Asuntos de jardinería

El proceso de la fotosíntesis: breve y claro para los niños.

En la fase de luz de la fotosíntesis, ATP y NADP · H se sintetizan.2 Debido a la energía radiante. Sucede en cloroplastos tilacoidesdonde los pigmentos y las enzimas forman complejos complejos para el funcionamiento de los circuitos electroquímicos, a través de los cuales se transfieren electrones y parcialmente protones de hidrógeno.

Los electrones terminan finalmente en la coenzima NADP, que, al estar cargada negativamente, atrae a parte de los protones a sí misma y se convierte en NADPH.2. Además, la acumulación de protones en un lado de la membrana tilacoide y los electrones a lo largo del otro crea un gradiente electroquímico, cuyo potencial es utilizado por la enzima ATP sintetasa para sintetizar ATP a partir de ADP y ácido fosfórico.

Los principales pigmentos de la fotosíntesis son diversas clorofilas. Sus moléculas capturan la radiación de ciertos espectros de luz, en parte diferentes. Al mismo tiempo, algunos electrones de las moléculas de clorofila se transfieren a un nivel de energía más alto. Este es un estado inestable y, en teoría, los electrones, por la misma radiación, deben transferir al espacio la energía recibida del exterior y regresar al nivel anterior. Sin embargo, en las células de fotosíntesis, los electrones excitados son capturados por los aceptadores y, con una disminución gradual de su energía, se transmiten a lo largo de una cadena portadora.

En las membranas tilacoides, hay dos tipos de fotosistemas que emiten electrones cuando se exponen a la luz. Los fotosistemas son un complejo de pigmentos de clorofila en su mayoría con un centro de reacción, desde donde se desprenden los electrones. En el fotosistema, la luz solar atrapa muchas moléculas, pero toda la energía se acumula en el centro de reacción.

Los electrones del fotosistema I, que pasan a través de la cadena portadora, reducen el NADPH.

La energía de los electrones separados del fotosistema II se utiliza para sintetizar ATP. Y los electrones del fotosistema II llenan los agujeros de electrones del fotosistema I.

Los agujeros del segundo fotosistema están llenos de electrones resultantes de fotolisis del agua. La fotólisis también ocurre con la participación de la luz y es la descomposición de H2O a protones, electrones y oxigeno. Es como resultado de la fotólisis del agua que se forma el oxígeno libre. Los protones están involucrados en la creación de un gradiente electroquímico y la reducción de NADPH. Los electrones reciben clorofila fotosistema II.

La ecuación total aproximada de la fase luminosa de la fotosíntesis:

H2O + NADF + 2ADF + 2F → ½O2 + NADF · H2 + 2ATP

Transporte cíclico de electrones

Lo anterior es el llamado Fase luminosa no cíclica de la fotosíntesis.. Todavia hay Transporte cíclico de electrones cuando no se produce recuperación de NADP.. En este caso, los electrones del fotosistema van a la cadena portadora, donde se sintetiza el ATP. Es decir, esta cadena de transporte de electrones obtiene electrones del fotosistema I, no II. El primer sistema de fotos parece estar implementando un ciclo: los electrones emitidos a él son devueltos a él. En el camino, gastan parte de su energía en la síntesis de ATP.

Fotofosforilación y fosforilación oxidativa.

La fase luminosa de la fotosíntesis se puede comparar con la etapa de la respiración celular, la fosforilación oxidativa, que se produce en las crestas mitocondriales. Allí, también, la ATP se sintetiza mediante la transferencia de electrones y protones a lo largo de la cadena portadora. Sin embargo, en el caso de la fotosíntesis, la energía se almacena en ATP no para las necesidades de la célula, sino principalmente para las necesidades de la fase oscura de la fotosíntesis. Y si, al respirar, las sustancias orgánicas son la principal fuente de energía, entonces durante la fotosíntesis, la luz solar. Se llama síntesis de ATP durante la fotosíntesis. fotofosforilaciónEn lugar de la fosforilación oxidativa.

La fase oscura de la fotosíntesis.

Por primera vez, la fase oscura de la fotosíntesis fue estudiada en detalle por Calvin, Benson, Bassam. El ciclo de reacciones abierto por ellos fue llamado posteriormente el ciclo de Calvin, o C3- La fotosíntesis. Ciertos grupos de plantas tienen una vía de fotosíntesis modificada - C4También llamado el ciclo Hatch-Slack.

En las oscuras reacciones de la fotosíntesis, el CO es fijo.2. La fase oscura procede en el estroma del cloroplasto.

