¿Qué es la fotosíntesis y cómo funciona?

Photosynthesi- Si dividimos la palabra en dos partes, es decir, Foto significa Luz y síntesis significa composición. En otras palabras, es el proceso utilizado por las plantas y otros organismos para convertir la energía de la luz del sol en energía química que se puede utilizar para alimentar las actividades del organismo.

La imagen muestra que en la fotosíntesis, el dióxido de carbono, el agua y la luz solar son absorbidos por las plantas y el oxígeno sale a la atmósfera para mantener estable el porcentaje de oxígeno en la atmósfera.

Los organismos fotosintéticos son fotótrofos (estos capturan la luz), lo que significa que pueden sintetizar los alimentos directamente a partir del dióxido de carbono y el agua utilizando la energía de la luz. El dióxido de carbono se convierte en azúcares en un proceso llamado fijación de carbono.

Fijacion de carbon
En esta reacción tiene lugar una reacción redox. En el que el dióxido de carbono se convierte en carbohidratos.
La ecuación general para la fotosíntesis es por lo tanto:
2n CO2 + 2n DH2 + fotones → 2 (CH2O) n + 2n DO
Dióxido de carbono + donador de electrones + energía luminosa → carbohidrato + donador de electrones oxidados. (Más explicado en Light Independent Reaction).

La fotosíntesis ocurre en dos etapas. En la primera etapa, las reacciones dependientes de la luz o las reacciones de la luz capturan la energía de la luz y la usan para producir las moléculas de almacenamiento de energía ATP (tiosulfato de adenosina) y NADPH. Durante la segunda etapa, las reacciones independientes de la luz utilizan estos productos para capturar y reducir el dióxido de carbono.
La mayoría de los organismos que utilizan la fotosíntesis para producir oxígeno usan luz visible para hacerlo, aunque al menos tres usan radiación infrarroja.

Antes de pasar por las reacciones de Luz y las reacciones de Luz Independiente, quiero que los lectores revisen el diagrama de Cloroplasto.

Reacciones de luz: –
En las reacciones a la luz, una molécula del pigmento clorofila absorbe un fotón y pierde un electrón. Este electrón se pasa a una forma modificada de clorofila llamada feofitina, que pasa el electrón a una molécula de quinone, lo que permite el inicio de un flujo de electrones por una cadena de transporte de electrones que conduce a la reducción final de NADP (fosfato de dinucleótido de adenida de nicotinamida) a NADPH . Además, esto crea un gradiente de protones a través de la membrana del cloroplasto; su disipación es utilizada por la ATP sintasa para la síntesis concomitante de ATP. La molécula de clorofila recupera el electrón perdido de una molécula de agua a través de un proceso llamado fotólisis, que libera una molécula de dioxígeno (O2). La ecuación general para las reacciones dependientes de la luz en las condiciones de flujo de electrones no cíclicos en plantas verdes es:

2 H2O + 2 NADP + + 3 ADP + 3 Pi + luz → 2 NADPH + 2 H + + 3 ATP + O2

Reacciones independientes ligeras (ciclo de Calvin): –
En las reacciones independientes de la luz (u “oscuras”), la enzima RuBisCO captura CO2 de la atmósfera y en un proceso que requiere el NADPH recién formado, llamado Ciclo Calvin-Benson, libera azúcares de tres carbonos, que luego se combinan para formar sacarosa y almidón. La ecuación general para las reacciones independientes de la luz en plantas verdes es:

3 CO2 + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H + → C3H6O3-fosfato + 9 ADP + 8 Pi + 6 NADP + + 3 H2O

Descripción general del ciclo de Calvin y la fijación de carbono
Para ser más específicos, la fijación de carbono produce un producto intermedio, que luego se convierte en los productos finales de carbohidratos. Los esqueletos de carbono producidos por la fotosíntesis se usan de manera variada para formar otros compuestos orgánicos, como el material de construcción celulosa, como precursores de la biosíntesis de lípidos y aminoácidos, o como combustible en la respiración celular. Esto último ocurre no solo en las plantas sino también en los animales cuando la energía de las plantas pasa a través de una cadena alimentaria.

La fijación o reducción del dióxido de carbono es un proceso en el que el dióxido de carbono se combina con un azúcar de cinco carbonos, 1,5-bisfosfato de ribulosa (RuBP), para producir dos moléculas de un compuesto de tres carbonos, el glicerato 3-fosfato (GP) , también conocido como 3-fosfoglicerato (PGA). GP, en presencia de ATP y NADPH de las etapas dependientes de la luz, se reduce a gliceraldehído 3-fosfato (G3P). Este producto también se conoce como 3-fosfogluceraldehído (PGAL) o incluso como fosfato triosa. Triose es un azúcar de 3 carbonos (ver carbohidratos). La mayoría (5 de 6 moléculas) del G3P producido se usa para regenerar RuBP para que el proceso pueda continuar (ver el ciclo de Calvin-Benson). La 1 de cada 6 moléculas de los fosfatos triose no “reciclados” a menudo se condensan para formar fosfatos de hexosa, que finalmente producen sacarosa, almidón y celulosa. Los azúcares producidos durante el metabolismo del carbono producen esqueletos de carbono que pueden usarse para otras reacciones metabólicas como la producción de aminoácidos y lípidos.

El mecanismo de reacción dependiente de la luz y reacción independiente de la luz se muestra en esta imagen.

El resultado final, es decir, los azúcares que se forman después de estas reacciones se pasan a las plantas como alimento para ellas.

El proceso general se lleva a cabo en cuatro etapas:

1. Transferencia de energía en antena clorofila (membranas tilacoides)
2. Transferencia de electrones en reacciones fotoquímicas (membranas tilacoides)
3. Cadena de transporte de electrones y síntesis de ATP (membranas tilacoides)
4. Fijación de carbono y exportación de productos estables a planta

* Toda la información está tomada de Wikipedia y Google.

VERSIÓN CORTA: La fotosíntesis (del griego φώτο- [foto-] , “luz” y σύνθεσις [síntesis] , “unir”, “composición”) es un proceso utilizado por las plantas y otros organismos para convertir la energía luminosa capturada de el sol en energía química que puede usarse para alimentar las actividades del organismo. La fotosíntesis ocurre en plantas, algas y muchas especies de bacterias, pero no en las arqueas.

OK, ahora la versión muy muy larga (explicación en profundidad total)

¿Qué es la fotosíntesis?

La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas, algunas bacterias y algunos protistas utilizan la energía de la luz solar para producir azúcar, que la respiración celular convierte en ATP, el “combustible” utilizado por todos los seres vivos. La conversión de la energía solar inutilizable en energía química utilizable está asociada con las acciones del pigmento verde clorofila. La mayoría de las veces, el proceso fotosintético utiliza agua y libera el oxígeno que absolutamente debemos tener para mantenernos vivos. ¡Oh sí, también necesitamos la comida!
Podemos escribir la reacción general de este proceso como:

6H2O + 6CO2 ———-> C6H12O6 + 6O2

La mayoría de nosotros no hablamos química, por lo que la ecuación química anterior se traduce como:
seis moléculas de agua más seis moléculas de dióxido de carbono producen una molécula de azúcar más seis moléculas de oxígeno
Diagrama de una planta típica, que muestra las entradas y salidas del proceso fotosintético.

Hojas y estructura de la hoja :

Las plantas son los únicos organismos fotosintéticos que tienen hojas (y no todas las plantas tienen hojas). Una hoja puede verse como un colector solar repleto de células fotosintéticas.
Las materias primas de la fotosíntesis, el agua y el dióxido de carbono, ingresan a las células de la hoja, y los productos de la fotosíntesis, el azúcar y el oxígeno, salen de la hoja.
Sección transversal de una hoja, que muestra las características anatómicas importantes para el estudio de la fotosíntesis: estoma, célula protectora, células mesofílicas y venas.

El agua ingresa a la raíz y se transporta hasta las hojas a través de células vegetales especializadas conocidas como xilema (se pronuncia zigh-lem). Las plantas terrestres deben protegerse contra la desecación (desecación) y, por lo tanto, han evolucionado estructuras especializadas conocidas como estomas para permitir que el gas ingrese y salga de la hoja. El dióxido de carbono no puede pasar a través de la capa cerosa protectora que cubre la hoja (cutícula), pero puede ingresar a la hoja a través de una abertura (el estoma; plural = estomas; griego para agujero) flanqueada por dos celdas de protección. Del mismo modo, el oxígeno producido durante la fotosíntesis solo puede pasar de la hoja a través de los estomas abiertos. Desafortunadamente para la planta, mientras estos gases se mueven entre el interior y el exterior de la hoja, también se pierde una gran cantidad de agua. Los álamos, por ejemplo, perderán 100 galones de agua por hora durante los días calurosos del desierto. El dióxido de carbono ingresa a los autótrofos unicelulares y acuáticos a través de estructuras no especializadas.
Estoma de hoja de guisante, Vicea sp. (SEM x3,520).

La naturaleza de la luz:

La luz blanca se separa en los diferentes colores (= longitudes de onda) de la luz al pasarla a través de un prisma. La longitud de onda se define como la distancia de pico a pico (o de canal a canal). La energía de es inversamente proporcional a la longitud de onda: las longitudes de onda más largas tienen menos energía que las más cortas.
Longitud de onda y otros aspectos de la naturaleza ondulatoria de la luz.

El orden de los colores está determinado por la longitud de onda de la luz. La luz visible es una pequeña parte del espectro electromagnético. Cuanto más larga sea la longitud de onda de la luz visible, más rojo será el color. Del mismo modo, las longitudes de onda más cortas están hacia el lado violeta del espectro. Las longitudes de onda más largas que las rojas se denominan infrarrojas, mientras que las más cortas que las violetas son ultravioletas.
El espectro electromagnético.

