molécula de
clorofila, reiniciándose el proceso.
FOSFORILACION NO CILCLICA: Se lleva acabo cuando el fotosistema es
activado por longitud de onda de 680 a 700 nm. Se siguen los siguientes
procesos:
1.- Se rompe la molécula del agua (fotólisis del agua), liberando electrones,
protones en forma de iones de hidrógeno y oxígeno gaseoso.
2.- Los electrones son absorbidos y transformados por las unidades
fotosintéticas del fotosistema II, participando en el flujo electrónico
posterior.
3.- Los protones son absorbidos por el último aceptor de electrones el
NADP, quedando en su forma reducida NADPH.
4.- El oxígeno formado es liberado a la atmosfera por medio de los
estomas de las hojas.
5.- Como resultado del flujo electrónico, la energía es utilizada para
sintetizar ATP.
* Cuando se realiza la disociación del agua H2O  ½ O2 + 2 H+ + 2eSe expulsan dos electrones de la clorofila del centro de reacción y se
reemplazan con los dos electrones que se obtienen del rompimiento
de una molécula de agua.
* La pérdida de dos electrones del agua genera dos iones hidrógeno,
Los cuales se emplean para formar NADPH.
* A medida que se descomponen las moléculas de agua, sus
átomos de oxígeno se combinan para formar moléculas de gas
oxígeno (O2).
* En su propia respiración celular la planta puede usar
directamente el oxígeno o liberarlo hacia la atmósfera.
Descargar

Diapositiva 1