LA FOTOSÌNTESIS

La Fotosíntesis es el proceso de elaboración de los alimentos
por parte de las plantas. Los árboles y las plantas usan la
fotosíntesis para alimentarse, crecer y desarrollarse.

ÍNDICE
Portada………………… pág. 1
Qué se necesita para crear la fot. …… pág. 2
Importancia de la fotosíntesis……… pág. 2
Historia del estudio de la fotosíntesis…….. pág. 4
El cloroplasto en la fotosíntesis…….. … pág.5
Fase lumínica…………… …………….. pág.6
Fase Oscura…….. ………………….. pág. 6
La fotorrespiración…………………. pág. 7
Factores externos, internos de la fotosíntesis… pág. 8
Fotosíntesis anoxigenica……………. pág. 9
Fotosíntesis Artificial…………… pág.10
Intentos………….. ………… pág. 10
Celular de Gratzel………………. pág. 11
Disoluciones…………….. pág. 11
Fotosistema I y II……………….. pág. 12
Hay que saber que……………… pág. 13
Anexos……….. pág. 14 ,15, 16

¿QUÉ SE NECESITA PARA REALIZAR
LA FOTOSÍNTESIS?
Para realizar la fotosíntesis, las plantas necesitan de la clorofila, que es una
sustancia de color verde que tienen en las hojas. Es la encargada de absorber
la luz adecuada para realizar este proceso. A su vez, la clorofila es responsable
del característico color verde de las plantas.
¿POR QUÉ LA IMPORTANCIA DE LA
FOTOSÍNTESIS?
La fotosíntesis hace que las plantas generen oxígeno, que es el elemento que respiran todos los
seres vivos. Además, las plantas consumen gases tóxicos, como el dióxido de carbono.

JAN INGENHOUSZ
Dirigió numerosos experimentos dedicados al estudio de la
producción de oxígeno por las plantas, mientras se
encontraba de vacaciones en Inglaterra, para publicar al
año siguiente todos aquellos hallazgos que había realizado
durante el transcurso de su investigación en el libro
titulado Experimentos upon Vegetables.
Sus logros:
‣ El descubrimiento de que las plantas, al
igual que sucedía con los animales, viciaban
el aire tanto en la luz como en la oscuridad.
‣ También concluyó que la fotosíntesis no
podía ser llevada a cabo en cualquier parte
de la planta, como en las raíces o en las
flores, sino que únicamente se realizaba en
las partes verdes de ésta.
Jan Ingenhousz aplicó sus nuevos conocimientos al campo
de la medicina y del bienestar humano, por lo que también
recomendó sacar a las plantas de las casas durante la noche
para prevenir posibles intoxicaciones.
En la misma línea de los autores anteriores, Jean
Senebier, ginebrino, realiza nuevos experimentos que
establecen la necesidad de la luz para que se produzca la
asimilación de dióxido de carbono y el desprendimiento de
oxígeno.
ESTUDIO
DE LA
FOTOSÍNTESIS
En la Antigua Grecia,
el filósofo Aristóteles propuso
una hipótesis que sugería que la
luz solar estaba directamente
relacionada con el desarrollo
del color verde de las hojas de
las plantas, pero esta idea no
trascendió en su época,
quedando relegada a un
segundo plano. A su vez, la
idea de que las hojas de las
plantas asimilaban el aire fue
propuesta por Empédocles, y
descartada por Aristóteles y su
discípulo Teofrasto, quien
sostenía que todo el «alimento»
de las plantas provenía de la
tierra.