La luz se comporta como una onda y una partícula. Las propiedades de onda de la luz incluyen la curvatura de la trayectoria de la onda al pasar de un material (medio) a otro (es decir, el prisma, el arco iris, el lápiz en un vaso de agua, etc.). Las propiedades de las partículas se demuestran por el efecto fotoeléctrico. El zinc expuesto a la luz ultravioleta se carga positivamente porque la energía de la luz fuerza a los electrones del zinc. Estos electrones pueden crear una corriente eléctrica. El sodio, el potasio y el selenio tienen longitudes de onda críticas en el rango de luz visible. La longitud de onda crítica es la longitud de onda máxima de la luz (visible o invisible) que crea un efecto fotoeléctrico.

Clorofila y pigmentos accesorios:

Un pigmento es cualquier sustancia que absorbe la luz. El color del pigmento proviene de las longitudes de onda de la luz reflejada (en otras palabras, las no absorbidas). La clorofila , el pigmento verde común a todas las células fotosintéticas, absorbe todas las longitudes de onda de la luz visible, excepto el verde, que refleja para ser detectado por nuestros ojos. Los pigmentos negros absorben todas las longitudes de onda que los golpean. Los pigmentos blancos / colores más claros reflejan toda o casi toda la energía que los golpea. Los pigmentos tienen sus propios espectros de absorción característicos, el patrón de absorción de un pigmento dado.
Absorción y transmisión de diferentes longitudes de onda de luz por un hipotético pigmento.

La clorofila es una molécula compleja. Se producen varias modificaciones de la clorofila entre las plantas y otros organismos fotosintéticos. Todos los organismos fotosintéticos (plantas, ciertos protistanos, proclorobacterias y cianobacterias) tienen clorofila a. Los pigmentos accesorios absorben energía que la clorofila a no absorbe. Los pigmentos accesorios incluyen clorofila b (también c, d y e en algas y protistanos), xantofilas y carotenoides (como el betacaroteno). La clorofila a absorbe su energía de las longitudes de onda violeta-azul y naranja rojizo-roja, y poco de las longitudes de onda intermedias (verde-amarillo-naranja).
Modelo molecular de clorofila.
Modelo molecular del caroteno.

Los carotenoides y la clorofila b absorben parte de la energía en la longitud de onda verde. ¿Por qué no tanto en las longitudes de onda naranja y amarilla? Ambas clorofilas también absorben en el extremo rojo anaranjado del espectro (con longitudes de onda más largas y menor energía). Los orígenes de los organismos fotosintéticos en el mar pueden explicar esto. Las longitudes de onda más cortas (con más energía) no penetran mucho menos de 5 metros de profundidad en el agua de mar. La capacidad de absorber algo de energía de las longitudes de onda más largas (por lo tanto, más penetrantes) podría haber sido una ventaja para las algas fotosintéticas tempranas que no podían estar en la zona superior (fotica) del mar todo el tiempo.
La estructura molecular de las clorofilas.

El espectro de acción de la fotosíntesis es la efectividad relativa de diferentes longitudes de onda de luz en la generación de electrones. Si un pigmento absorbe energía de la luz, ocurrirá una de tres cosas. La energía se disipa como calor. La energía puede emitirse inmediatamente como una longitud de onda más larga, un fenómeno conocido como fluorescencia. La energía puede desencadenar una reacción química, como en la fotosíntesis. La clorofila solo desencadena una reacción química cuando se asocia con proteínas incrustadas en una membrana (como en un cloroplasto) o los pliegues de membrana que se encuentran en los procariotas fotosintéticos como las cianobacterias y las proclorobacterias.
Espectro de absorción de varios pigmentos vegetales (izquierda) y espectro de acción de elodea (derecha), una planta de acuario común utilizada en experimentos de laboratorio sobre fotosíntesis

La estructura del cloroplasto y las membranas fotosintéticas :

Los tilacoides son la unidad estructural de la fotosíntesis. Tanto los procariotas como los eucariotas fotosintéticos tienen estos sacos / vesículas aplanados que contienen productos químicos fotosintéticos. Solo los eucariotas tienen cloroplastos con una membrana circundante.
Los tilacoides se apilan como panqueques en pilas conocidas colectivamente como grana. Las áreas entre grana se denominan estroma. Mientras que la mitocondria tiene dos sistemas de membrana, el cloroplasto tiene tres, formando tres compartimentos.
Estructura de un cloroplasto.

Etapas de la fotosíntesis:

La fotosíntesis es un proceso de dos etapas. El primer proceso es el proceso dependiente de la luz (reacciones de luz), requiere la energía directa de la luz para producir moléculas transportadoras de energía que se utilizan en el segundo proceso. El proceso independiente de la luz (o reacciones oscuras) ocurre cuando los productos de la reacción de la luz se utilizan para formar enlaces covalentes CC de carbohidratos. Las reacciones oscuras generalmente pueden ocurrir en la oscuridad, si los portadores de energía del proceso de luz están presentes. La evidencia reciente sugiere que una enzima principal de la reacción oscura es indirectamente estimulada por la luz, por lo que el término reacción oscura es algo inapropiado. Las reacciones de luz ocurren en la grana y las reacciones de oscuridad tienen lugar en el estroma de los cloroplastos.
Descripción general de los dos pasos en el proceso de fotosíntesis.

Reacciones de luz :

En los procesos dependientes de la luz (reacciones de luz), la luz golpea a la clorofila a de tal manera que excita los electrones a un estado de mayor energía. En una serie de reacciones, la energía se convierte (a lo largo de un proceso de transporte de electrones) en ATP y NADPH. El agua se divide en el proceso, liberando oxígeno como un subproducto de la reacción. El ATP y el NADPH se utilizan para hacer enlaces CC en el proceso independiente de la luz (reacciones oscuras).
En el proceso independiente de la luz, el dióxido de carbono de la atmósfera (o el agua para organismos acuáticos / marinos) se captura y modifica mediante la adición de hidrógeno para formar carbohidratos (la fórmula general de los carbohidratos es [CH2O] n). La incorporación de dióxido de carbono en compuestos orgánicos se conoce como fijación de carbono. La energía para esto proviene de la primera fase del proceso fotosintético. Los sistemas vivos no pueden utilizar directamente la energía de la luz, pero pueden, a través de una complicada serie de reacciones, convertirla en energía de enlace CC que puede liberarse mediante la glucólisis y otros procesos metabólicos.
Los fotosistemas son arreglos de clorofila y otros pigmentos empaquetados en tilacoides. Muchos procariotas tienen solo un fotosistema, Photosystem II (tan numerado porque, aunque probablemente fue el primero en evolucionar, fue el segundo descubierto). Los eucariotas tienen Photosystem II más Photosystem I. Photosystem I usa clorofila a, en la forma denominada P700. Photosystem II utiliza una forma de clorofila conocida como P680. Ambas formas “activas” de clorofila tienen una función en la fotosíntesis debido a su asociación con proteínas en la membrana tilacoidea.
Acción de un fotosistema.

La fotofosforilación es el proceso de convertir la energía de un electrón excitado por la luz en el enlace pirofosfato de una molécula de ADP. Esto ocurre cuando los electrones del agua son excitados por la luz en presencia de P680. La transferencia de energía es similar al transporte de electrones quimiosmóticos que ocurre en las mitocondrias. La energía de la luz provoca la eliminación de un electrón de una molécula de P680 que forma parte del Photosystem II. El P680 requiere un electrón, que se toma de una molécula de agua, descomponiendo el agua en iones H + e iones O-2. Estos iones O-2 se combinan para formar el O2 diatómico que se libera. El electrón se “impulsa” a un estado de mayor energía y se une a un aceptor de electrones primario, que comienza una serie de reacciones redox, pasando el electrón a través de una serie de portadores de electrones, y finalmente lo une a una molécula en el fotosistema I. La luz actúa sobre una molécula de P700 en el fotosistema I, lo que hace que un electrón sea “impulsado” a un potencial aún mayor. El electrón está unido a un aceptor de electrones primario diferente (que es una molécula diferente de la asociada con Photosystem II). El electrón pasa nuevamente a través de una serie de reacciones redox, y finalmente se une a NADP + y H + para formar NADPH, un portador de energía necesario en la reacción independiente de la luz. El electrón del Photosystem II reemplaza al electrón excitado en la molécula P700. Por lo tanto, hay un flujo continuo de electrones desde el agua a NADPH. Esta energía se utiliza en la fijación de carbono. El flujo de electrones cíclicos ocurre en algunos eucariotas y bacterias fotosintéticas primitivas. No se produce NADPH, solo ATP. Esto ocurre cuando las células pueden requerir ATP adicional, o cuando no hay NADP + para reducir a NADPH. En Photosystem II, el bombeo de iones H en el tilacoide y la conversión de ADP + P en ATP es impulsada por gradientes de electrones establecidos en la membrana del tilacoide.
Fotofosforilación no cíclica (arriba) y fotofosforilación cíclica (abajo). Estos procesos se conocen mejor como las reacciones de luz.

Los diagramas anteriores presentan la vista “antigua” de la fotofosforilación. Ahora sabemos dónde ocurre el proceso en el cloroplasto, y podemos vincularlo con la síntesis quimiosmótica de ATP.
Quimiosmosis, ya que opera en fotofosforilación dentro de un cloroplasto.

Las halobacterias, que crecen en agua extremadamente salada, son aerobios facultativos, pueden crecer cuando no hay oxígeno. Los pigmentos morados, conocidos como retinianos (un pigmento que también se encuentra en el ojo humano) actúan de manera similar a la clorofila. El complejo de proteínas retinianas y de membrana se conoce como bacteriorrodopsina, que genera electrones que establecen un gradiente de protones que alimenta una bomba ADP-ATP, generando ATP a partir de la luz solar sin clorofila. Esto apoya la teoría de que los procesos quimiosmóticos son universales en su capacidad de generar ATP.

