Fotosíntesis | Video HHMI BioInteractive
Summary
TLDREl proceso de fotosíntesis es fundamental para la vida en la Tierra, permitiendo a plantas, algas y ciertos bacterias convertir la luz solar en energía química. Esta energía se utiliza para crear carbohidratos a partir de agua y dióxido de carbono, liberando oxígeno como subproducto. Las células de las hojas, particularmente las que contienen cloroplastos, son el escenario principal de esta reacción, que se divide en reacciones luminosas y el ciclo de Calvin. El resultado es una biomasa incrementada y la producción de 150 mil millones de toneladas de carbohidratos anualmente, siendo esencial para el oxígeno en nuestra atmósfera.
Takeaways
- 🌿 La vida en la Tierra depende en gran medida de la luz solar, capturada y convertida en energía química a través de la fotosíntesis por plantas, algas y algunas bacterias.
- 🔬 La fotosíntesis es un proceso que transforma la energía solar en energía química, utilizando el agua y el dióxido de carbono para producir carbohidratos y liberar oxígeno.
- 🍃 Los carbohidratos, como el G3P, son utilizados por las plantas para crecer y proporcionar energía, y son esenciales para la vida en el planeta.
- 🌱 La hoja es el centro de acción de la fotosíntesis, y su estructura incluye células mesofílicas, epidérmicas y vasculares, donde se encuentran los cloroplastos.
- 🟢 Los cloroplastos son los orgánulos en los que se lleva a cabo la fotosíntesis, y contienen pigmentos que les dan su color verde.
- 💧 El dióxido de carbono ingresa a la hoja a través de los estomas, y el oxígeno generado durante la fotosíntesis sale de la planta también a través de ellos.
- 🔁 La fotosíntesis consta de dos conjuntos de reacciones: las reacciones luminosas y el ciclo de Calvin, que ocurren en diferentes regiones de los cloroplastos.
- ⚡️ Las reacciones luminosas transforman la energía lumínica en energía química, produciendo ATP y NADPH, y liberando oxígeno.
- 🔄 El ciclo de Calvin utiliza la energía de ATP y NADPH para incorporar dióxido de carbono en moléculas orgánicas y formar G3P.
- 🚀 La cadena de transporte de electrones es crucial en las reacciones luminosas, donde los fotosistemas I y II trabajan en conjunto para excitar y transportar electrones.
- 🌱 La producción de carbohidratos y oxígeno por la fotosíntesis es vital para la vida en la Tierra, y este proceso es responsable de aproximadamente 150 mil millones de toneladas métricas de carbohidratos anualmente.
- 🌍 La fotosíntesis es uno de los procesos químicos más importantes para la vida en la Tierra, contribuyendo significativamente a la producción de oxígeno en nuestra atmósfera.
Q & A
¿Por qué es importante la fotosíntesis para la vida en la Tierra?
-La fotosíntesis es crucial porque nutre a casi toda la vida del planeta. A través de este proceso, las plantas, algas y algunas bacterias convierten la energía lumínica del sol en energía química, produciendo carbohidratos y liberando oxígeno.
¿Qué organismos realizan la fotosíntesis y qué elementos básicos utilizan para ello?
-Las plantas, algas y algunas bacterias son los organismos que realizan la fotosíntesis. Utilizan el agua y el dióxido de carbono del ambiente para producir carbohidratos y liberar oxígeno.
¿Cuál es el primer donante de electrones en la fotosíntesis?
-El agua es el primer donante de electrones en el proceso de la fotosíntesis.
¿Cómo se forma el carbohidrato G3P durante la fotosíntesis?
-El dióxido de carbono se combina con otras moléculas para formar carbohidratos como el azúcar de tres carbonos llamado G3P.
¿En qué células se encuentra la mayoría de las células con cloroplastos y por qué son verdes?
-La mayoría de las células en el medio de una hoja contienen grandes cantidades de cloroplastos. Estas células son verdes debido a los pigmentos en los cloroplastos.