Recuperación de CO2 Ocurre debido a la energía de ATP y la fuerza reductora de NADF · H2Se genera en reacciones de luz. Sin ellos, la fijación de carbono no se produce. Por lo tanto, aunque la fase oscura no depende directamente de la luz, generalmente también procede de la luz.

Ciclo de calvin

La primera reacción de la fase oscura es la adición de CO.2 (carboxilacióne) a 1,5-ribulezobifosfaty (ribulosa 1,5 difosfato) – Ribf. Este último es una ribosa fosforilada doble. Esta reacción es catalizada por la enzima ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa, también llamada rubisco.

Como resultado de la carboxilación, se forma un compuesto de seis carbonos inestable, que se descompone en dos moléculas de tres carbonos como resultado de la hidrólisis. ácido fosfoglicérico (PGA) - El primer producto de la fotosíntesis. PGA también se llama fosfoglicerato.

PGA contiene tres átomos de carbono, uno de los cuales forma parte del grupo carboxilo ácido (-COOH):

PGC forma tres azúcares de carbono (gliceraldehído fosfato) triosfosfato (TF)ya incluye un grupo aldehído (-CHO):

FGK (3-ácido) → TF (3-azúcar)

La energía ATP y la fuerza reductora de NADP · H se gastan en esta reacción.2. TF es el primer hidrato de carbono de la fotosíntesis.

Después de eso, la mayor parte de la triosa fosfato se gasta en la regeneración de ribulozobifosfato (ReBP), que se usa nuevamente para unir el CO2. La regeneración incluye una serie de reacciones relacionadas con el ATP que involucran fosfatos de azúcar con 3 a 7 átomos de carbono.

En tal ciclo de RibF y es el ciclo de Calvin.

Del ciclo de Calvin viene la parte más pequeña del TF formado. En términos de 6 moléculas de dióxido de carbono unidas, el rendimiento es de 2 moléculas de triosofosfato. Respuesta total del ciclo con productos de entrada y salida:

Al mismo tiempo, 6 moléculas RIB participan en la unión y se forman 12 moléculas PGA, que se convierten en 12 TF, de las cuales 10 moléculas permanecen en el ciclo y se convierten en 6 moléculas RIB. Dado que TF es azúcar de tres carbonos, y RibBP es de cinco carbonos, entonces con respecto a los átomos de carbono tenemos: 10 * 3 = 6 * 5. El número de átomos de carbono que proporciona el ciclo no cambia, todo el RibF necesario se regenera. Y las seis moléculas de dióxido de carbono que entraron en el ciclo se gastan en la formación de dos moléculas de triosofosfato que salen del ciclo.

En el ciclo de Calvin por 6 moléculas de CO unidas2 Se consumen 18 moléculas de ATP y 12 moléculas de NADP · H.2, que se sintetizaron en las reacciones de la fase luminosa de la fotosíntesis.

El cálculo se realiza en dos moléculas que abandonan el ciclo del triosofosfato, ya que la molécula de glucosa que se forma posteriormente incluye 6 átomos de carbono.

El triosfosfato (TF) es el producto final del ciclo de Calvin, pero es difícil llamarlo el producto final de la fotosíntesis, ya que casi no se acumula y, al reaccionar con otras sustancias, se convierte en glucosa, sacarosa, almidón, grasas, ácidos grasos y aminoácidos. Además de TF juega un papel importante FGK. Sin embargo, tales reacciones ocurren no solo en organismos fotosintéticos. En este sentido, la fase oscura de la fotosíntesis es la misma que el ciclo de Calvin.

PGCs producen seis azúcares de carbono por catálisis enzimática paso. fructosa 6-fosfatoque se convierte en glucosa. En las plantas, la glucosa puede polimerizar en almidón y celulosa. La síntesis de carbohidratos es similar al proceso de glucólisis inversa.

¿Qué más es importante para las plantas?

Al igual que los humanos, las plantas también necesitan nutrientes para mantener la salud, crecer y realizar bien sus funciones vitales. Obtienen los minerales disueltos en el agua del suelo a través de las raíces. Si el suelo carece de nutrientes minerales, la planta no se desarrollará normalmente. Los agricultores a menudo revisan el suelo para asegurarse de que tenga suficientes nutrientes para cultivar. De lo contrario, recurra al uso de fertilizantes que contienen minerales básicos para la nutrición y el crecimiento de las plantas.

¿Por qué es tan importante la fotosíntesis?