Reacción oscura

Las reacciones de fijación de carbono también se conocen como las reacciones oscuras (o reacciones independientes de la luz). El dióxido de carbono ingresa a los autótrofos unicelulares y acuáticos a través de estructuras no especializadas, que se difunden en las células. Las plantas terrestres deben protegerse contra la desecación (desecación) y, por lo tanto, las estructuras especializadas desarrolladas conocidas como estomatato permiten que el gas ingrese y salga de la hoja. El ciclo de Calvin ocurre en el estroma de los cloroplastos (¿dónde ocurriría en un procariota?). El dióxido de carbono es capturado por el químico ribulosa bifosfato (RuBP). RuBP es un químico 5-C. Seis moléculas de dióxido de carbono entran en el ciclo de Calvin, y finalmente producen una molécula de glucosa. Las reacciones en este proceso fueron elaboradas por Melvin Calvin (que se muestra a continuación).
Ernest Orlando Lawrence, Laboratorio Nacional de Berkeley.

Una de las nuevas áreas, cultivadas tanto en Donner como en el Old Radiation Laboratory, fue el estudio de compuestos orgánicos marcados con carbono-14. Melvin Calvin se hizo cargo de este trabajo al final de la guerra con el fin de proporcionar materias primas para las investigaciones de John Lawrence y para su propio estudio de la fotosíntesis. Utilizando carbono-14, disponible en muchos reactores de Hanford, y las nuevas técnicas de intercambio iónico, cromatografía en papel y radioautografía, Calvin y sus muchos asociados mapearon el camino completo del carbono en la fotosíntesis. El logro le trajo el premio Nobel de química en 1961. (La información anterior fue extraída del texto de la edición de otoño de 1981 de la revista LBL News.) Título de la cita: LBL News, Vol.6, No.3, otoño de 1981 Melvin Calvin mostró con algunos de los aparatos que utilizó para estudiar el papel del carbono en la fotosíntesis “.
Los primeros pasos en el ciclo de Calvin.

El primer producto estable del ciclo de Calvin es el fosfoglicerato (PGA), un químico 3-C. La energía de los portadores de ATP y NADPHenergía generada por los fotosistemas se usa para unir fosfatos (fosforilar) al PGA. Eventualmente, hay 12 moléculas de fosfato de glicerraldehído (también conocido como fosfogliceraldehído o PGAL, un 3-C), dos de las cuales se eliminan del ciclo para producir glucosa. Las moléculas PGAL restantes son convertidas por la energía ATP para reformar las moléculas 6RuBP, y así comenzar el ciclo nuevamente. Recuerde la complejidad de la vida, cada reacción en este proceso, como en el Ciclo de Kreb, es catalizada por una enzima específica de reacción diferente.

Camino C-4:

Algunas plantas han desarrollado un paso preliminar para el ciclo de Calvin (que también se conoce como vía C-3), este paso del preámbulo se conoce como C-4. Si bien la mayoría de la fijación de C comienza con RuBP, C-4 comienza con una nueva molécula, fosfoenolpiruvato (PEP), un químico 3-C que se convierte en ácido oxaloacético (OAA, un químico 4-C) cuando el dióxido de carbono se combina con PEP . El OAA se convierte en ácido málico y luego se transporta desde las células de las células de la filosofía a la célula de la envoltura del haz, donde el OAA se descompone en PEP más dióxido de carbono. El dióxido de carbono luego ingresa al Ciclo de Calvin, y la PEP regresa a la célula mesofílica. Los azúcares resultantes ahora están adyacentes a las venas de las hojas y pueden transportarse fácilmente por toda la planta.
La fotosíntesis C-4 implica la separación de la fijación de carbono y la síntesis de carbohidratos en el espacio y el tiempo.

La captura de dióxido de carbono por PEP está mediada por la enzima PEP carboxilasa, que tiene una mayor afinidad por el dióxido de carbono que la RuBP carboxilasa Cuando los niveles de dióxido de carbono disminuyen por debajo del umbral de RuBP carboxilasa, RuBP se cataliza con oxígeno en lugar de dióxido de carbono. El producto de esa reacción forma ácido glicólico, un químico que puede descomponerse por fotorrespiración, sin producir NADH ni ATP, desmantelando el ciclo de Calvin. Las plantas C-4, que a menudo crecen muy juntas, han tenido que adaptarse a niveles reducidos de dióxido de carbono al aumentar artificialmente la concentración de dióxido de carbono en ciertas células para evitar la fotorrespiración. Las plantas C-4 evolucionaron en los trópicos y están adaptadas a temperaturas más altas que las plantas C-3 que se encuentran en latitudes más altas. Las plantas C-4 comunes incluyen hierba de cangrejo, maíz y caña de azúcar. Tenga en cuenta que el OAA y el ácido málico también tienen funciones en otros procesos, por lo que los productos químicos habrían estado presentes en todas las plantas, lo que lleva a los científicos a plantear la hipótesis de que los mecanismos C-4 evolucionaron varias veces de forma independiente en respuesta a una condición ambiental similar, un tipo de evolución conocida como evolución convergente.
Fotorespiración

Podemos ver diferencias anatómicas entre las hojas C3 y C4.
Anatomía de la hoja de una planta C3 (arriba) y C4 (abajo).

El ciclo del carbono :

Las plantas pueden verse como sumideros de carbono, eliminando dióxido de carbono de la atmósfera y los océanos fijándolo en productos químicos orgánicos. Las plantas también producen algo de dióxido de carbono por su respiración, pero esto es utilizado rápidamente por la fotosíntesis. Las plantas también convierten la energía de la luz en energía química de los enlaces covalentes CC. Los animales son productores de dióxido de carbono que obtienen su energía de los carbohidratos y otros químicos producidos por las plantas mediante el proceso de fotosíntesis.
El equilibrio entre la eliminación de dióxido de carbono vegetal y la generación de dióxido de carbono animal se iguala también por la formación de carbonatos en los océanos. Esto elimina el exceso de dióxido de carbono del aire y el agua (los cuales están en equilibrio con respecto al dióxido de carbono). Los combustibles fósiles, como el petróleo y el carbón, así como los combustibles más recientes, como la turba y la madera, generan dióxido de carbono cuando se queman. Los combustibles fósiles se forman en última instancia por procesos orgánicos y representan también un tremendo sumidero de carbono. La actividad humana ha aumentado considerablemente la concentración de dióxido de carbono en el aire. Este aumento ha llevado al calentamiento global, un aumento de las temperaturas en todo el mundo, el efecto invernadero. El aumento de dióxido de carbono y otros contaminantes en el aire también ha provocado lluvia ácida, donde el agua cae a través del aire contaminado y se combina químicamente con dióxido de carbono, óxidos nitrosos y óxidos de azufre, produciendo precipitaciones con un pH tan bajo como 4. Esto da como resultado peces mata y cambia el pH del suelo, lo que puede alterar la vegetación natural y los usos de la tierra. El problema del calentamiento global puede llevar al derretimiento de los casquetes polares en Groenlandia y la Antártida, elevando el nivel del mar hasta 120 metros. Los cambios en el nivel del mar y la temperatura afectarían los cambios climáticos, alterando los cinturones de producción de granos y los patrones de lluvia.

Fuente: FOTOSÍNTESIS

Joshua Engel da un excelente bosquejo de cómo funciona la fotosíntesis. Voy a desarrollar algunos de los detalles de los ciclos dependientes de la luz e independientes de la luz (Calvin). Le sugiero que lea su respuesta a esta pregunta antes que la mía si no está familiarizado con los conceptos básicos de la fotosíntesis.

En plantas y algas, los cloroplastos son los orgánulos para la fotosíntesis. Esto es lo que parecen:

(de http://micro.magnet.fsu.edu/cell …)

Dentro de la membrana interna hay un área semi-fluida llamada estroma. Dentro del estroma y conectado a las membranas hay estructuras llamadas tilacoides, todas formadas por las mismas bicapas de fosfolípidos de las que está hecha la membrana celular. Una pila de tilacoides se llama granum.

Reacciones dependientes de la luz

Hay una imagen de la membrana tilacoidea a continuación. Parece complicado, pero solo hay unas pocas partes que realmente importan a menos que esté haciendo un estudio en profundidad de la base molecular de la fotosíntesis.

Aquí pueden ocurrir dos procesos diferentes: fotofosforilación cíclica y fotofosforilación no cíclica. De estos, el tipo no cíclico es mucho más interesante, y es el que generalmente se enseña como estándar en las aulas. Si quieres saber sobre el tipo cíclico, no dudes en preguntarme sobre eso en otro lugar.

Piensa en cosas de izquierda a derecha. En el extremo izquierdo hay un complejo de proteínas llamado Photosystem II (abreviado PSII). PSII y su compañero, Photosystem I (PSI), ambos contienen clorofila y otros pigmentos en sus centros de reacción para capturar la luz del sol.

Entonces, esto es lo que sucede: un fotón del sol golpea a la PSII y desprende algunos electrones muy excitados del centro de reacción. La energía del fotón también permite que un complejo de división de agua en PSII divida el agua en dos iones de hidrógeno, dos electrones de alta energía y una molécula de oxígeno, la última de las cuales se descarta. Los electrones del agua reemplazan a los que se desprenden de la PSII.

Mientras tanto, los electrones excitados pasan a través de una cadena de transporte de proteínas (plastoquinona, citocromo b6f y plastocianina arriba). En cada etapa, pierden parte de su energía, que el citocromo utiliza para empujar los iones de hidrógeno que se encuentran fuera del tilacoide hacia el interior. Esto establece un gradiente de iones de hidrógeno, ya que la concentración se vuelve mayor en el exterior.

Mientras tanto, los iones de hidrógeno de la división del agua se mueven con el gradiente a través de la proteína ATP sintasa (la naranja grande), lo que la alimenta. La ATP sintasa agrega un fosfato a una molécula llamada adenosida difosfato (ADP), convirtiéndola en adenosina trifosfato (ATP), la “moneda” energética básica de la vida. Y dado que estos iones de hidrógeno terminan en el exterior, los electrones en la cadena de transporte los pueden hacer retroceder.