¿Cómo entra el dióxido de carbono en la hoja y cómo sale el oxígeno?
-El dióxido de carbono entra a la hoja a través de pequeños poros llamados estomas en la capa externa de la célula. El oxígeno que se forma durante la fotosíntesis sale de la planta a través de los mismos estomas.
¿Qué son las reacciones luminosas y qué ocurren en ellas?
-Las reacciones luminosas son un conjunto de reacciones químicas que transforman la energía lumínica en energía química. Durante este proceso, se forman moléculas de ATP y NADPH, y se libera oxígeno.
¿Qué son los tilacoides y qué contienen?
-Los tilacoides son una serie de discos encapsulados por una membrana dentro de los cloroplastos, rodeados por un fluido acuoso y transparente llamado estroma, donde se llevan a cabo las reacciones luminosas.
¿Qué es el ciclo de Calvin y en qué fase se divide?
-El ciclo de Calvin es un conjunto de reacciones químicas que ocurren en el estroma del cloroplasto y se divide en tres fases: fijación, reducción y regeneración.
¿Cómo se produce el ATP y cómo se utiliza en la fotosíntesis?
-El ATP se produce a través de la ATP sintasa, que utiliza el gradiente de protones para combinar ADP con fosfato inorgánico. Esta energía química almacenada en ATP se utiliza en el ciclo de Calvin para formar nuevas moléculas orgánicas.
¿Cuál es el papel de la clorofila en la fotosíntesis?
-La clorofila es el pigmento que absorbe la luz en los fotosistemas. Los fotones de luz excitan los electrones en la clorofila, lo que inicia la cadena de transporte de electrones y la producción de energía química.
¿Cómo se relaciona la fotosíntesis con la producción de oxígeno en la atmósfera?
-La fotosíntesis es responsable de la producción de oxígeno en la atmósfera, ya que durante el proceso de división del agua, se libera oxígeno que se incorpora al ambiente.
¿Cuál es la cantidad estimada de carbohidratos producidos por la fotosíntesis al año y su importancia para la vida en la Tierra?
-La fotosíntesis produce aproximadamente 150 mil millones de toneladas métricas de carbohidratos al año, lo que es fundamental para el sustento de la vida en la Tierra y para mantener el oxígeno en nuestra atmósfera.
Outlines
🌿 Proceso de la Fotosíntesis
El primer párrafo describe la importancia fundamental de la fotosíntesis en la vida terrestre. Las plantas, algas y algunas bacterias son capaces de capturar energía lumínica del sol y transformarla en energía química a través de la fotosíntesis. Este proceso implica la producción de carbohidratos a partir del agua y dióxido de carbono, liberando oxígeno como subproducto. La fotosíntesis se compone de reacciones químicas que activan la movilización de electrones, donde el agua actúa como donante y el carbono del dióxido de carbono como receptor final de electrones. El dióxido de carbono se combina con otras moléculas para formar carbohidratos como el G3P, que son utilizados por las plantas para crecer y para la energía vital. Además, se explora la estructura de una hoja y su función en la fotosíntesis, destacando el papel de los cloroplastos y los estomas en el intercambio de gases.
🔬 Detalles de la Fotosíntesis
El segundo párrafo se enfoca en los detalles de la fotosíntesis, explicando que consta de dos conjuntos de reacciones químicas: las reacciones luminosas y el ciclo de Calvin. Estas ocurren en diferentes regiones de los cloroplastos, específicamente en las membranas de los tilacoides y en el estroma. Las reacciones luminosas transforman la energía lumínica en energía química, impulsando la formación de ATP y NADPH y generando oxígeno. El ciclo de Calvin, por su parte, utiliza la energía química de ATP y NADPH para combinar dióxido de carbono con moléculas orgánicas y formar nuevas moléculas como el azúcar G3P. Se describen los componentes y la secuencia de la cadena de transporte de electrones, incluyendo los roles de los fotosistemas I y II, y cómo se establece un gradiente de protones que contribuye a la síntesis de ATP.
