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Vistazo a la fotosíntesis

¿Cuáles son los reactantes y productos de la fotosíntesis?Muchos pasos están implicados en el proceso de fotosíntesis. Sin embargo, el proceso general de la fotosíntesis puede resumirse en un enunciado. “La fotosíntesis usa la energía de la luz solar para convertir agua y dióxido de carbono (reactantes) en azucares de alta energía y oxigeno (productos)”.Las plantas usan entonces los azucares para producir hidratos de carbono complejos como almidones, y proporcionar energía para la síntesis de otros compuestos incluyendo proteínas y lípidos.

Reacciones dependientes de la luzLa fotosíntesis en realidad implica dos conjuntos de reacciones. La primera es reacciones dependientes de la luz, estas usan energía de la luz solar para producir compuestos ricos en energía como el ATP. Se requiere de agua en estas reacciones como fuente de electrones e iones hidrogeno. El oxígeno se libre como un producto secundario.

Reacciones independientes de la luzDurante estas reacciones, las moléculas de ATP y NADPH producidas en las reacciones dependientes de la luz se usan para producir azucares de alta energía del dióxido de carbono. Como su nombre lo indica, no se requiere luz para dar energía a este tipo de reacciones. Las reacciones independientes de la luz tienen lugar fuera de los tilacoides, es decir, en el estroma.

El proceso de la fotosíntesis

Reacciones dependientes de la luz: Generación de ATP y NADPH

¿Qué pasa en las reacciones dependientes de la luz?Las reacciones dependientes de la luz usan energía de la luz solar para producir oxígeno y convertir el ADP y el NADP+ en los portadores de energía ATP y NADPH.

Estas reacciones ocurren en los tilacoides de los cloroplastos. Los tilacoides son membranas en forma de sacos con la mayoría de la maquinaria para realizar estas reacciones. Los fotosistemas, que están rodeados dependientes de la luz. Absorben luz solar y generan electrones de alta energía que luego pasan a una seria de portadores de electrones incrustados en la membrana del tilacoide. La absorción de luz por los fotosistemas es solo el inicio de este importante proceso.

Una cadena de transporte de electrones es una serie de proteínas portadoras de electrones que trasladan a los electrones de alta energía durante las reacciones que generan ATP.

¿Qué les sucede a los electrones mientras se mueven por la cadena de transporte de los electrones?Las proteínas de la cadena utilizan la energía de los electrones para bombear iones H+ del estroma hacia el espacio tilacoide. Al final de la cadena de transporte de electrones, los electrones en si pasan a un segundo fotosistema llamado fotosistema I.

Fotosistema I

Debido a que algo de la energía se ha usado para bombear iones H+ a través de la membrana tilacoide, los electrones no contienen tanta energía como la que tenían cuando llegaron al fotosistema I. Los pigmentes en el fotosistema I usan energía de la luz para recargar de energía a los electrones.

Movimiento de los iones hidrogeno y formación de ATP

La acumulación de los iones hidrogeno hace que el estroma esté cargado negativamente en relación con el espacio dentro de los tilacoides. Este gradiente, es decir, la diferencia de carga y concentración de iones H+ a través de la membrana, proporciona la energía para formar el ATP.

Los iones H+ no pueden cruzar la membrana en forma directa. Sin embargo, la membrana tilacoide contiene una proteína llamada ATP sintasa que extiende la membrana y permite que los iones H+ pasen a través de ella.

La quimiosmosis, permite que el transporte de electrones dependiente de la luz no solo produzca NADPH, sino también ATP.

Las reacciones dependientes de la luz producen gas oxígeno y convierten el ADP y el NADP+ en los portadores de energía ATP y NADPH. ¿Qué tan buenos son estos compuestos? Su función en la célula es muy importante: dan la energía necesaria para formar azucares de alta energía a partir del dióxido de carbono de baja energía.

Reacciones independientes de la luz: Producción de azucares.

El ADP y el NADPH formados por las reacciones dependientes de la luz tienen abundante energía química. En el ciclo de Calvin, las plantas usan la energía que contienen el ATP y el NADPH para formar compuestos hidratos de carbono.

El dióxido de carbonó entra al ciclo.Las moléculas de dióxido de carbono entran al ciclo Calvin desde la atmosfera. Una enzima en el estroma del cloroplasto combina estas moléculas de dióxido de carbono con compuestos de 5 carbonos presentes en el organelo, produciendo 3 carbonos que siguen en el ciclo. Por cada 6 moléculas de dióxido de carbono que entran, se producen 12 compuestos de 3 carbonos.

Producción de azúcar.A mitad del ciclo, dos de las doce moléculas de 3 carbonos son eliminadas. Estas moléculas se vuelven piedras angulares que usa la célula vegetal para producir azucares, lípidos, aminoácidos y otros compuestos. Las diez moléculas de 3 carbonos restantes se convierten de nuevo en moléculas de 5 carbonos. Estas moléculas se combinan con seis nuevas moléculas de dióxido de carbono para comenzar el siguiente ciclo.

Factores que afectan la fotosíntesis

Los factores más importantes que afectan la fotosíntesis están la temperatura, la intensidad de la luz y la disponibilidad de agua. Las reacciones de la fotosíntesis son posibles por enzimas que funcionan mejer en 0°C y 35°C. Las temperaturas por encimas o por debajo de este rango pueden afectar e esas enzimas, disminuyendo la tasa de fotosíntesis.

La intensidad de la luz alta incrementa la velocidad de la fotosíntesis. Una escasez de agua puede disminuir o incluso detener la fotosíntesis. La pérdida de agua también puede dañar los tejidos de las plantas. Para enfrentar estos peligros, las plantas tienen recubrimientos cerosos en sus hojas que reducen la perdida de agua.

Fotosíntesis bajo condiciones extremas.

Hay dos grupos importantes de plantas especializadas: Las plantas C4 y las plantas CAM. Las plantas C4 y CAM tienen adaptaciones bioquímicas que minimizan la perdida de agua mientras todavía permiten que tenga lugar la fotosíntesis bajo la luz solar intensa.

Fotosíntesis C4 Las plantas C4 tienen una vía química especializada que les permite captar niveles muy bajos de dióxido de carbono