Ahora volvamos a nuestros electrones. La energía de estos electrones se ha agotado en su mayoría, por lo que llegan, cansados ​​y hambrientos, a la PSI. Y que suerte! La PSI es alcanzada por otro fotón, lo que les da más energía a los electrones. Pasan a través de algunos intermedios de proteínas más, luego son recogidos, junto con un ion de hidrógeno, por la molécula de nicotinamida adenina dinucleótido fosfato o NADP +. (¡Gracias a Dios que hay un acrónimo, porque es bastante bocado!) NADP + se convierte en NADPH, que transporta el hidrógeno y los electrones, junto con su energía, a las reacciones independientes de la luz.

La reacción neta de las reacciones dependientes de la luz es:
2H2O + 2NADP + + 3ADP + 3Pi → O2 + 2NADPH + 3ATP

Reacciones independientes de la luz

Así que ahora tenemos un montón de NADPH en el estroma; ¿Cómo tomamos la energía y la convertimos en azúcares para el almacenamiento a largo plazo?

La solución es el ciclo de Calvin:

La razón por la cual el ciclo de Calvin y las vías relacionadas se llaman reacciones independientes de la luz es que no necesitan luz para ocurrir. El ciclo de Calvin se basa en la enzima RuBisCo, que es quizás la mayor evidencia contra el diseño inteligente porque es muy ineficiente. En particular, se supone que RuBisCo toma dióxido de carbono y lo une a una molécula llamada ribulosa 1,5-bifosfato, pero a veces, en lugar de tomar dióxido de carbono, toma una molécula de oxígeno. Ups

De todos modos, comencemos desde el principio. Tenemos cinco de una molécula de 3 carbonos llamada 3-fosfoglicerato (PGA). A través de una serie de reacciones complicadas que usan el ATP y el NADPH producidos en las reacciones dependientes de la luz, estas cinco moléculas de 3 carbonos se convierten en tres moléculas de 5 carbonos, el mencionado ribulosa 1,5-bifosfato. Luego, RuBisCo fija tres moléculas de dióxido de carbono en las tres moléculas de ribulosa 1,5-bifosfato. Esto forma tres moléculas de 6 carbonos, que se dividen inmediatamente para formar seis PGA. Uno de estos PGA deja la reacción como producto. Esto significa que quedan cinco PGA y estamos de vuelta donde comenzamos. (¡Por eso se llama ciclo!)

El PGA que dejó el ciclo generalmente se convierte en 3-fosfato de gliceraldehído (PGAL), que se puede reorganizar y combinar para formar moléculas como la glucosa, que es el producto final de la fotosíntesis. Finalmente, se necesitan dos PGAL para formar una molécula de glucosa.

Ahora, mira la ecuación de la fotosíntesis nuevamente:

¡Todo aquí tiene mucho sentido! Para obtener suficiente NADPH para formar una molécula de glucosa (azúcar), necesitamos seis moléculas de agua. También necesitábamos tres moléculas de dióxido de carbono para formar una PGAL, y dos PGAL para formar una glucosa, para un total de seis moléculas de dióxido de carbono para formar una glucosa. Y seis oxígenos se liberan a través de este proceso.

La fotosíntesis puede ser mucho más complicada que esto. Por supuesto, lo simplifiqué mucho; Las vías bioquímicas involucradas son mucho más complejas. Además, el método que describí aquí es el mecanismo más común para la fotosíntesis en plantas, llamado C3. Hay otros dos mecanismos comunes, llamados C4 y metabolismo del ácido crasuláceo (CAM), el último de los cuales se encuentra con mayor frecuencia en las suculentas. Estos son interesantes por derecho propio como adaptaciones evolutivas a tensiones particulares, aunque no son tan diferentes. Si quieres saber más sobre ellos, pregúntame en otra pregunta.

¿Qué es la fotosíntesis?

La palabra fotosíntesis se puede separar para formar dos palabras más pequeñas:

“Foto” que significa luz

“Síntesis” que significa armar

Las plantas necesitan alimento, pero no tienen que esperar a las personas o animales para mantenerlos. La mayoría de las plantas pueden hacer su propia comida cuando la necesitan. Esto se hace con luz y el proceso se llama fotosíntesis.

La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas producen su propia comida. Agregaremos más detalles a esta definición después de aclarar algunas cosas, como verá a continuación.

Para hacer que las plantas alimenticias necesiten:

• dióxido de carbono
• agua
• luz de sol

Echemos un vistazo a cómo las plantas las recolectan.

• El dióxido de carbono del aire pasa a través de pequeños poros (agujeros) en las hojas. Estos poros se llaman estomas.
• El agua es absorbida por las raíces y pasa a través de los vasos del tallo hacia las hojas.
• La luz solar es absorbida por un químico verde en las hojas.
• El proceso de la fotosíntesis

La fotosíntesis tiene lugar en las hojas de las plantas. Las hojas están formadas por células muy pequeñas. Dentro de estas células hay pequeñas estructuras llamadas cloroplastos . Cada cloroplasto contiene un químico verde llamado clorofila que le da a las hojas su color verde.

• La clorofila absorbe la energía del sol.
• Es esta energía la que se utiliza para dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.
• El oxígeno se libera de las hojas a la atmósfera.
• El hidrógeno y el dióxido de carbono se usan para formar glucosa o alimento para las plantas.

Parte de la glucosa se usa para proporcionar energía para el crecimiento y desarrollo de las plantas, mientras que el resto se almacena en hojas, raíces o frutos para su uso posterior por las plantas.

Aquí está el proceso en mayor detalle:

La fotosíntesis ocurre en dos etapas comúnmente conocidas como reacciones dependientes de la luz y el ciclo de Calvin.

Reacciones dependientes de la luz

Las reacciones dependientes de la luz ocurren en la membrana tilacoide de los cloroplastos y tienen lugar solo cuando hay luz disponible. Durante estas reacciones, la energía de la luz se convierte en energía química.

• La clorofila y otros pigmentos absorben energía de la luz solar. Esta energía se transfiere a los fotosistemas responsables de la fotosíntesis.
• El agua se usa para proporcionar electrones e iones de hidrógeno, pero también produce oxígeno. ¿Recuerdas lo que le sucede al oxígeno?
• Los electrones y los iones de hidrógeno se utilizan para crear ATP y NADPH. El ATP es una molécula de almacenamiento de energía. NADPH es una molécula transportadora / donante de electrones. Tanto ATP como NADPH se utilizarán en la siguiente etapa de la fotosíntesis.

Los detalles sobre el flujo de electrones a través de Photosystem II, complejo b6-f, Photosystem I y NADP reductasa no se han incluido aquí, pero se pueden encontrar en El proceso de la fotosíntesis en plantas.

El ciclo de Calvin

Las reacciones del ciclo de Calvin ocurren en el estroma de los cloroplastos. Aunque estas reacciones pueden tener lugar sin luz, el proceso requiere ATP y NADPH que se crearon utilizando luz en la primera etapa. El dióxido de carbono y la energía del ATP junto con el NADPH se usan para formar glucosa.

Se pueden encontrar más detalles sobre la formación de azúcares en el Proceso de fotosíntesis en plantas.

¿Qué has aprendido hasta ahora?

Usted ya sabe que las plantas necesitan dióxido de carbono, agua y luz solar para producir sus alimentos. También sabe que la comida que producen se llama glucosa. Además de la glucosa, las plantas también producen oxígeno. Esta información se puede escribir en una ecuación de palabras como se muestra a continuación.

La siguiente ecuación es la misma que la anterior, pero muestra la fórmula química para dióxido de carbono, agua, glucosa y oxígeno.

Ahora volvamos a la definición … Anteriormente aprendiste que la fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas hacen su propia comida. Ahora que sabemos qué plantas necesitan para producir alimentos, podemos agregar esa información como se muestra a continuación.

La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas producen sus propios alimentos utilizando dióxido de carbono, agua y luz solar.

• ¿Por qué es importante la fotosíntesis?

La fotosíntesis es importante porque proporciona dos cosas principales:

• comida
• oxígeno

Parte de la glucosa que producen las plantas durante la fotosíntesis se almacena en frutas y raíces. Es por eso que podemos comer zanahorias, papas, manzanas, sandías y todos los demás. Estos alimentos proporcionan energía para humanos y animales.

El oxígeno que se produce durante la fotosíntesis se libera a la atmósfera. Este oxígeno es lo que respiramos y no podemos vivir sin él.

Si bien es importante que la fotosíntesis proporcione alimentos y oxígeno, su impacto en nuestra vida diaria es mucho más extenso. La fotosíntesis es tan esencial para la vida en la tierra que la mayoría de los organismos vivos, incluidos los humanos, no pueden sobrevivir sin ella.

Toda nuestra energía para el crecimiento, el desarrollo y la actividad física proviene del consumo de alimentos de plantas y animales. Los animales obtienen energía al comer plantas. Las plantas obtienen energía de la glucosa producida durante la fotosíntesis.

Nuestras principales fuentes de energía, como el gas natural, el carbón y el petróleo, se produjeron hace millones de años a partir de los restos de plantas y animales muertos que, según sabemos, obtuvieron su energía de la fotosíntesis.

La fotosíntesis también es responsable de equilibrar los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en la atmósfera. Las plantas absorben dióxido de carbono del aire y liberan oxígeno durante el proceso de fotosíntesis.

Fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas, algunas bacterias y algunos protistas utilizan la energía de la luz solar para producir glucosa a partir de dióxido de carbono y agua. Esta glucosa se puede convertir en piruvato que libera adenosina trifosfato (ATP) mediante la respiración celular. El oxígeno también se forma.

La fotosíntesis puede resumirse con la palabra ecuación:

dióxido de carbono + agua

glucosa + oxígeno

La conversión de la energía solar utilizable en energía química está asociada con la acción del pigmento verde clorofila.