🌱 Productos y Significado de la Fotosíntesis
El tercer párrafo destaca los productos de la fotosíntesis y su importancia para el crecimiento de las plantas y la vida en la Tierra. Se menciona que las células de las hojas producen sacarosa y almidón, los cuales son transportados a otras partes de la planta para su almacenamiento a largo plazo o para su uso inmediato. La fotosíntesis es responsable de la producción anual de 150 millones de toneladas métricas de carbohidratos y es fundamental para la provisión de oxígeno en nuestra atmósfera, siendo uno de los procesos químicos más cruciales para la vida en nuestro planeta.
Mindmap
Keywords
💡Fotosíntesis
💡Cloroplastos
💡Reacciones luminosas
💡Ciclo de Calvin
💡Tilacoides
💡Estroma
💡Fotosistemas
💡ATP
💡NADPH
💡Estomas
💡G3P
Highlights
La vida en la Tierra depende de la luz solar, capturada por plantas, algas y bacterias para la fotosíntesis.
La fotosíntesis es el proceso por el cual se convierte la energía solar en energía química.
El agua y el dióxido de carbono son los componentes básicos utilizados en la fotosíntesis para producir carbohidratos.
La fotosíntesis libera oxígeno como un producto secundario, esencial para la vida.
Las células mesofílicas, epidérmicas y haces vasculares son parte de la estructura de una hoja.
Los cloroplastos son los organelos donde se lleva a cabo la fotosíntesis y contienen pigmentos que hacen a las células verdes.
El dióxido de carbono entra a la hoja a través de los estomas y el oxígeno sale de la misma manera.
Las reacciones luminosas y el ciclo de Calvin son las dos fases de la fotosíntesis que ocurren en diferentes regiones de los cloroplastos.
Las reacciones luminosas transforman energía lumínica en energía química, formando ATP y NADPH.
El ciclo de Calvin utiliza ATP y NADPH para combinar dióxido de carbono y formar moléculas orgánicas como G3P.
La división del agua produce oxígeno y protones que son importantes para la formación de ATP.
Los fotosistemas I y II son esenciales para la absorción de luz y la transferencia de electrones.
La cadena de transporte de electrones es crucial para la transformación de energía lumínica en energía química.
La ATP sintasa utiliza el gradiente de protones para formar ATP a partir de ADP y fosfato.
El ciclo de Calvin se divide en fases de fijación, reducción y regeneración del dióxido de carbono.
La RuBisCO es la enzima clave en la fijación de carbono del ciclo de Calvin.
La producción de G3P es un paso importante para la síntesis de otras moléculas orgánicas como la sacarosa y el almidón.
La fotosíntesis es responsable de la producción anual de 150 mil millones de toneladas métricas de carbohidratos y del oxígeno en la atmósfera.
Transcripts
Casi toda la vida en la Tierra depende de la luz solar.
Las plantas, algas y algunas bacterias capturan la energía
lumínica del sol y la convierten en energía química a través de
una serie de reacciones llamada fotosíntesis.
Estos organismos producen carbohidratos a partir de
componentes básicos como el agua y el dióxido de carbono del
ambiente, y durante este proceso liberan oxígeno.
La fotosíntesis nutre a casi toda la vida en el planeta.
La fotosíntesis es un conjunto de reacciones químicas en la
cual la energía solar se convierte en energía química.
La energía lumínica activa el movimiento de electrones de
moléculas que donan electrones a moléculas que aceptan
electrones.
Pero, ¿qué moléculas?
El agua es el primer donante de electrones.
El carbono en el dióxido de carbono es el aceptor final de
electrones.
El dióxido de carbono se combina con otras moléculas para formar
carbohidratos, como el azúcar de tres carbonos llamado G3P.
Los carbohidratos se usan para hacer otras moléculas orgánicas
que las plantas usan para crecer y como fuente de energía para
sostener sus vidas.