Al explicar la fotosíntesis de manera breve y clara para los niños, vale la pena mencionar que este proceso es una de las reacciones químicas más importantes del mundo. ¿Cuáles son las razones de una declaración tan fuerte? En primer lugar, la fotosíntesis alimenta a las plantas, que, a su vez, alimenta a todas las demás criaturas vivientes del planeta, incluidos los animales y los seres humanos. En segundo lugar, como resultado de la fotosíntesis, el oxígeno necesario para la respiración se libera a la atmósfera. Todos los seres vivos respiran oxígeno y exhalan dióxido de carbono. Afortunadamente, las plantas hacen lo contrario, por lo que son muy importantes para los humanos y los animales, ya que les dan la oportunidad de respirar.

Proceso asombroso

Resulta que las plantas también saben cómo respirar, pero, a diferencia de las personas y los animales, absorben dióxido de carbono en lugar de oxígeno del aire. Las plantas también beben. Es por eso que necesitas regarlos, de lo contrario morirán. Con la ayuda del sistema radicular, el agua y los nutrientes se transportan a todas las partes del cuerpo de la planta, y la absorción de dióxido de carbono se produce a través de los pequeños agujeros en las hojas. El desencadenante para desencadenar una reacción química es la luz solar. Todos los productos metabólicos obtenidos son utilizados por las plantas para la nutrición, el oxígeno se libera a la atmósfera. Así es como puede explicar de manera breve y clara cómo se desarrolla el proceso de fotosíntesis.

Fotosíntesis: fases claras y oscuras de la fotosíntesis.

El proceso en cuestión consta de dos partes principales. Hay dos fases de la fotosíntesis (descripción y tabla, en lo sucesivo). La primera se llama fase de luz. Ocurre solo en presencia de luz en las membranas de los tilacoides con la participación de clorofila, proteínas de transferencia de electrones y la enzima ATP sintetasa. ¿Qué más esconde la fotosíntesis? Las fases de luz y oscuridad de la fotosíntesis se alternan entre sí a medida que avanza el día y la noche (ciclos de Calvin). Durante la fase oscura, la producción de la misma glucosa, alimento para plantas. Este proceso también se llama reacción independiente de la luz.

1. Las reacciones que ocurren en los cloroplastos son posibles solo en presencia de luz. En estas reacciones, la energía luminosa se convierte en energía química.

2. La clorofila y otros pigmentos absorben la energía de la luz solar. Esta energía se transmite a los fotosistemas que son responsables de la fotosíntesis.

3. El agua se utiliza para electrones e iones de hidrógeno, y también participa en la producción de oxígeno.

4. Los electrones y los iones de hidrógeno se utilizan para crear ATP (molécula de almacenamiento de energía), que se necesita en la siguiente fase de la fotosíntesis.

1. La reacción del ciclo de luz ocurre en el estroma de los cloroplastos.

2. El dióxido de carbono y la energía del ATP se utilizan como glucosa.

Conclusión

De lo anterior, se pueden extraer las siguientes conclusiones:

  • La fotosíntesis es un proceso que te permite recibir energía del sol.
  • La energía de la luz del sol se convierte en energía química por la clorofila.
  • La clorofila le da a las plantas un color verde.
  • La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos de las células de las hojas de las plantas.
  • El dióxido de carbono y el agua son necesarios para la fotosíntesis.
  • El dióxido de carbono ingresa a la planta a través de pequeñas aberturas, los estomas, a través de los cuales se libera el oxígeno.
  • El agua es absorbida por la planta a través de sus raíces.
  • Sin fotosíntesis en el mundo no habría comida.

Definición de la fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso químico mediante el cual las plantas, algunas bacterias y las algas producen glucosa y oxígeno a partir del dióxido de carbono y el agua, utilizando solo la luz como fuente de energía.

Este proceso es extremadamente importante para la vida en la Tierra, porque gracias a él se libera oxígeno, del cual depende toda la vida.

¿Por qué las plantas necesitan glucosa (comida)?

Al igual que los seres humanos y otros seres vivos, las plantas también necesitan nutrición para mantener sus medios de vida. El valor de la glucosa para las plantas es el siguiente:

  • La glucosa derivada de la fotosíntesis se usa durante la respiración para liberar la energía que necesita la planta para otros procesos vitales.
  • Las células vegetales también convierten parte de la glucosa en almidón, que se usa según sea necesario. Por esta razón, las plantas muertas se utilizan como biomasa, porque almacenan energía química.
  • La glucosa también es necesaria para producir otros químicos, como proteínas, grasas y azúcares vegetales, necesarios para el crecimiento y otros procesos importantes.

Estructura externa de las hojas.

