El cloroplasto es el organelo de mayor importancia a nivel celular para el proceso de la fotosíntesis y el el se destacan dos regiones: los tilacoides o estructuras membranosas en los cuales se lleva a cabo la primera etapa de la fotosintesis y el estroma o cavidad central, donde se realiza la segunda parte.
Pigmentos del cloroplasto
La clorofila a absorbe luz de colores rojo y azul,
reflejando principalmente el verde de la
luz visible. Además existen pigmentos accesorios como clorofila b, clorofila c, y captan luz de colores ligeramente
diferentes de los que capta la clorofila a,
otros son los diferentes carotenoides (que captan luz de las gamas verde-azuladas, y reflejan la luz roja, naranja y
amarilla).
En
la fotosíntesis, para sintetizar una molécula de glucosa se necesita una fuente
de carbono que es el CO2. El carbono de esta molécula se reduce.
Según sea la naturaleza de la molécula que le cede electrones al CO2 diferenciamos:
Fotosíntesis
oxigénica, en la que la fuente de e- es
el H2O. Se combina el CO2 con los hidrógenos que
proceden del H2O; ésta al perder sus hidrógenos liberará O2.
La realizan vegetales eucariotas (excepto hongos) y cianobacterias.
Fotosíntesis
anoxigénica, en la que la fuente de e- es un
compuesto reducido (H2S) distinto del agua (no se libera O2)
y que realizan determinados tipos de bacterias, puesto que la mayoría son
heterótrofas.
La fotosíntesis se realiza en dos
etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de
la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son
independientes de la luz.
La velocidad de la primera etapa,
llamada reacción lumínica , aumenta con la intensidad
luminosa (dentro de ciertos límites), pero no con la temperatura, en
ella transformamos la energía luminosa de la luz en energía química en forma de
ATP y poder reductor, NADPH.
La clorofila capta la luz solar, y
provoca el rompimiento de la molécula de agua (H 2 O), separando el hidrógeno (H)
del oxígeno (O); es decir, el enlace químico que mantiene unidos al hidrógeno y
al oxígeno de la molécula de agua, se rompe por efecto de la luz.
El proceso genera oxígeno gaseoso que
se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas
especiales llamadas ATP . En consecuencia, cada vez que la
luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso descrito.
La fase
luminosa, fase clara, fase fotoquímica o reacción
de Hill es la primera etapa o
fase de la fotosíntesis, que depende directamente de la luz o energía lumínica
para poder obtener energía química en forma de ATP y NADPH, a partir de la disociación de moléculas de agua, formando oxígeno e hidrógeno.
Se diferencian etapas en esta fase como
son:
a.
Fotólisis del agua
b.
Síntesis del poder
reductor NADPH
c.
Síntesis de energía
en forma de ATP
La energía creada en esta fase, será utilizada durante la fase oscura, para de esta forma
continuar con la fotosíntesis. 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.
Existen dos tipos de fotosistemas y funcionan gracias a los
pigmentos que son los que se encargan de captar la luz, como las
clorofilas a y b, o los carotenoides, los cuales absorben diferentes longitudes de onda, formando así tanto
al fotosistema I, como al fotosistema II
El esquema muestra el proceso de la fase luminosa partiendo de la fotólisis del H2O hasta la obtención de energía como ATP
FASE
OSCURA
En la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad , la velocidad aumenta con la
temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa,
ocurre en el estroma de los cloroplastos, es donde se utilizan esos productos obtenidos
en la fase lumínica para la reducción del CO2
En esta fase, el hidrógeno formado en
la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO 2 ) presente en el aire, dando como
resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos ; es decir, compuestos cuyas
moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Dicho proceso se desencadena gracias a
una energía almacenada en moléculas de ATP que da como resultado el
carbohidrato llamado glucosa (C 6 H I2 O 6 ) , un tipo de
compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho.
Después de la formación de glucosa,
ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que dan lugar a la formación
de almidón y varios carbohidratos más.
A partir de estos productos, la planta
elabora lípidos y proteínas necesarios
para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.
Cada uno de estos procesos no requiere
de la participación de luz ni de la clorofila, y por ende se realiza durante el
día y la noche. Por ejemplo, el almidón producido se mezcla con el agua
presente en las hojas y es absorbido por unos tubitos minúsculos que existen en
el tallo de la planta y, a través de éstos, es transportado hasta la raíz donde
se almacena. Este almidón es utilizado para fabricar celulosa , el principal constituyente de la
madera.
El resultado final, y el más
trascendental, es que la planta guarda en su interior la energía que proviene
del Sol. Esta condición es la razón de la existencia del mundo vegetal
porque constituye la base energética de los demás seres vivientes.
Por una parte, las plantas son para los
animales fuente de alimentación, y, por otra, mantienen constante la cantidad
necesaria de oxígeno en la atmósfera permitiendo que los seres vivos puedan
obtener así la energía necesaria para sus actividades.
Si los químicos lograran reproducir la
fotosíntesis por medios artificiales, se abriría la posibilidad de capturar
energía solar a gran escala. En la actualidad se trabaja mucho en este tipo de
investigación. Todavía no se ha logrado sintetizar una molécula artificial que
se mantenga polarizada durante un tiempo suficiente para reaccionar de forma
útil con otras moléculas, pero las perspectivas son prometedoras.
La fase oscura consta de dos reacciones
llamadas fijación del carbono y ciclo de calvin
Seis vueltas del ciclo,
con la introducción de seis átomos de carbono, son necesarios para producir un
azúcar de seis carbonos, tal como la glucosa. La ecuación general para la
producción de una molécula de glucosa es:
6CO2 +
12NADPH + 12H+ + 18ATP —> C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP +
18Pi + 6H2O
En el ciclo de Calvin se
utilizan seis moléculas de CO2 las
cuales son utilizadas para generar una molécula de glucosa.
ACTIVIDAD
1.REPRESENTA GRÁFICAMENTE:
A. EL CLOROPLASTO Y SU ESTRUCTURA
B: LA FASE LUMINOSA
C. EL CICLO DE CALVIN
2. ELABORA UN MAPA CONCEPTUAL DONDE EXPRESES LAS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS QUE DIFERENCIAN CADA UNA DE LAS FASES DE LA FOTOSÍNTESIS
3. CONSULTA SOBRE LA IMPORTANCIA QUE TIENE LA FOTOSÍNTESIS PARA LA EXISTENCIA DE VIDA EN LA TIERRA
NOTA: LOS INVITO A VER VIDEOS Y A LEER LA INFORMACIÓN SOBRE ESTE PROCESO PARA PARTICIPAR EN LA PRÓXIMA CLASE YA QUE GIRA EN TORNO AL TEMA.
POR OTRA PARTE COMO PRODUCTO ESPERADA PARA EL TERCER PERIODO PUEDES TRABAJAR REPRESENTANDO CREATIVAMENTE LOS TEMAS DE PERIODOS II Y III COMO SON: EVOLUCION , CADENAS TRÓFICAS, FOTOSÍNTESIS, PRINCIPIOS TERMODINAMICOS EN LOS ECOSISTEMAS O USO DE MICROORGANISMOS EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA. HAY LIBERTAD PARA ESCOGER LOS TEMAS Y LA FORMA DE PRESENTARLOS YA SEA CON MAQUETAS, EXPERIMENTOS, MODELOS REPRESENTATIVOS ETC, SINEMBARGO DEBES AVISAR QUE ESCOGES A MAS TARDAR EL VIERNES 16 DE SEPTIEMBRE.
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