Un importante producto secundario de la fotosíntesis
es el oxígeno.
Vamos a acercarnos al corte transversal de una hoja para
ver más de cerca el centro de acción de la fotosíntesis.
Una hoja tiene varios tipos de células,
como células mesofílicas, células epidérmicas y haces
vasculares.
La mayoría de las células en el medio de una hoja contienen
grandes cantidades de cloroplastos.
Los pigmentos en los cloroplastos hacen que estas
células sean verdes.
Los cloroplastos son los organelos donde ocurre la
fotosíntesis.
El dióxido de carbono del aire entra a la hoja a través de
pequeños poros, llamados estomas,
en la capa externa de la célula.
El oxígeno que se forma durante la fotosíntesis también sale de
la planta a través de los estomas.
La planta transporta moléculas orgánicas producidas en las
células de la hoja hacia otras células a través del sistema de
tuberías que se encuentra en los haces vasculares.
Veamos más de cerca un cloroplasto,
el organelo donde ocurre la fotosíntesis.
La fotosíntesis consiste en dos conjuntos de reacciones
químicas: las reacciones luminosas y el ciclo de Calvin.
Estas reacciones ocurren en distintas regiones de los
cloroplastos.
Los cloroplastos contienen una serie de discos encapsulados
por una membrana llamados tilacoides,
que están rodeados por un fluido acuoso y transparente,
llamado estroma.
Las reacciones luminosas se llevan a cabo en moléculas en
las membranas de los tilacoides, mientras las reacciones del
ciclo de Calvin se llevan a cabo por moléculas en el estroma.
Vamos a explorar estas regiones y sus funciones con más
detalles.
En la membrana del tilacoide, las reacciones luminosas
transforman la energía lumínica en energía química.
La energía lumínica impulsa la formación de moléculas de ATP
a partir de ADP, y de moléculas de NADPH a partir de NADP y
electrones.
Durante este proceso, las moléculas de agua se dividen y
se forma el oxígeno, que puede ser liberado a la atmósfera.
En el estroma, las reacciones del ciclo de Calvin usan
energía química de ATP y NADPH para combinar dióxido de
carbono del aire con moléculas orgánicas para formar nuevas
moléculas, como el azúcar G3P.
ADP y NADP se reciclan y se pueden usar de
nuevo en las reacciones luminosas.
Las plantas aumentan su biomasa a través de la formación de
estas nuevas moléculas orgánicas.
Las membranas tilacoidales contienen moléculas
especializadas que funcionan juntas para llevar a cabo las
reacciones luminosas.
La luz es absorbida por complejos de pigmentos y
proteínas llamados fotosistemas.
Hay dos fotosistemas: fotosistema I y fotosistema II.
Los fotosistemas transforman la energía lumínica en energía
química al excitar y transportar electrones de molécula
a molécula, como en una cadena, en la membrana tilacoidal.
A este proceso se le llama una cadena de transporte de
electrones.
Veamos más de cerca cómo funciona este proceso.
Primero, los fotones de luz llegan a la clorofila,
un pigmento que absorbe la luz en el fotosistema II.
Los electrones en la clorofila se excitan a un mayor nivel de
energía.
Los electrones excitados pasan por un portador de electrones.
Mientras tanto, el agua se divide y libera electrones.
Estos electrones reemplazan los electrones perdidos en el
fotosistema II.
El producto secundario de esta reacción es el oxígeno,
que posteriormente se libera en el aire.
Los otros productos son protones o iones de hidrógeno,
que se liberan dentro de los tilacoides o lumen.
Los electrones excitados pasan al complejo del citocromo.
Parte de la energía de los electrones la utiliza el
complejo del citocromo para transportar protones
adicionales hacia el lumen.
El segundo portador de electrones,
una proteína dentro del lumen, recibe los electrones y los
pasa al fotosistema I.