Una de las características más importantes de las plantas es la gran superficie de las hojas. La mayoría de las plantas verdes tienen hojas anchas, planas y abiertas que son capaces de capturar tanta energía solar (luz solar) como sea necesario para la fotosíntesis.

  • Vena central y pecíolo.

La vena central y el pecíolo están unidos y son la base de la hoja. El tallo coloca la hoja de tal manera que recibe la mayor cantidad de luz posible.

  • Lámina de la hoja

Las hojas simples tienen una placa de la hoja, y la compleja - unas pocas. Lámina de la hoja: uno de los componentes más importantes de la hoja, que está directamente involucrado en el proceso de la fotosíntesis.

Una red de venas en las hojas transfiere el agua de los tallos a las hojas. La glucosa asignada también se envía a otras partes de la planta desde las hojas a través de las venas. Además, estas partes de la hoja sostienen y mantienen la placa plana para una mayor captura de la luz solar. La ubicación de las venas (venación) depende del tipo de planta.

  • Hoja base

La parte inferior de la hoja es la parte inferior de la misma, que está articulada con el tallo. A menudo, en la base de la hoja hay un par de estípulas.

Dependiendo del tipo de planta, el borde de la hoja puede tener una forma diferente, que incluye: entero, serrado, serrado, con muescas, salpicado, etc.

  • Parte superior de la hoja

Al igual que el borde de la hoja, la punta puede ser de varias formas, incluyendo: afilada, redondeada, roma, alargada, dibujada, etc.

La estructura interna de las hojas.

A continuación se muestra un diagrama cercano de la estructura interna del tejido de la hoja:

La cutícula es la capa protectora principal en la superficie de la planta. Como regla general, es más grueso en la parte superior de la hoja. La cutícula está recubierta con una sustancia similar a la cera que protege a la planta del agua.

La epidermis es una capa de células que es el tejido tegumentario de la hoja. Su función principal es proteger los tejidos internos de la hoja de la deshidratación, daños mecánicos e infecciones. También regula el proceso de intercambio de gases y transpiración.

La mesófila es el tejido vegetal principal. Aquí está el proceso de la fotosíntesis. En la mayoría de las plantas, el mesófilo se divide en dos capas: la parte superior es empalizada y la parte inferior es esponjosa.

  • Células protectoras

Las células protectoras son células especializadas en la epidermis de la hoja que se utilizan para controlar el intercambio de gases. Realizan una función protectora para los estomas. Los poros estomáticos se vuelven grandes cuando el agua está disponible libremente, de lo contrario las células protectoras se vuelven lentas.

La fotosíntesis depende de la penetración del dióxido de carbono (CO2) del aire a través de los estomas en el tejido mesófilo. El oxígeno (O2), obtenido como un subproducto de la fotosíntesis, deja la planta a través de los estomas. Cuando los estomas están abiertos, el agua se pierde como resultado de la evaporación y se debe reponer a través del flujo de transpiración con agua absorbida por las raíces. Las plantas se ven obligadas a equilibrar la cantidad de CO2 absorbida por el aire y la pérdida de agua a través de los poros estomáticos.

Verificado por un experto

Fase (luz)

1. donde esta pasando

La fase ligera de la fotosíntesis se produce en los tilacoides granales.

2.Procesos que se producen en esta fase.

Debido a la energía luminosa de la clorofila se produce la oxidación. La recuperación se produce a expensas de los electrones de agua extraídos del hidrógeno. Se crea una diferencia de potencial entre los lados interno y externo de la membrana de los tilacoides y, al utilizar la ATP sintetasa, el NADP se reduce a NADPH2 (forma reducida de nicotamida adenina dinucleótido dinucleótido)

3. Resultados del proceso

- Fotólisis del agua (descomposición) a la que se libera.

- la energía de la luz se convierte en la energía de los enlaces químicos de ATP y NADP * H2

Fase (oscuro)

1. donde esta pasando

La fase oscura de la fotosíntesis se produce en el estroma del cloroplasto.

2.Procesos que se producen en esta fase.

Hay una fijación de CO2 (dióxido de carbono).

En las reacciones del ciclo de Calvin, el CO2 se reduce debido al ATP y al poder reductor de la forma reducida de NADP * H2 (nicotamida adenina dinucleótido fosfato de adenina) formada en la fase ligera.

El concepto de fotosíntesis, dónde y qué ocurre en la fase de luz de la fotosíntesis.

La fotosíntesis es un conjunto de procesos de formación de energía luminosa en energía de enlaces químicos de sustancias orgánicas con la participación de colorantes fotosintéticos.