¿QUÉ ES EL CLOROPLASTO EN LA
FOTOSÌNTESIS?
.
Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los
organismos eucariontes foto sintetizadores se ocupan de la fotosíntesis. El
término cloroplastos sirve alternativamente para designar a
cualquier plasto dedicado a la fotosíntesis, o específicamente a los plastos
verdes propios de las algas verdes y las plantas.
LAS FASES DEL CLOROPLASTO
DESARROLLO: En angiospermas y gimnospermas el desarrollo de
los cloroplastos es desencadenado por la luz, puesto que bajo
iluminación se generan los enzimas en el interior o se extraen,
aparecen los pigmentos encargados de la absorción lumínica y se
producen con gran rapidez las membranas, dando lugar a los grana y
las lamelas del estroma.
ESTRUCTURA : Los cloroplastos se distinguen por ser unas
estructuras polimorfas de color verde, siendo la
coloración que presentan consecuencia directa de
la presencia del pigmento clorofila en su interior,
están delimitados por una envoltura formada, en la
mayoría de las algas y en todas las plantas, por dos
membranas (externa e interna) llamadas envueltas,
que son ricas en galactolípidos y sulfolípidos,
pobres en fosfolípidos, contienen carotenoides y
carecen de clorofila y colesterol.
FUNCIÓN: La más importante función realizada por los cloroplastos es la
fotosíntesis, proceso en la que la materia inorgánica es transformada en materia
orgánica (fase oscura) empleando la energía bioquímica (ATP) obtenida por medio
de la energía solar.

FASE LUMÍNICA
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. La
energía creada en esta fase, será
utilizada durante la fase oscura, para
de esta forma continuar con la
fotosíntesis.
ETAPAS DE LA FASE LUMÍNICA
TRANSPORTE ELECTRÓNICO
HASTA EL ACEPTOR NADP+.
ABSORCIÓN de LA LUZ POR
LOS PIGMENTOS.
FOTOLISIS DEL AGUA.
FOSFORILACION
FOTOSINTÉTICA.

FASE OSCURA
La fase oscura de la fotosíntesis, es un conjunto de reacciones independientes de la luz
(llamadas reacciones oscuras que solo ocurren en ausencia de luz solar, se llaman así por la
marginar fotogénica ya que se desarrolla dentro de las células de las hojas y en la superficie
celular de las mismas) que convierten el dióxido de carbono, el oxígeno y el
Hidrógeno en glucosa.
Estas reacciones a diferencia de las reacciones lumínicas (fase luminosa o fase
clara), no requieren la luz para producirse (de ahí el nombre de reacciones
oscuras). Estas reacciones toman los productos generados de la fase luminosa
(principalmente el ATP y NADPH) y realizan más procesos químicos sobre ellos.
Las reacciones oscuras son dos: la fijación del carbono y el ciclo de Calvin.
I

LA
FOTORRESPIRACIÒN
La fotorrespiración: (también conocida como
metabolismo C2) es la ruta metabólica de las plantas
encargada del procesamiento del 2-fosfoglicolato hasta 3-
fosfoglicerato, con una recuperación de carbono de hasta
75%; este proceso ocurre en el mesófilo de la hoja, en
presencia de luz, y en donde la concentración de O2 es
alta. Se realiza en plantas principalmente.
¿QUÉ FUNCIONES TIENE LA FOTORRESPIRACIÓN?
Contribuye a un amplio rango de procesos en el cloroplasto, desde bio-energéticos
hasta del metabolismo del C y de asimilación de N.
La fotorrespiración recupera un 75% del carbono perdido como glicerato que de
nuevo puede entrar al Ciclo de Calvin-Benson.
Otra función atribuida a la fotorrespiración es minimizar la foto-inhibición del
aparato fotosintético causado por un exceso de poder reductor formado en el
cloroplasto en condiciones de estrés ambiental (alta intensidad luminosa, elevada
temperatura, déficit hídrico, salinidad, etc…).

FACTORES EXTERNOS E INTERNOS
QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE
LA FOTOSÍNTESIS:
FACTORES
INTERNOS:
Se deben principalmente a la
estructura de la hoja, es decir,
en las hojas influye el grosor de
la cutícula, la epidermis, el
número de estomas y los
espacios entre las células del
mesófilo.
-La difusión del CO2 y O2 y
también en la pérdida de agua.
-Cuando la actividad
fotosintética es alta se produce
mucha glucosa, la cual es
almacenada como almidón en
los cloroplastos, esto inhibe las
reacciones fotosintéticas.
Factores externos: los
principales factores
externos que afectan a
la fotosíntesis son:
La luz: puede afectar la
fotosíntesis por tres de sus
propiedades: calidad,
cantidad y duración.
La disponibilidad de
agua: este factor afecta
cuando las células
fotosintéticas sufren
deficiencias. Corresponde
principalmente al agua
absorbida por las raíces.
La temperatura: es un
factor ambiental muy
variable; como los
anteriores puede variar
durante el día o a lo largo
de un año. Los diferentes
climas hacen variar la
temperatura.