Estos electrones ya han perdido la mayor parte de la energía
recibida de la luz en el fotosistema II.
Los fotones de luz llegan a la clorofila en el fotosistema I y
excitan a los electrones nuevamente.
Los electrones luego pasan al tercer portador de electrones.
Finalmente, estos electrones son reciclados o interactúan con
una enzima y con NADP , el aceptor final de electrones de
las reacciones luminosas, para formar NADPH.
Parte de la energía de la luz ahora está almacenada en la
molécula reducida de NADPH.
Parte de la energía liberada por la transferencia de electrones
ha establecido un gradiente de protones a través de la
membrana tilacoidal.
Los protones que se acumularon en el lumen se difunden hacia
el estroma a través de una enzima llamada ATP sintasa.
La ATP sintasa usa la energía potencial del gradiente de
protones para combinar ADP con fosfato inorgánico para formar
ATP.
De esta manera, le energía potencial se transforma en
energía química almacenada como ATP.
ATP y NADPH ahora tienen energía almacenada
a partir de las reacciones luminosas.
Esta energía se puede usar en el ciclo de Calvin.
Esta cadena de transporte de electrones activada por la luz
suele ser continua en presencia de la luz solar.
Abarca una serie de reacciones químicas que incluyen absorción
de luz, conversión de energía y transferencia de electrones
realizada por los fotosistemas y otras enzimas en la membrana de
los tilacoides.
El ciclo de Calvin ocurre en el estroma del cloroplasto,
el fluido acuoso y transparente que rodea los tilacoides.
Es útil dividir el ciclo de Calvin en tres fases: fijación,
reducción y regeneración.
En la primera fase, el carbono inorgánico,
en forma de dióxido de carbono del aire,
se incorpora en moléculas orgánicas,
un proceso conocido como fijación de carbono.
Tres moléculas de dióxido de carbono reaccionan con tres
moléculas de ribulosa bisfosfato (RuBP) para producir seis
unidades de una molécula de tres carbonos llamada 3-PGA.
La enzima RuBisCO cataliza esta reacción.
En la segunda fase, las moléculas orgánicas aceptan
electrones, un proceso llamado reducción.
Las seis moléculas de 3-PGA usan seis moléculas de ATP y seis de
NADPH, la cual almacena energía de las reacciones luminosas,
para generar seis moléculas de G3P.
Las moléculas G3P contienen más electrones y tienen más energía
potencial que 3-PGA.
Una molécula de G3P sale del ciclo.
Se puede usar para hacer otras moléculas orgánicas.
En la tercera fase, la fase de regeneración,
un gran conjunto de reacciones usa las otras cinco moléculas
de G3P y energía de tres moléculas de ATP para producir
tres moléculas de RuBP.
Con la RuBP reformada, el proceso puede empezar de nuevo.
Nótese que, en el ciclo de Calvin,
la energía de ATP y NADPH producida en las reacciones
luminosas se usa para generar una molécula G3P a partir de
tres moléculas de dióxido de carbono.
En este proceso, los electrones que pierde la NADPH son
aceptados por los carbonos de las moléculas de dióxido de
carbono, que son los aceptores finales de electrones de la
fotosíntesis.
El G3P, el producto neto del ciclo de Calvin,
se puede usar para generar otras moléculas orgánicas,
como sacarosa o almidón.
La sacarosa que producen las células de las hojas se
transporta a través de los haces vasculares hacia otras partes
de la planta, como los tallos y raíces.
Las células de las hojas también pueden producir almidón para
almacenar energía a largo plazo.
En general, las moléculas generadas por la fotosíntesis
proporcionan el sustento y los elementos vitales que permiten
que las plantas crezcan.
A nivel mundial, la fotosíntesis produce un estimado de 150 mil
millones de toneladas métricas de carbohidratos al año y es
responsable del oxígeno de nuestra atmósfera,
lo que lo convierte en uno de los procesos químicos más
importantes para la vida en la Tierra.
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