Este tipo de nutrición es característico de las plantas, procariotas y algunos tipos de eucariotas unicelulares.

En la síntesis natural, el carbono y el agua, en interacción con la luz, se convierten en glucosa y oxígeno libre:

6CO2 + 6H2O + energía luminosa → C6H12O6 + 6O2

Современная физиология растений под понятием фотосинтеза понимает фотоавтотрофную функцию, которая является совокупностью процессов поглощения, превращения и применения квантов световой энергии в разных несамопроизвольных реакциях, включая преобразование углекислого газа в органику.

Фотосинтез у растений происходит в листьях через хлоропласты - Organelos semiautónomos de dos membranas pertenecientes a la clase de plástidos. Con la forma plana de las placas de la hoja, se garantiza una absorción de alta calidad y una utilización completa de la energía lumínica y el dióxido de carbono. El agua necesaria para la síntesis natural proviene de las raíces a través del tejido conductor del agua. El intercambio de gases ocurre a través de la difusión a través de los estomas y parcialmente a través de la cutícula.

Los cloroplastos se rellenan con un estroma incoloro y están llenos de laminillas, que cuando se combinan entre sí forman tilacoides. Es en ellos donde se produce la fotosíntesis. Las cianobacterias en sí mismas son cloroplastos, por lo que el aparato para la síntesis natural en ellas no se separa en un orgánulo separado.

La fotosíntesis procede. Con la participación de pigmentos.Las clorofilas se encuentran comúnmente. Algunos organismos contienen otro pigmento: carotenoide o fikobilina. Los procariotas tienen un pigmento de bacterioclorofila, y estos organismos no emiten oxígeno al final de la síntesis natural.

La fotosíntesis pasa dos fases: la luz y la oscuridad. Cada uno de ellos se caracteriza por reacciones específicas y sustancias que interactúan. Consideremos con más detalle el proceso de las fases de la fotosíntesis.

La primera fase de la fotosíntesis. caracterizado por la formación de productos de alta energía, que son ATP, una fuente de energía celular, y NADP, un agente reductor. Al final de la etapa, el oxígeno se produce como un subproducto. La etapa de luz tiene lugar necesariamente con la luz solar.

El proceso de la fotosíntesis se desarrolla en las membranas de los tilacoides con la participación de proteínas de transferencia de electrones, la ATP sintetasa y la clorofila (u otro pigmento).

El funcionamiento de las cadenas electroquímicas, a través de las cuales se produce la transferencia de electrones y parcialmente de protones de hidrógeno, se forma en complejos complejos formados por pigmentos y enzimas.

Descripción del proceso de la fase de luz:

  1. Cuando la luz del sol incide en las placas de las hojas de los organismos vegetales, los electrones de la clorofila se excitan en la estructura de la placa.
  2. En el estado activo, las partículas salen de la molécula de pigmento y caen en el lado externo del tilacoide, que está cargado negativamente. Esto ocurre simultáneamente con la oxidación y posterior reducción de las moléculas de clorofila, que toman los siguientes electrones del agua que ha entrado en las hojas.
  3. Luego hay una fotólisis del agua con la formación de iones, que donan electrones y se convierten en radicales OH, capaces de participar en las reacciones y, además,
  4. Entonces estos radicales se combinan para formar moléculas de agua y oxígeno libre que entra a la atmósfera,
  5. La membrana tilacoide adquiere, por un lado, una carga positiva debido a un ión de hidrógeno, y por el otro, una carga negativa debido a los electrones,
  6. Con una diferencia de 200 mV entre los lados de la membrana, los protones pasan a través de la enzima ATP sintetasa, lo que conduce a la conversión de ADP en ATP (proceso de fosforilación),
  7. Con el hidrógeno atómico liberado del agua, NADP + se reduce a NADPH2,

Mientras que el oxígeno libre en el proceso de reacción se libera a la atmósfera, el ATP y el NADPH2 participan en la fase oscura de la síntesis natural.

Un componente obligatorio para esta etapa es el dióxido de carbono.Qué plantas absorben constantemente del ambiente externo a través de los estomas en las hojas. Los procesos de la fase oscura tienen lugar en el estroma del cloroplasto. Debido a que en esta etapa no se requiere mucha energía solar y el ATP y el NADPH2 se obtendrán suficientemente durante la fase de luz, las reacciones en los organismos pueden desarrollarse tanto de día como de noche. Los procesos en esta etapa ocurren más rápido que el anterior.