La clorofila es una molécula compleja. Se producen varias modificaciones de la clorofila entre las plantas y otros organismos fotosintéticos. Todos los organismos fotosintéticos tienen clorofila a. Los pigmentos accesorios absorben energía que la clorofila a no absorbe. Los pigmentos accesorios incluyen clorofila b (también c, d y e en algas y protistanos), xantofilas y carotenoides (como el betacaroteno). La clorofila a absorbe su energía de las longitudes de onda azul violeta y rojo anaranjado rojizo, y poco de las longitudes de onda intermedias (verde-amarillo-naranja).

Clorofila – haga clic en la imagen para abrir

Todas las clorofilas tienen:

• una cola de hidrocarburo soluble en lípidos (C20H39 -)
• una cabeza plana hidrofílica con un ion de magnesio en su centro; diferentes clorofilas tienen diferentes grupos laterales en la cabeza

La cola y la cabeza están unidas por un enlace éster.

Hojas y estructura foliar

Las plantas son los únicos organismos fotosintéticos que tienen hojas (y no todas las plantas tienen hojas). Una hoja puede verse como un colector solar repleto de células fotosintéticas.

Las materias primas de la fotosíntesis, el agua y el dióxido de carbono, ingresan a las células de la hoja, y los productos de la fotosíntesis, el azúcar y el oxígeno, salen de la hoja.

El agua ingresa a la raíz y se transporta hasta las hojas a través de células vegetales especializadas conocidas como vasos de xilema. Las plantas terrestres deben protegerse contra la desecación, por lo que han evolucionado estructuras especializadas conocidas como estomas para permitir que el gas entre y salga de la hoja. El dióxido de carbono no puede pasar a través de la capa cerosa protectora que cubre la hoja ( cutícula ), pero puede ingresar a la hoja a través del estoma (el singular de los estomas), flanqueado por dos células de protección. Del mismo modo, el oxígeno producido durante la fotosíntesis solo puede pasar de la hoja a través de los estomas abiertos. Desafortunadamente para la planta, mientras estos gases se mueven entre el interior y el exterior de la hoja, también se pierde una gran cantidad de agua. Los álamos, por ejemplo, perderán 100 galones (aproximadamente 450 dm3) de agua por hora durante los días calurosos del desierto.

La estructura del cloroplasto y las membranas fotosintéticas.

El tilacoide es la unidad estructural de la fotosíntesis. Tanto los procariotas como los eucariotas fotosintéticos tienen estos sacos / vesículas aplanados que contienen productos químicos fotosintéticos. Solo los eucariotas tienen cloroplastos con una membrana circundante.

Los tilacoides se apilan como panqueques en pilas conocidas colectivamente como grana. Las áreas entre grana se denominan estroma. Mientras que la mitocondria tiene dos sistemas de membrana, el cloroplasto tiene tres, formando tres compartimentos.

Estructura de un cloroplasto

Etapas de la fotosíntesis.

Cuando la clorofila a absorbe la energía de la luz, un electrón gana energía y se “excita”. El electrón excitado se transfiere a otra molécula (llamada aceptor de electrones primario). La molécula de clorofila se oxida (pérdida de electrones) y tiene una carga positiva. La fotoactivación de la clorofila a produce la división de las moléculas de agua y la transferencia de energía al ATP y reduce el fosfato de dinucleótido de adenina y nicotinamida (NADP).

Las reacciones químicas involucradas incluyen:

• reacciones de condensación: responsables de la división de las moléculas de agua, incluida la fosforilación (la adición de un grupo fosfato a un compuesto orgánico)
• reacciones de oxidación / reducción (redox) que implican transferencia de electrones

La fotosíntesis es un proceso de dos etapas.

Las reacciones dependientes de la luz , una serie de reacciones dependientes de la luz que se producen en el grana , y requieren la energía directa de la luz para formar moléculas transportadoras de energía que se utilizan en el segundo proceso:

• la energía de la luz queda atrapada por la clorofila para producir ATP (fotofosforilación)
• Al mismo tiempo, el agua se divide en oxígeno, iones de hidrógeno y electrones libres: 2H2O 4H + + O2 + 4e- (fotólisis)
• los electrones luego reaccionan con una molécula transportadora nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADP), cambiándola de su estado oxidado (NADP +) a su estado reducido (NADPH): NADP + + 2e- + 2H + NADPH + H +

Las reacciones independientes de la luz , una serie de reacciones independientes de la luz que ocurren en el estroma de los cloroplastos, cuando los productos de la reacción de la luz, ATP y NADPH, se usan para producir carbohidratos a partir del dióxido de carbono (reducción); inicialmente se forma el gliceraldehído 3-fosfato (una molécula de 3 átomos de carbono).

Las reacciones dependientes de la luz.

Cuando la energía de la luz es absorbida por una molécula de clorofila, sus electrones ganan energía y se mueven a niveles de energía más altos en la molécula (fotoexcitación). La energía suficiente ioniza la molécula, y el electrón se ‘libera’ dejando un ion clorofila cargado positivamente. Esto se llama fotoionización.

En cloroplastos completos, cada molécula de clorofila está asociada con un aceptor de electrones y un donador de electrones . Estas tres moléculas constituyen el núcleo de un fotosistema . Dos electrones de una molécula de clorofila fotoionizada se transfieren al aceptor de electrones. El ion clorofila cargado positivamente toma un par de electrones de un donante de electrones vecino como el agua.

El efecto de la luz sobre la clorofila.

Un sistema de transferencia de electrones (una serie de reacciones químicas) transporta los dos electrones hacia adelante y atrás a través de la membrana tilacoidea. La energía para impulsar estos procesos proviene de dos fotosistemas:

• Fotosistema II (PSII) (P680)
• Fotosistema I (PSI) (P700)

Puede parecer confuso, pero la PSII ocurre antes que la PSI. Se nombra porque fue el segundo que se descubrió y, por lo tanto, se llamó segundo.

Los cambios de energía que acompañan a los dos conjuntos de cambios hacen una forma de Z cuando se dibuja. Esta es la razón por la cual el proceso de transferencia de electrones a veces se llama esquema Z. La clave del esquema es que se libera suficiente energía durante la transferencia de electrones para permitir que se produzca ATP a partir de ADP y fosfato.

Síntesis de ATP a partir de ADP

Una reacción de condensación ha conducido a la fosforilación.

PSII y PSI: el esquema Z

Fosforilación no cíclica (el esquema Z)

Se producen tanto trifosfato de adenosina (ATP) como NADPH.

En el primer fotosistema (Photosystem II, PSII):

• la fotoionización de clorofila transfiere electrones excitados a un aceptor de electrones
• La fotólisis del agua (un donante de electrones) produce moléculas de oxígeno, iones de hidrógeno y electrones, y estos últimos se transfieren a la clorofila cargada positivamente
• el aceptador de electrones pasa los electrones a la cadena de transporte de electrones; el aceptador final es el fotosistema PSI
• Además, la energía de luz absorbida aumenta la energía de los electrones, suficiente para la reducción de NADP + a NADPH

La forma oxidada de nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADP

+

)

La forma reducida de nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH)

Quimiosmosis y síntesis de ATP

Los componentes de la fosforilación no cíclica se encuentran en las membranas tilacoides del cloroplasto. Los electrones que pasan por la cadena de transporte proporcionan energía para bombear H

+

iones del estroma, a través de la membrana tilacoidea hacia el compartimento tilacoideo. Los iones H + están más concentrados en el compartimento tilacoideo que en el estroma. Decimos que hay un gradiente electroquímico. Los iones H + se difunden desde las regiones de concentración altas a las bajas. Esto impulsa la producción de ATP.

Quimiosmosis, ya que opera en fotofosforilación dentro de un cloroplasto

Fosforilación cíclica

El efecto neto de la fosforilación no cíclica es pasar electrones del agua al NADP. La energía liberada permite la producción de ATP. Pero se necesita mucho más ATP para impulsar las reacciones independientes de la luz.

Esta energía extra se obtiene de la fosforilación cíclica. Esto involucra solo Photosystem I que genera electrones excitados. Estos se transfieren a la cadena de transporte de electrones entre PSII y PSI, en lugar de a NADP +, por lo que no se forma NADPH. El ciclo se completa con electrones transportados de regreso a PSI por el sistema de transporte de electrones.

Las reacciones independientes de la luz.

En el proceso independiente de la luz (la reacción oscura), el dióxido de carbono de la atmósfera (o el agua para organismos acuáticos / marinos) se captura y modifica mediante la adición de hidrógeno para formar carbohidratos. La incorporación de dióxido de carbono en compuestos orgánicos se conoce como fijación de carbono . La energía para esto proviene de la primera fase del proceso fotosintético. Los sistemas vivos no pueden utilizar directamente la energía de la luz, pero pueden, a través de una complicada serie de reacciones, convertirla en energía de enlace CC que puede ser liberada por la glucólisis y otros procesos metabólicos.

El dióxido de carbono se combina con un azúcar de cinco carbonos, ribulosa 1,5-bifosfato (RuBP). Se forma un azúcar de seis carbonos pero es inestable. Cada molécula se descompone para formar dos moléculas de glicerato 3-fosfato (GP).

Estas moléculas de glicerato 3-fosfato (GP) son fosforiladas por ATP en moléculas de glicerrato difosfato.

Estos son reducidos por NADPH a dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato (GALP).

De cada par de moléculas GALP producidas:

• una molécula es el producto final inicial de la fotosíntesis; se convierte rápidamente en glucosa y otros carbohidratos, lípidos o aminoácidos
• una molécula forma RuBP a través de una serie de reacciones químicas

Los primeros pasos en el ciclo de Calvin.

El primer producto estable del ciclo de Calvin es el fosfoglicerato (PGA), un químico 3-C. La energía de los portadores de energía ATP y NADPH generados por los fotosistemas se utiliza para fosforilar el PGA. Eventualmente, hay 12 moléculas de fosfato de glicerraldehído (también conocido como fosfogliceraldehído o PGAL, un 3-C), dos de las cuales se eliminan del ciclo para producir glucosa. Las moléculas PGAL restantes son convertidas por la energía ATP para reformar seis moléculas RuBP, y así comenzar el ciclo nuevamente.