En la fotosíntesis anoxigénica, los organismos foto autótrofos anoxigénicos
convierten la energía de la luz en energía química necesaria para el
crecimiento; sin embargo, y al contrario que las plantas, algas y
cianobacterias, en este proceso de
transformación de la energía no
se produce oxígeno (O2). Otra
diferencia es que los fotótrofos
anoxigénicos contienen un tipo
de clorofila, bacterioclorofila,
diferente a la clorofila de las
plantas.
Estas bacterias contienen
además carotenoides, pigmentos
encargados de la absorción de la
energía de la luz y posterior
transmisión a la bacterioclorofila.
El color de estos pigmentos son
los que le dan el nombre a estas
bacterias: bacterias púrpuras del azufre y bacterias verdes del azufre. En las
cianobacterias estos pigmentos captadores de luz son las ficobilinas, de ahí su
nombre, bacterias azules (cianobacterias).

FOTOSÍNTESIS
ARTIFICIAL
La fotosíntesis artificial es un campo de
investigación intenta imitar la fotosíntesis natural
de las plantas, con el fin de convertir dióxido de
carbono y agua en carbohidratos y en oxígeno,
utilizando para ello la luz del Sol.
Desde hace cuatro décadas, en el ambiente científico se ha extendido el interés por la
creación de sistemas artificiales que imiten a la fotosíntesis. Con frecuencia, lo que se hace
es reemplazar a la clorofila por una amalgama de compuestos
químicos, ya sean orgánicos o inorgánicos, que tienen la
capacidad de captar la luz. Sin embargo, se desconoce lo que
se debe de hacer con los electrones liberados en el proceso
fotosintético.
En el año 1981 fue fabricado el primer cloroplasto
artificial, constituido por una mezcla de compuestos
orgánicos sintéticos relacionados con la clorofila y que, al
iluminarse, tenía la capacidad de llevar a cabo la reacción de
fotólisis del agua, generando hidrógeno y oxígeno en estado
gaseoso. El tamaño físico del cloroplasto artificial era mucho
mayor que el de los cloroplastos naturales, y además, su
eficacia de conversión de energía lumínica en química era
notablemente inferior. Este primer experimento fue todo un hito y supuso el primer paso
hacia la construcción de un dispositivo fotosintético obtenido artificialmente que
funcionara.
En 1999, científicos norteamericanos unieron químicamente cuatro moléculas de clorofila,
dando lugar a una cadena por la que podían circular los electrones y en cuyo remate, se
encontraba una bola de fullereno C60. Tras incidir la luz en el sistema, los electrones
emitidos eran trasportados hasta la bola de buckminsterfullereno que se quedaba cargada
eléctricamente y mantenía estable su carga. Pero el principal defecto de este imaginativo
proyecto es que los científicos que lo lideraban desconocían la posible aplicación del
fullereno cargado que se había obtenido por medio del proceso mencionado.