La totalidad de todos los procesos que ocurren en la fase oscura se representa como un tipo de cadena de transformaciones sucesivas de dióxido de carbono del ambiente externo:

  1. La primera reacción en esta cadena es la fijación del dióxido de carbono. La presencia de la enzima RibBP-carboxilasa contribuye al curso rápido y suave de la reacción, que resulta en la formación de un compuesto de seis carbonos, que se descompone en 2 moléculas de ácido fosfoglicérico.
  2. Luego, se lleva a cabo un ciclo bastante complejo, que incluye cierto número de reacciones, una vez finalizado el cual el ácido fosfoglicérico se convierte en azúcar natural, glucosa. Este proceso se llama el ciclo de Calvin,

Junto con el azúcar, también se produce la formación de ácidos grasos, aminoácidos, glicerol y nucleótidos.

La esencia de la fotosíntesis.

A partir de la tabla de comparaciones de las fases de luz y oscuridad de la síntesis natural, es posible describir brevemente la esencia de cada una de ellas. La fase de luz se produce en los granos de cloro con la inclusión obligatoria de la energía de la luz en las reacciones. Las reacciones involucran componentes como las proteínas transportadoras de electrones, la ATP sintetasa y la clorofila, que, al interactuar con el agua, forman oxígeno libre, ATP y NADPH2. Para la fase oscura que ocurre en el estroma del cloroplasto, la luz solar no es necesaria. El ATP y el NADPH2 producidos en la última etapa, cuando interactúan con el dióxido de carbono, forman azúcar natural (glucosa).

Como se puede ver en lo que antecede, la fotosíntesis parece ser un fenómeno bastante complejo y de varios pasos, que incluye muchas reacciones que involucran diversas sustancias. Como resultado de la síntesis natural, se obtiene oxígeno, que es necesario para la respiración de organismos vivos y su protección contra la radiación ultravioleta a través de la formación de una capa de ozono.

Foto respirando

Fotorrespiración:
1 - cloroplasto, 2 - peroxisoma, 3 - mitocondria.

Esta absorción de oxígeno y dióxido de carbono depende de la luz. A principios del siglo pasado, se encontró que el oxígeno suprime la fotosíntesis. Al final resultó que, para la RibB-carboxilasa, el sustrato puede ser no solo dióxido de carbono, sino también oxígeno:

Oh2 + RibP → fosfoglycolate (2C) + PGA (3C).

La enzima se llama ribf-oxigenasa. El oxígeno es un inhibidor competitivo de la fijación del dióxido de carbono. El grupo fosfato se separa, y el fosfoglycolate se convierte en glicolato, que la planta debe eliminar. Entra en los peroxisomas, donde se oxida a glicina. La glicina entra en las mitocondrias, donde se oxida a serina, con la pérdida de carbono ya fijado en forma de CO.2. Como resultado, dos moléculas de glicolato (2C + 2C) se convierten en una PGA (3C) y CO2. La fotorrespiración conduce a una disminución en el rendimiento de C3-Plantas en un 30–40% (Con3-plantas - plantas caracterizadas por C3- la fotosíntesis).

Fotosíntesis C4

Con4- fotosíntesis - fotosíntesis, en la que el primer producto es un cuatro carbonos (C4) conexiones. En 1965, se encontró que en algunas plantas (caña de azúcar, maíz, sorgo, mijo), los primeros productos de la fotosíntesis son ácidos de cuatro carbonos. Tales plantas se llaman Con4-plantas. En 1966, los científicos australianos Hatch y Slack demostraron que4- Las plantas prácticamente no tienen fotorrespiración y absorben el dióxido de carbono de manera mucho más efectiva. El camino del carbono a C4-se empezaron a llamar plantas por Hatch-Slack.

Para c4-Plantas caracterizadas por una estructura anatómica especial de la hoja. Todos los haces conductores están rodeados por una doble capa de células: la externa, las células mesófilas, la interna, las células de revestimiento. El dióxido de carbono se fija en el citoplasma de las células mesófilas, el aceptor es fosfoenolpiruvato (PEP, 3C), como resultado de la carboxilación de PEP, se forma oxaloacetato (4C). El proceso es catalizado. PEP carboxilasa. A diferencia de la RibB-carboxilasa, la FEP-carboxilasa tiene una alta afinidad por el CO.2 y, lo más importante, no interactúa con O2. En los cloroplastos mesófilos hay muchos grana, donde las reacciones de fase de luz son activas. En los cloroplastos de las placas celulares, ocurren reacciones de la fase oscura.