Resumen de etapas de la fotosíntesis.

Factores que afectan la tasa de fotosíntesis

Los factores principales son la intensidad de la luz, la concentración de dióxido de carbono y la temperatura, conocidos como factores limitantes.

A medida que aumenta la intensidad de la luz, la velocidad de la reacción dependiente de la luz y, por lo tanto, la fotosíntesis en general, aumenta proporcionalmente. Sin embargo, a medida que aumenta la intensidad de la luz, la tasa de fotosíntesis finalmente está limitada por algún otro factor. La clorofila a se usa en ambos fotosistemas. La longitud de onda de la luz también es importante. PSI absorbe la energía de manera más eficiente a 700 nm y PSII a 680 nm. La luz con una alta proporción de energía concentrada en estas longitudes de onda producirá una alta tasa de fotosíntesis.

Un aumento en la concentración de dióxido de carbono aumenta la velocidad a la que el carbono se incorpora al carbohidrato en la reacción independiente de la luz y, por lo tanto, la velocidad de la fotosíntesis generalmente aumenta hasta estar limitada por otro factor.

La fotosíntesis depende de la temperatura. Es una reacción catalizada por enzimas. A medida que las enzimas se acercan a sus temperaturas óptimas, la tasa general aumenta. Por encima de la temperatura óptima, la tasa comienza a disminuir hasta que se detiene

La esencia básica:

[matemáticas] 2n CO_ {2} + 2n H_ {2} O + fotones \ flecha derecha
[/matemáticas]
[matemáticas] 2nO_ {2} + 2 (CH_ {2} O) _n
[/matemáticas]
Es decir, el agua y el dióxido de carbono proporcionan las materias primas (carbono, hidrógeno, oxígeno) y los fotones proporcionan la energía. El estado final es un carbohidrato, una molécula más grande que tiene más energía que el agua o el dióxido de carbono. Al final quedan algunos átomos de oxígeno extra, que burbujean, mientras que el carbohidrato se queda atrás. El carbohidrato se puede usar luego para proporcionar energía para las reacciones metabólicas en la planta.

Esa descripción fácil esconde un mundo de complejidad. La reacción anterior no ocurre espontáneamente (al menos no en cantidades significativas) porque los niveles de energía son demasiado altos. Los electrones no saltan espontáneamente así. Necesitas catalizadores.

El catalizador más importante es la clorofila. La clorofila tiene una propiedad notable: la golpea con un fotón y emite un electrón. Ese electrón puede ser absorbido por otra molécula, la nicotinamida adenina dinucleótido fosfato, haciendo que una molécula de hidrógeno adicional se adhiera a ella.

Con palabras como “nicotinamida adenina dinucleótido fosfato”, abandonamos el ámbito del inglés simple, y ni siquiera hemos comenzado a arañar la superficie del problema. Los detalles de la fotosíntesis en realidad ocurren en dos partes: la parte que activa la clorofila y almacena la energía como ATP (trifosfato de adenosina, la misma molécula que alimenta los músculos), y una segunda parte que usa la energía del ATP y el carbono del dióxido de carbono. para crear glyceraldeyde-3-phosphate, un carbohidrato simple que se puede utilizar para construir carbohidratos más complejos.

El primer ciclo se llama “dependiente de la luz”, ya que la luz es necesaria para activar la clorofila. La segunda parte es “independiente de la luz”, ya que puede ocurrir incluso cuando las luces están apagadas.

Ambos son en realidad un conjunto muy complicado de reacciones secundarias que van mucho más allá de la idea de la pregunta “en inglés”. Puedes agregar ilustraciones como esta:

pero no creo que sean particularmente informativos sin mucha charla química subyacente. (Esa es una ilustración del ciclo de Calvin, una parte clave de la parte del proceso independiente de la luz).

En la fotosíntesis, la luz se convierte en energía química que luego es utilizada por casi todos los seres vivos del planeta tierra.

Dióxido de carbono + agua = azúcar + oxígeno

El dióxido de carbono se convierte en compuestos orgánicos y el oxígeno se libera como subproducto.

Reacción a la luz:

Las plantas tienen un pigmento llamado clorofila (pigmento verde) y varios otros pigmentos como el betacaroteno . Estos pigmentos absorben la energía de la luz, que es básicamente el fuego de su cocina y suministran la energía química a la clorofila. En clorofila encontrará este anillo de porfirina que es básicamente como se muestra a continuación, anillos de nitrógeno y carbono con iones de magnesio en el centro.

Esta energía absorbida o la energía química convertida se almacena como ATP (
Trifosfato de adenosina). El ATP tiene anillo de adenina y azúcar ribosa junto con 3 grupos fosfato. Esto es como la moneda de las plantas que pueden almacenar y usar para hacer una deliciosa comida más tarde.

La segunda parte es la reacción independiente de la luz (o reacción oscura) que consiste en el ciclo de calvin .
Aquí hay una enzima RuBisCo que captura CO2 de la atmósfera y produce algunos productos que finalmente se combinan y se convierten en oxígeno liberador de azúcar.

• La fotosíntesis es un proceso redox donde el CO2 se reduce a carbohidratos. Usando el ATP y el NADPH producidos por las reacciones dependientes de la luz, los compuestos resultantes se reducen y eliminan para formar carbohidratos adicionales, como la glucosa y el agua se oxida a oxígeno.
• En la fotosíntesis, la energía de la luz se convierte en energía química.
• CO2 + H2O → (CH2O) + O2

En general, la “fotosíntesis” es el mecanismo de producción de nutrientes en las plantas verdes . El verde es importante para que la fotosíntesis se lleve a cabo ya que se necesita un orgánulo llamado cloroplasto que tenga clorofila en el sitio. Y también le da a la planta color verde.

Los cloroplastos tienen la capacidad de convertir el dióxido de carbono y el agua en nutrientes utilizando la luz solar a través de clorofilas. Foto- que significa “luz” y síntesis que significa juntar es construir algo con luz.

La ecuación general de la fotosíntesis es:

Así que aquí ves que se necesita dióxido de carbono, agua y luz solar. Usted ve cómo las plantas verdes producen oxígeno para nosotros 🙂 Y la glucosa se puede convertir en piruvato que libera adenosina trifosfato (ATP) mediante la respiración celular. El ATP transporta energía química dentro de las células para el metabolismo. La fotosíntesis se realiza principalmente en las hojas de las plantas. El agua proviene de las raíces a través de vasos de xilema; el dióxido de carbono se absorbe a través de “estomas”, que son estructuras especiales para la respiración en las plantas. El oxígeno sale de la hoja a través del estoma, la glucosa se transporta a las células de la planta.

La fotosíntesis no solo ocurre en las plantas verdes. Algunas bacterias y protistas también lo llevan a cabo.

Editar: en el momento en que respondí la pregunta, no había expresión “en 1 oración”. (La pregunta original era ¿Qué es la fotosíntesis?)

Las explicaciones hasta ahora han sido excelentes y un libro de texto. pero ignoran en gran medida el trabajo más reciente que explica la reacción de la luz a través de la coherencia cuántica. Se hipotetiza una imagen mecánica cuántica casi completa de la fotosíntesis, pero a partir de ahora, solo se explica bien un poco del comienzo de la reacción.

La fotosíntesis se logra mediante moléculas de clorofila en los cloroplastos de las células fotosintéticas. Los fotones de un rango definido de longitudes de onda caen sobre los cloroplastos y excitan el fotocomplejo. Parte de la energía se pierde como calor, pero la mayor parte se captura a través de excitones, pares de electrones en los cromóforos.

Cuando se absorbe la luz, según los modelos clásico / semiclásico, puede tomar uno de los muchos caminos hacia el centro de reacción para ser absorbido. Sin embargo, ahora sabemos que estos excitones exhiben coherencia cuántica, un fenómeno en el que ambas ondas ocupan la misma fase y, por lo tanto, interfieren positivamente. En esencia, esto maximiza la eficiencia de la absorbancia en la energía de los fotones.

Básicamente es el proceso por el cual todas las plantas verdes (las que contienen este pigmento llamado clorofila ) preparan los alimentos. Y cuando digo preparar comida, no me refiero a la agitación y mezcla que hacemos en las cocinas.

Estas plantas usan el dióxido de carbono del aire y el agua del suelo y en realidad los convierten en azúcar (y eventualmente, energía) dentro de su cuerpo. En realidad, esto es bastante maravilloso ya que las plantas verdes se encuentran entre las únicas formas de vida que pueden aprovechar esta hazaña.

El proceso químico real de la fotosíntesis es bastante complicado e implica mucha energía. Pero la reacción general puede estar representada por:

Dióxido de carbono + Agua —- (en presencia de clorofila) —-> Glucosa + Oxígeno

Otra razón sorprendente por la que la fotosíntesis es asombrosa es que uno de los productos finales es el oxígeno. Y el oxígeno es solo EL gas más importante para la supervivencia de los animales … ¡No es problema!

Esa es la esencia de la fotosíntesis. Espero haber podido explicarlo todo claramente … 🙂

La fotosíntesis es el proceso utilizado por plantas, algas y ciertas bacterias para aprovechar la energía de la luz solar en energía química.

Hay dos tipos de procesos fotosintéticos: la fotosíntesis oxigenada y la fotosíntesis anoxigenada. La fotosíntesis oxigenada es la más común y se observa en plantas, algas y cianobacterias.

Durante la fotosíntesis oxigenada, la energía de la luz transfiere electrones del agua (H2O) al dióxido de carbono (CO2), que produce carbohidratos. En esta transferencia, el CO2 se “reduce” o recibe electrones, y el agua se “oxida” o pierde electrones. Finalmente, el oxígeno se produce junto con los carbohidratos.
La fotosíntesis oxigenada funciona como un contrapeso a la respiración; absorbe el dióxido de carbono producido por todos los organismos respiratorios y reintroduce oxígeno en la atmósfera. En su artículo de 1998, “Una introducción a la fotosíntesis y sus aplicaciones”, Wim Vermaas, profesor de la Universidad Estatal de Arizona supuso, “sin la fotosíntesis [oxigenada], el oxígeno en la atmósfera se agotaría en varios miles de años”.