También conocida como célula solar sensibilizada por
colorante produce electricidad mediante un principio foto-electro-químico, cambiando
la energía lumínica en energía eléctrica. Son celdas solares de bajo costo pertenecientes a
las células solares de películas finas. Esta se conforma de un semiconductor formado entre
un ánodo foto sensible y un electrolito. La celda tiene propiedades bastante atractivas ya
que además de ser de bajo costo, es muy fácil de crear, semiflexible, semitransparente o
incluso transparente totalmente en aquellas diseñadas últimamente. En la práctica el uso de
esta celda muestra ciertos inconvenientes como son el
desgaste del electrolito o el ánodo en el uso a ciertas
condiciones ambientales. Sin embargo, aunque
su eficiencia de conversión de energía es menor que la
de los paneles solares basados en silicio, estos
presentan una mejora en cuestión de precio de
fabricación, por lo que se convierte en un mejor
candidato de distribución en masa. En la Unión
Europea se busca hacer uso mayoritario de este tipo de
energías renovables para el 2020.
El 31 de agosto del 2001 se publicó en la revista Science, un artículo en el que se recogía el
resultado de un experimento realizado por unos investigadores del Instituto Tecnológico de
Massachussets, consistente en obtener
hidrógeno por medio de disoluciones de ácido
clorhídrico, usando como catalizador un
compuesto orgánico de naturaleza sintética
contenedor de átomos de rodio como centro
activo.
El hecho de que la regeneración del
catalizador de rodio no sea perfecta, obliga a
tener que reabastecerlo cada cierto período
para mantener la reacción, por lo que en la
actualidad se sigue investigando para obtener
el catalizador que mejor se adecue.

El Fotosistema I (PSI) capta la luz cuya longitud de onda es menor o igual a 700 nm y
en las plantas superiores, su antena se caracteriza por encerrar dentro de sí una gran
proporción de clorofila α, y una menor de clorofila β. En el centro de reacción, la
molécula diana es la clorofila αI que absorbe a 700 nm, siendo llamada por ello
clorofila P700. El aceptor primario de electrones se denomina aceptor A0 y el dador
primario es
la plastocianina. Sobre
todo, se hallan presentes
en los tilacoides del
estroma.
El Fotosistema II (PSII) capta luz cuya longitud de onda es menor o igual a
680 nm.

El proceso de la fase luminosa, supuesto para dos electrones, es el siguiente: Los
fotones inciden sobre el fotosistema II, excitando y liberando dos electrones, que
pasan al primer aceptor de electrones, la feofitina. Los electrones los repone el
primer dador de electrones, el dador Z, con los electrones procedentes de
la fotólisis del agua en el interior del tilacoide (la molécula de agua se divide en 2H+ +
2e- + 1/2O2). Los protones de la fotólisis se acumulan en el interior del tilacoide, y el
oxígeno es liberado.
Los electrones pasan a una cadena de transporte de electrones, que invertirá su
energía liberada en la síntesis de ATP. ¿Cómo? La teoría quimio osmótica nos lo
explica de la siguiente manera: los electrones son cedidos a las plasto quinonas, las
cuales captan también dos protones del estroma. Los electrones y los protones pasan
al complejo de citocromos bf, que bombea los protones al interior del tilacoide. Se
consigue así una gran concentración de protones en el tilacoide (entre éstos y los
resultantes de la fotólisis del
agua), que se compensa
regresando al estroma a través
de las proteínas ATP-sintasas,
que invierten la energía del paso
de los protones en sintetizar
ATP. La síntesis de ATP en la
fase fotoquímica se
denomina fotofosforilación.
Los electrones de los citocromos
pasan a la plastocianina, que los
cede a su vez al fotosistema I. Con la energía de la luz, los electrones son de nuevo
liberados y captados por el aceptor. De ahí pasan a través de una serie de filo
quinonas hasta llegar a la ferredoxina. Ésta molécula los cede a la enzima NADP+reductasa,
que capta también dos protones del estroma. Con los dos protones y los dos
electrones, reduce un NADP+ en NADPH + H+.
El balance final es: por cada molécula de agua (y por cada cuatro fotones) se forman
media molécula de oxígeno, 1,3 moléculas de ATP, y un NADPH + H+.

El crecimiento de las plantas es
muy importante, debemos
recordar siempre que ellas son
necesarias en nuestro planeta,
que para que ocurra el proceso
de la fotosíntesis se toman en
cuenta muchos aspectos.

FASE LUMINICA
-Ocurre en el tilacoides.
-Los fotones llegan del centro
de la reacción del fotosistema I.
-Los electrones del fotosistema
II se quedaron en el centro de la
reacción del fotosistema I.
FASE OSCURA
-Fijación del carbono.
-Reducción del PGA
-Síntesis de biomoléculas
orgánicas
-Los electrones del fotosistema
I llegaron al final de la cadena
transportadora y los recogió el
NADP