El oxaloacetato (4C) se convierte en malato, que se transporta a través del plasmodesma a las células del revestimiento. Aquí se descarboxila y deshidrata para formar piruvato, CO2 y NADP · N2.

El piruvato regresa a las células mesófilas y se regenera a expensas de la energía de ATP en PEP. Con2 De nuevo se fijó la RibB-carboxilasa con la formación de PGA. La regeneración de FEP requiere energía de ATP, por lo que se necesita casi el doble de energía que con C3- La fotosíntesis.

Edificio c4-plantas:
1 - capa externa - células mesófilas, 2 - capa interna - células enfrentadas, 3 - anatomía de Kranz, 4, 5 - cloroplastos, 4 - numerosas facetas, almidón pequeño, 5 - pocas facetas, mucho almidón.

Con4- fotosíntesis:
1 es una célula mesófila, 2 es una célula de un revestimiento de haz conductor.

Condiciones requeridas para la fotosíntesis.

A continuación se detallan las condiciones que son necesarias para que las plantas realicen el proceso de fotosíntesis:

  • Dióxido de carbono. Un gas natural incoloro e inodoro, que se encuentra en el aire y tiene la designación científica CO2. Se forma durante la combustión de carbono y compuestos orgánicos, y también ocurre en el proceso de respiración.
  • El agua. Químico líquido transparente, inodoro e insípido (en condiciones normales).
  • Luz Aunque la luz artificial también es adecuada para las plantas, la luz solar natural, como regla general, crea las mejores condiciones para la fotosíntesis, ya que contiene radiación ultravioleta natural, que tiene un efecto positivo en las plantas.
  • Clorofila Es un pigmento verde que se encuentra en las hojas de las plantas.
  • Nutrientes y minerales. Sustancias químicas y compuestos orgánicos que las raíces de las plantas absorben del suelo.

¿Cuál es el resultado de la fotosíntesis?

  • La glucosa
  • El oxigeno

(La energía luminosa se muestra entre paréntesis porque no es una sustancia).

Nota: Las plantas obtienen CO2 del aire a través de sus hojas y el agua del suelo a través de las raíces. La energía luminosa proviene del sol. El oxígeno resultante se libera en el aire de las hojas. La glucosa resultante se puede convertir en otras sustancias, como el almidón, que se utiliza como reserva de energía.

Si los factores que contribuyen a la fotosíntesis están ausentes o están presentes en cantidades insuficientes, esto puede afectar negativamente a la planta. Por ejemplo, una menor cantidad de luz crea condiciones favorables para los insectos que comen las hojas de la planta, y la falta de agua disminuye la velocidad.

¿Dónde ocurre la fotosíntesis?

La fotosíntesis se produce dentro de las células vegetales, en pequeños plastos llamados cloroplastos. Los cloroplastos (que se encuentran principalmente en la capa de mesofila) contienen una sustancia verde llamada clorofila. A continuación se muestran otras partes de la célula que trabajan con cloroplasto para la fotosíntesis.

Funciones de las partes celulares de la planta.

  • Pared celular: proporciona soporte estructural y mecánico, protege las células de los patógenos, corrige y determina la forma de la célula, controla la velocidad y la dirección de crecimiento y también da forma a las plantas.
  • Citoplasma Proporciona una plataforma para la mayoría de los procesos químicos controlados por enzimas.
  • Membrana Actúa como una barrera, controlando el movimiento de sustancias dentro y fuera de la célula.
  • Cloroplastos como se describió anteriormente, contienen clorofila, una sustancia verde que absorbe la energía de la luz durante la fotosíntesis.
  • Vacuola Una cavidad dentro del citoplasma celular que acumula agua.
  • Núcleo celular: Contiene una marca genética (ADN) que controla la actividad celular.

La clorofila absorbe la energía luminosa necesaria para la fotosíntesis. Es importante tener en cuenta que no todas las longitudes de onda de color de la luz son absorbidas. Las plantas absorben principalmente las ondas rojas y azules, no absorben la luz en el rango verde.

Dióxido de carbono en proceso de fotosíntesis.

Las plantas obtienen dióxido de carbono del aire a través de sus hojas. El dióxido de carbono se filtra a través de un pequeño agujero en la parte inferior de la lámina: el estoma.

La parte inferior de la hoja tiene células espaciadas libremente de manera que el dióxido de carbono llega a otras células en las hojas. También permite que el oxígeno generado durante la fotosíntesis abandone fácilmente la hoja.

El dióxido de carbono está presente en el aire que respiramos en concentraciones muy bajas y sirve como un factor necesario en la fase oscura de la fotosíntesis.