Por otro lado, la fotosíntesis anoxigenada utiliza donantes de electrones distintos al agua. El proceso generalmente ocurre en bacterias como las bacterias moradas y las bacterias verdes de azufre. “La fotosíntesis anoxigenada no produce oxígeno, de ahí su nombre”, dijo David Baum, profesor de botánica en la Universidad de Wisconsin-Madison. “Lo que se produce depende del donante de electrones. Por ejemplo, muchas bacterias usan el sulfuro de hidrógeno gaseoso que huele mal a huevo, produciendo azufre sólido como subproducto ”.

Aunque ambos tipos de fotosíntesis son asuntos complejos de varios pasos, el proceso general se puede resumir claramente como una ecuación química.

La fotosíntesis oxigenada se escribe de la siguiente manera:

6CO2 + 12H2O + Energía luminosa → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Aquí, seis moléculas de dióxido de carbono (CO2) se combinan con 12 moléculas de agua (H2O) utilizando energía lumínica. El resultado final es la formación de una sola molécula de carbohidrato (C6H12O6, o glucosa) junto con seis moléculas de oxígeno y agua respirables.

Del mismo modo, las diversas reacciones de fotosíntesis anoxigenica pueden representarse como una sola fórmula generalizada:

CO2 + 2H2A + Energía luminosa → [CH2O] + 2A + H2O

Como explicaron Govindjee y John Whitmarsh en “Concepts in Photobiology: Photosynthesis and Photomorphogenesis” (Narosa Publishers and Kluwer Academic, 1999) la letra ‘A’ en la ecuación es una variable y ‘H2A’ representa el donante potencial de electrones. Por ejemplo, ‘A’ puede representar azufre en el donador de electrones sulfuro de hidrógeno (H2S).

El aparato fotosintético.

Los siguientes son componentes celulares esenciales para la fotosíntesis.

Pigmentos

Los pigmentos son moléculas que otorgan color a las plantas, algas y bacterias, pero también son responsables de atrapar eficazmente la luz solar. Los pigmentos de diferentes colores absorben diferentes longitudes de onda de luz. A continuación se muestran los tres grupos principales.
• Clorofilas: estos pigmentos de color verde son capaces de atrapar la luz azul y roja. Las clorofilas tienen tres subtipos, denominados clorofila a, clorofila b y clorofila c. Según Eugene Rabinowitch y Govindjee en su libro “Fotosíntesis” (Wiley, 1969), la clorofila a se encuentra en todas las plantas de fotosíntesis. También hay una variante bacteriana llamada bacterioclorofila, que absorbe la luz infrarroja. Este pigmento se ve principalmente en las bacterias púrpuras y verdes, que realizan la fotosíntesis anoxigenica.
• Carotenoides: estos pigmentos rojos, naranjas o amarillos absorben la luz verde azulada. Ejemplos de carotenoides son la xantofila (amarillo) y el caroteno (naranja) de los que las zanahorias obtienen su color.
• Ficobilinas: estos pigmentos rojos o azules absorben longitudes de onda de luz que las clorofilas y los carotenoides no absorben tan bien. Se ven en cianobacterias y algas rojas.

Plastidios

Los organismos eucariotas fotosintéticos contienen orgánulos llamados plastidios en su citoplasma. Según Cheong Xin Chan y Debashish Bhattacharya de la Universidad de Rutgers (Nature Education, 2010), los plastidios de doble membrana en plantas y algas se denominan plastidios primarios, mientras que la variedad de membranas múltiples que se encuentra en el plancton se llama plastidios secundarios. Estos orgánulos generalmente contienen pigmentos o pueden almacenar nutrientes. En “The Cell: A Molecular Approach 2nd Ed” (Sinauer Associates, 2000), Geoffrey Cooper enumera los diversos plastidios encontrados en las plantas. Los leucoplastos incoloros y no pigmentados almacenan grasas y almidón,
mientras que los cromoplastos contienen carotenoides y los cloroplastos contienen clorofila.

La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos, específicamente, en las regiones de grana y estroma. La grana es la porción más interna del orgánulo; Una colección de membranas en forma de disco, apiladas en columnas como placas. Los discos individuales se llaman tilacoides. Es aquí donde tiene lugar la transferencia de electrones. Los espacios vacíos entre las columnas de grana constituyen el estroma (The Cell: A Molecular Approach 2nd Ed, Sinauer Associates, 2000).

Los cloroplastos son similares a las mitocondrias en que tienen su propio genoma, o colección de genes, contenidos dentro del ADN circular. Estos genes codifican proteínas esenciales para el orgánulo y la fotosíntesis. Al igual que las mitocondrias, también se cree que los cloroplastos se originaron a partir de células bacterianas primitivas a través del proceso de endosimbiosis.

“Los plástidos se originaron a partir de bacterias fotosintéticas envueltas que fueron adquiridas por una célula eucariota unicelular hace más de mil millones de años”, dijo Baum a LiveScience. Baum explicó que el análisis de los genes del cloroplasto muestra que una vez fue miembro del grupo de cianobacterias, “el único grupo de bacterias que puede lograr la fotosíntesis oxigenada”.

Sin embargo, Chan y Bhattacharya (Nature Education, 2010) señalan que la formación de plásmidos secundarios no puede explicarse bien por la endosimbiosis de las cianobacterias, y que los orígenes de esta clase de plastidios aún son tema de debate.

Antenas

Las moléculas de pigmento están asociadas con proteínas, lo que les permite la flexibilidad de moverse hacia la luz y hacia las demás. Una gran colección de 100 a 5,000 moléculas de pigmento constituye “antenas”, según Vermaas. Estas estructuras capturan efectivamente la energía de la luz del sol, en forma de fotones. Finalmente, la energía de la luz debe transferirse a un complejo pigmento-proteína que puede convertirla en energía química, en forma de electrones. En las plantas, por ejemplo, la energía de la luz se transfiere a los pigmentos de clorofila. La conversión a energía química se logra cuando un pigmento de clorofila expulsa un electrón, que luego puede pasar a un receptor apropiado.

Centros de reacción

Según Vermaas, los pigmentos y proteínas que convierten la energía de la luz en energía química y comienzan el proceso de transferencia de electrones se conocen como centros de reacción.

El proceso fotosintético

Los organismos fotosintéticos oxigenoticos y oxigenicos utilizan diferentes donantes de electrones para la fotosintesis. Además, la fotosíntesis anoxigenada se lleva a cabo en un solo tipo de centro de reacción, mientras que la fotosíntesis oxigenada se realiza en dos, cada una de las cuales absorbe una longitud de onda de luz diferente, según Govindjee y Whitmarsh. Sin embargo, los principios generales de los dos procesos son similares. A continuación se detallan los pasos de la fotosíntesis, centrándose en el proceso tal como ocurre en las plantas.

Las reacciones de la fotosíntesis de las plantas se dividen en las que requieren la presencia de la luz solar y las que no. Ambos tipos de reacciones tienen lugar en los cloroplastos: reacciones dependientes de la luz en el tilacoide y reacciones independientes de la luz en el estroma.

Reacciones dependientes de la luz (también llamadas reacciones de luz): cuando un fotón de luz golpea el centro de reacción, una molécula de pigmento como la clorofila libera un electrón. “El truco para hacer un trabajo útil es evitar que ese electrón encuentre su camino de regreso a su hogar original”, dijo Baum a LiveScience. “Esto no se evita fácilmente porque la clorofila ahora tiene un” agujero de electrones “que tiende a tirar de los electrones cercanos”. El electrón liberado logra escapar al viajar a través de una cadena de transporte de electrones, que genera la energía necesaria para producir ATP (trifosfato de adenosina , una fuente de energía química para las células) y NADPH. El “agujero de electrones” en el pigmento de clorofila original se llena tomando un electrón del agua. Como resultado, se libera oxígeno a la atmósfera.

Reacciones independientes de la luz (también llamadas reacciones oscuras): ATP y NADPH son fuentes ricas de energía, que impulsan las reacciones oscuras. Durante este proceso, el dióxido de carbono y el agua se combinan para formar carbohidratos como la glucosa. Esto se conoce como fijación de carbono.

Fotosíntesis en el futuro

La fotosíntesis genera todo el oxígeno respirable en la atmósfera y hace que las plantas sean ricas en nutrientes. Pero los investigadores han estado buscando formas de aprovechar aún más el poder del proceso.

En su artículo de 1998, Vermaas menciona la posibilidad de utilizar organismos fotosintéticos para generar combustibles de combustión limpia como el hidrógeno o incluso el metano. Vermaas señala: “A pesar de que el metano en la combustión formará CO2, el balance general de CO2 atmosférico no se verá alterado ya que una cantidad igual de CO2 habrá sido sacada de la atmósfera tras la producción de metano por el organismo fotosintético”.

También se han realizado avances en el campo de la fotosíntesis artificial. Recientemente, un grupo de investigadores desarrolló un sistema artificial para capturar dióxido de carbono utilizando nanotecnología (nanocables). Esto alimenta un sistema de microbios que reducen el dióxido de carbono en combustibles o polímeros mediante el uso de energía de la luz solar.

