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Tema 4: PIM relacionados con la fotosíntesis y la respiración en vegetales…
Tema 4: PIM relacionados con la fotosíntesis y la respiración en vegetales (1ª PARTE)
Flujo de energia en la biosfera
La
fotosíntesis
es el proceso por el cual organismos como plantas y cianobacterias convierten la
energía luminosa en energía química
, almacenada en carbohidratos. Estos carbohidratos luego son usados por la mitocondria en plantas y animales para producir ATP mediante la respiración celular. Esta libera CO₂, que vuelve a ser usado en la fotosíntesis, completando el ciclo del carbono.
Papel de las plantas en el ciclo del carbono
El CO₂ de la atmósfera es fijado por las plantas terrestres y acuáticas mediante la fotosíntesis, convirtiéndolo en
compuestos orgánicos
. Estos compuestos son consumidos por los animales, que liberan CO₂ a través de la respiración. Además, la descomposición de organismos también libera CO₂ a la atmósfera. El CO₂ atmosférico absorbe radiación infrarroja y libera calor, lo que contribuye al
efecto invernadero.
Cuanta más cantidad de CO₂ en la atmósfera, mayor es el calentamiento global.
Organismos fotosintéticos
Las
plantas terrestres, acuáticas y las algas verdes y rojas
realizan fotosíntesis oxigénica porque provienen de un organismo eucariota primigenio que incorporó una cianobacteria fotosintética mediante endosimbiosis, dando origen a los cloroplastos. A lo largo del tiempo, han ocurrido diversas
endosimbiosis
, lo que ha generado una gran diversidad de
pigmentos
Fotosíntesis: ecuación general y pigmentos
Ecuación general
Fotosíntesis
oxigénica
: plantas terrestres, algas, cianobacterias : CO2 + 2H20 + luz → (CH20) + H20 + 02
Foto…
anoxigénica
: bact. fotosintéticas: CO2 + 2H2S + luz → (CH20) + H2O + 2S (bact. púrpuras del azufre)
Naturaleza de la luz y su medida
La luz puede tener doble naturaleza
Naturaleza de
partícula
: Un haz de luz está formado por fotones, cada uno con un cuanto de energía.
Naturaleza de
onda
: Se transmite como una onda electromagnética, con dos componentes perpendiculares: campo eléctrico y campo magnético.
Propiedades de la luz
Longitud de onda (λ)
: Distancia entre crestas de la onda (nm).
Frecuencia
(ν): Veces que una cresta pasa por un punto en un segundo (Hz).
Velocidad de la luz (c)
: Producto de la longitud de onda y la frecuencia.
Energía de un fotón (E)
: Producto de la constante de Planck (h) y la frecuencia (ν).
A partir de las ecuaciones de
velocidad de la luz
y
energía del fotón
, podemos despejar la frecuencia (ν) y sustituirla en la ecuación de energía:
E = (h x c) / λ
Esto demuestra que la energía (E) es inversamente proporcional a la longitud de onda (λ)
espectro electromagnético
, el rango visible (400-700 nm): Violeta (400 nm) → Alta energía y Rojo (700 nm) → Baja energía Las plantas absorben luz de 380 a 750 nm, principalmente en las franjas azul y roja del espectro visible.
Características de la luz:
(Importancia para las plantas: Las plantas pueden detectar la irradiancia y la irradiancia espectral, lo que les permite identificar sombras de otras plantas. Esto les ayuda a adaptarse y crecer hacia áreas con más luz.)
Cantidad de luz
: número de fotones que llegan en un haz de luz. Se mide en irradiancia. Se mide con radiómetro que tiene dos sensores, uno plano que mide lo que llega a la superficie y otro esférico que mide en todas las direcciones
Dirección de la luz
: Se mide con un sensor esférico
Cualidad de la luz:
Se refiere a la cantidad de fotones por longitud de onda. Se mide en irradiancia espectral con un espectro radiómetro.
El papel de los pigmentos fotosintéticos
Los
pigmentos
fotosintéticos absorben luz en ciertas longitudes de onda; las hojas captan principalmente luz azul y roja y reflejan verde. El espectro de acción de la fotosíntesis coincide con el espectro de absorción de estos pigmentos. Engelmann demostró esto al mostrar que la fotosíntesis (medida por producción de oxígeno) es más eficiente donde la clorofila absorbe más luz.
Cloroplastos
Los cloroplastos, presentes en tejidos verdes (especialmente en el mesófilo de las hojas), son los orgánulos donde ocurre la fotosíntesis. Tienen doble membrana, tilacoides (sacos membranosos que forman granas al apilarse), y un espacio interno llamado estroma. Dentro de los tilacoides está el lumen. También contienen almidón como reserva de carbohidratos.
Principales pigmentos fotosintéticos
Extracción y cuantificación de pigmentos fotosintéticos
La
ficobilina
es el único pigmento fotosintético
hidrosoluble
; los demás, como las clorofilas, requieren
disolventes apolares
(como acetona o metanol) para su extracción. El proceso incluye:
Homogeneizar
hojas con disolvente apolar.
Filtrar
para eliminar restos celulares.
Medir la
absorbancia
del extracto con un espectrofotómetro.
Usar la
ley de Lambert-Beer
para calcular la concentración de pigmentos, aplicando ecuaciones con sus coeficientes de absorción.