La luz en el proceso de la fotosíntesis.

La hoja generalmente tiene una gran superficie, por lo que puede absorber mucha luz. Su superficie superior está protegida contra la pérdida de agua, las enfermedades y los efectos de la capa de cera (cutícula). La parte superior de la hoja es donde cae la luz. Esta capa de mesófilo se llama empalizada. Está adaptado para absorber grandes cantidades de luz, ya que contiene muchos cloroplastos.

En las fases de luz, el proceso de fotosíntesis aumenta con mucha luz. Más moléculas de clorofila se ionizan y se generan más ATP y NADPH si los fotones de luz se concentran en una hoja verde. Aunque la luz es extremadamente importante en las fases de la luz, se debe tener en cuenta que una cantidad excesiva de ella puede dañar la clorofila y reducir el proceso de fotosíntesis.

Las fases de la luz no dependen demasiado de la temperatura, el agua o el dióxido de carbono, aunque todas son necesarias para completar el proceso de fotosíntesis.

El agua en el proceso de la fotosíntesis.

Las plantas obtienen el agua que necesitan para la fotosíntesis a través de sus raíces. Tienen pelos radiculares que crecen en el suelo. Las raíces se caracterizan por una gran superficie y paredes delgadas, que permiten que el agua pase fácilmente a través de ellas.

La imagen muestra plantas y sus células con suficiente agua (izquierda) y falta de agua (derecha).

Nota: las células de la raíz no contienen cloroplastos, ya que generalmente están en la oscuridad y no pueden hacer la fotosíntesis.

Si la planta no absorbe suficiente agua, se desvanece. Sin agua, la planta no podrá realizar la fotosíntesis lo suficientemente rápido, e incluso puede morir.

¿Qué significa el agua para las plantas?

  • Proporciona minerales disueltos que apoyan la salud de las plantas,
  • Es un medio para el transporte de recursos minerales,
  • Mantiene la estabilidad y la rectitud.
  • Refresca y satura la humedad.
  • Permite realizar diversas reacciones químicas en células vegetales.

El valor de la fotosíntesis en la naturaleza.

El proceso bioquímico de la fotosíntesis utiliza la energía de la luz solar para convertir el agua y el dióxido de carbono en oxígeno y glucosa. La glucosa se utiliza como bloques de construcción en las plantas para el crecimiento de tejidos. Así, la fotosíntesis es la forma en que se forman las raíces, los tallos, las hojas, las flores y los frutos. Sin el proceso de la fotosíntesis, las plantas no podrán crecer ni reproducirse.

Debido a su capacidad fotosintética, las plantas son conocidas como productoras y sirven de base para casi todas las cadenas alimenticias de la Tierra. (Las algas son el equivalente de las plantas en los ecosistemas acuáticos). Todos los alimentos que comemos provienen de organismos que son fotosintéticos. Comemos estas plantas directamente o comemos animales como las vacas o los cerdos que consumen alimentos vegetales.

  • La base de la cadena alimentaria.

Dentro de los sistemas acuáticos, las plantas y las algas también forman la base de la cadena alimentaria. Las algas sirven como alimento para los invertebrados, que, a su vez, son la fuente de alimento para los organismos más grandes. Sin fotosíntesis en el medio acuático, la vida sería imposible.

  • Eliminación de dióxido de carbono

La fotosíntesis convierte el dióxido de carbono en oxígeno. Durante la fotosíntesis, el dióxido de carbono de la atmósfera ingresa a la planta y luego se libera como oxígeno. En el mundo actual, donde los niveles de dióxido de carbono están creciendo a un ritmo espantoso, cualquier proceso que elimine el dióxido de carbono de la atmósfera es ambientalmente importante.

  • Ciclo de nutrientes

Las plantas y otros organismos fotosintéticos juegan un papel vital en el ciclo de los nutrientes. El nitrógeno en el aire se fija en los tejidos de las plantas y está disponible para crear proteínas. Los elementos traza en el suelo también pueden incorporarse al tejido de la planta y estar disponibles para los herbívoros, a lo largo de la cadena alimentaria.

  • Dependencia fotosintética

La fotosíntesis depende de la intensidad y calidad de la luz. En el ecuador, donde la luz solar es abundante durante todo el año y el agua no es un factor limitante, las plantas tienen altas tasas de crecimiento y pueden llegar a ser bastante grandes. A la inversa, la fotosíntesis en las partes más profundas del océano es menos común, ya que la luz no penetra en estas capas y, como resultado, este ecosistema es más árido.