La fotosíntesis es un proceso bioquímico en el que las plantas usan la energía del sol para convertir el dióxido de carbono en una forma utilizable de carbono (azúcar). El proceso de fotosíntesis se divide en dos tipos de reacciones mediadas por enzimas: reacciones dependientes de la luz y reacciones independientes de la luz (Calvin / ciclo oscuro). Las reacciones dependientes de la luz tienen lugar en la membrana tilacoide de la hoja de la planta y durante este proceso, la energía de la luz solar (que contiene todas las longitudes de onda de la luz) se convierte en energía química (ATP). Los procesos independientes de la luz tienen lugar en el estroma de la planta y ocurren tanto en presencia como en ausencia de luz. La ecuación general para la fotosíntesis se escribe 6CO2 + 6H2O ——> C6H12O6 + 6O2. La ecuación muestra que las plantas requieren agua, dióxido de carbono, luz y clorofila para que se produzca la fotosíntesis. Se pueden realizar experimentos simples para mostrar esto usando una solución de bicarbonato, una fuente de luz suficiente y hojas de plantas. Las hojas, que se consideran órganos fotosintéticos, tienen una epidermis superior clara y cerosa que permite una cantidad significativa de luz a través de la planta y reduce la pérdida de agua. Los estomas (un poro epidérmico diminuto en una hoja) en la epidermis inferior de la planta le permiten absorber dióxido de carbono y expulsar oxígeno. Los cloroplastos absorben la luz y la usan además del dióxido de carbono y el agua para producir alimentos para la planta. Aunque la clorofila es crítica para la fotosíntesis, hay otros pigmentos importantes además de la clorofila que son útiles para las plantas. La presencia de estos pigmentos se puede observar al completar un experimento de cromatografía simple usando hojas de plantas y alcohol. Es importante tener en cuenta que los diferentes pigmentos solo absorben ciertas longitudes de onda de luz. Por ejemplo, la clorofila A y B solo absorben la luz en el rango rojo / azul violeta y los carotenoides absorben la luz azul-verde. Las longitudes de onda que se absorben más son también las longitudes de onda que resultan en la fotosíntesis más eficiente.

He realizado un experimento simple de producción de oxígeno para observar la producción de oxígeno y determinar qué colores funcionan mejor en la fotosíntesis.

PROCEDIMIENTO
EXPERIMENTO – PRODUCCIÓN DE OXÍGENO

1. Se añadió 1/2 cucharada de bicarbonato de sodio a 4 tazas de agua seguido de una pequeña gota de jabón líquido al agua que luego se agitó. (Las variables de control fueron la cantidad de bicarbonato de sodio y agua utilizada). (Una variable independiente es el CO2 que se formó en el agua cuando se mezcló con bicarbonato de sodio).
2. Usando un punzón, se perforaron varios círculos de hojas de espinaca. (La variable de control fue el tamaño y la forma de los discos de espinacas ). ( Una de las variables independientes fue el tipo de hoja elegido ).
3. A continuación, los discos de espinacas (8) se agregaron a una jeringa después de sacar completamente el émbolo de la jeringa. Luego se empujó el émbolo y se usó la jeringa para absorber el agua de bicarbonato de sodio hasta que estuvo aproximadamente 1/4 o 1/3 lleno de líquido.
4. Luego se colocó un dedo sobre el extremo de la jeringa y se retiró el émbolo lo más lejos posible sin sacarlo por completo. Este paso se repitió varias veces hasta que todos los círculos de las hojas se hundieron hasta el fondo del líquido en la jeringa.
5. Los discos de espinacas se colocaron en un vaso transparente con aproximadamente 2 pulgadas de solución de bicarbonato de sodio y la luz se bloqueó de inmediato.
6. Luego se instaló una lámpara con una bombilla fluorescente compacta en una habitación semi oscura y luego se colocó el vidrio que contenía los discos de espinacas frente a la lámpara. (Una variable de control fue el tipo de bombilla utilizada).
7. Luego se observaron los discos y se contó el número de círculos que flotaban después de cada minuto durante varios minutos ( experimento de control positivo ).
8. Todos los pasos anteriores se completaron utilizando círculos de espinacas frescas y agua sin ningún bicarbonato de sodio o jabón para crear un experimento de control negativo .
9. Luego, los pasos 1-7 se repitieron tres veces por separado usando tres colores diferentes de papel de seda (verde, amarillo y blanco) alrededor del vidrio que contiene los discos de espinacas. Se usaron círculos de espinacas frescas para cada prueba. (Otra variable independiente es el color del papel de seda elegido).
10. Se observó la cantidad de tiempo que les tomó a los discos flotar ( variable dependiente).

RESULTADOS
Cuando los discos de hojas de espinaca “aspirados” se colocaron en la solución de bicarbonato y junto a una fuente de luz suficiente (para el experimento de control positivo) se hundieron en el fondo del vaso de precipitados (figura 1.1); sin embargo, transcurrido un tiempo, los círculos comenzaron a producir burbujas de oxígeno y comenzaron a flotar hacia la parte superior del vaso de precipitados (figura 1.2). El primer disco de espinacas en el experimento de control flotó después de 8 minutos. Los discos de espinacas que se colocaron en una solución de solo agua y una cantidad muy pequeña de jabón y al lado de una fuente de luz (para el experimento de control negativo) permanecieron en el fondo del vaso después de un tiempo transcurrido de 50 minutos (figura 1.3) .

Cuando los vasos de precipitados que contenían los discos de hojas de espinaca aspirados y la solución de bicarbonato se cubrieron con papel de seda, hubo diferencias significativas en los tiempos en que los discos de hojas de espinaca flotaban. Los ocho círculos de espinacas en el vaso cubierto con papel de seda blanco flotaban más rápido y todos los discos flotaban después de solo 22 minutos. Los discos en el vaso de precipitados cubiertos con papel de seda amarillo flotaron después de solo 27 minutos. Los discos en el vaso cubierto con papel de seda verde tomaron mucho más tiempo y los ocho discos flotaron después de 50 minutos. Los tiempos específicos se pueden ver en la figura 3.1 y 3.2.

La fotosíntesis es un proceso fisiológico en las cianobacterias y plantas que utiliza la energía de la luz para excitar electrones para sintetizar carbohidratos y oxígeno a partir del agua y el dióxido de carbono atmosférico.

Otros organismos fotosintéticos usan un donante de electrones que no es agua y, por lo tanto, producen otro compuesto en lugar de oxígeno, pero la mayoría (si no la totalidad) de la fotosíntesis produce carbohidratos.

Por un proceso muy complicado.

El primer paso es en “Photosystem II”, un “complejo de antena” que contiene clorofila. Actúa más o menos como una célula fotovoltaica, con fotones capturados que energizan electrones, con estos electrones moviéndose desde un punto y electrones de reemplazo provenientes de otro punto. Los electrones de reemplazo provienen de un “complejo de evolución de oxígeno” en Photosystem II, y ese complejo los obtiene de las moléculas de agua. A medida que esas moléculas se ven privadas de electrones, su hidrógeno sale como iones de hidrógeno, dejando atrás el oxígeno.

Los electrones del Photosystem II luego van a una molécula llamada plastoquinona, luego al complejo enzimático citocromo b6-f, luego a una molécula llamada plastocianina, luego al Photosystem I, con su complejo de antena. Los fotones también energizan electrones allí, y van a una enzima llamada ferredoxina, luego a otra llamada ferredoxina-NADP reductasa. Ese transmite los electrones a una molécula llamada NADP, produciendo NADPH.

El NADPH luego transmite sus electrones a un intermedio en el ciclo de Calvin, que otro respondedor había ilustrado aquí. Se convierte en NADP nuevamente y se reutiliza.

El NADPH también se puede usar para otras reacciones de biosíntesis, porque una planta necesita no solo azúcar, sino el conjunto completo de moléculas biológicas. Tiene que producir sus propios lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y cofactores.

La fotosíntesis es un proceso biológico que convierte las materias primas del dióxido de carbono y el agua en glucosa y oxígeno.

Generalmente ocurre en las hojas de las plantas verdes y requiere energía luminosa para que la reacción ocurra. (Es una reacción fotoquímica ya que requiere luz y es endotérmica ya que absorbe energía)

La fotosíntesis en sí ocurre en cloroplastos que contienen el pigmento verde conocido como clorofila.

Las ecuaciones para esta reacción son.

dióxido de carbono + agua → glucosa + oxígeno

6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

La glucosa producida es utilizada por la planta para permitir la respiración que libera la energía necesaria para la planta. La glucosa también puede ser almacenada por la planta como almidón o convertida en muchos otros productos útiles.

Puede encontrar mucho más mirando este video de Youtube que armé.

La fotosíntesis es el proceso utilizado por plantas, algas y ciertas bacterias para aprovechar la energía de la luz solar en energía química.

Hay dos tipos de procesos fotosintéticos: la fotosíntesis oxigenada y la fotosíntesis anoxigenada.

‘Fotosíntesis’:

Definición en palabras (químicamente): reacción de asimilación de carbono

Definición en palabras (físicamente): reacción de transformación de energía (energía de la luz convertida en energía química)

Definición química: Un proceso por el cual el carbono inorgánico (Dihidróxido de carbono) se convierte en compuestos de carbono orgánico (como glucosa, etc.)

Definición biológica (para niños): la fotosíntesis es un proceso mediante el cual las plantas (autótrofos) preparan sus alimentos.

Definición biológica (para adultos): el proceso mediante el cual las plantas verdes y algunos otros organismos (autotrópicos), con la ayuda de la molécula de clorofila, usan la luz solar para sintetizar nutrientes a partir de dióxido de carbono y agua, y liberan oxígeno como subproducto.

Gracias.

Abhinaba Chakraborty

La fotosíntesis es el proceso donde las plantas producen su propio alimento a partir de la luz solar. La mayoría de las plantas pueden producir alimentos directamente de la energía de la luz, por ejemplo, el Sol, en lugar de comer otros organismos o depender de nutrientes. La fotosíntesis puede ocurrir en las plantas porque tienen clorofila. La clorofila es el pigmento que hace que las plantas sean verdes. La clorofila captura la energía del sol y la usa para producir azúcares a partir del dióxido de carbono del aire y el agua. Los azúcares alimentan las raíces, tallos y hojas de una planta para que la planta pueda crecer. Después de que las plantas usan la luz del sol para hacer sus alimentos, las plantas liberan oxígeno al aire. Este oxígeno es muy útil porque los humanos y los animales lo necesitan para respirar. ¡Asegúrate de agradecer a las plantas por el oxígeno que usas todos los días!