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Damaris Ferrera: fotosíntesis

Raquel Cortes:Respiración celular

Andrea Doblado: Fotorrespiración

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Qué es la fotosíntesis?

se trata de un proceso metabólico que realizan las plantas verdes, en el que hacen la conversión de sustancias inorgánicas en orgánicas. Es un proceso que se lleva a cabo gracias a la energía que proporciona la luz, y que permite el desprendimiento de oxígeno.

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fases:

1. Fase fotoquímica o luminosa

En esta fase la energía de luz estimula la producción energética en plantas u otros organismos. Para que los electrones provoquen la ruptura de diversas moléculas de agua, y así liberar el oxígeno. Y también se generan moléculas de nicotinamida y adenosina trifosfato, que se emplean en la otra fase.

2. Fase de Reacciones Independientes de la Luz (Ciclo de Calvin):

Es la fase en la que no se requiere de la luz y se lleva a cabo en el estroma de los cloroplastos. Y en esta la energía adenosina trifosfato y la nicotinamida incitan que se realice toda la formación de materia orgánica, utilizando ciertas sustancias inorgánicas.

Además, se efectúan diversas reacciones químicas para producir fosfoacilglicéridos, que utiliza la célula vegetal para crear nutrientes. Así se obtiene la glucosa como resultado, elemento esencial en plantas y demás organismos para poder desempeñar todas sus funciones vitales.

Como con la fotosíntesis se absorbe la energía solar y el dióxido de carbono, y se expulsa oxígeno y carbohidratos, esto se convierte en un proceso fundamental. Esto porque engloba el ciclo natural de la energía, carbono y el oxígeno, lo cual es esencial para vivir.

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1. Luz

Intensidad de la luz: A medida que la intensidad de la luz aumenta, la tasa de fotosíntesis también aumenta, hasta que la planta alcanza un punto de saturación de luz.

Calidad de la luz: La fotosíntesis es más eficiente con luz de longitudes de onda azul y roja.

Duración de la luz: La duración del periodo de luz afecta la cantidad total de fotosíntesis que puede ocurrir en un día.

2. Dióxido de Carbono (CO₂)

Concentración de CO₂: Un aumento en la concentración de CO₂ generalmente aumenta la tasa de fotosíntesis hasta que otros factores se convierten en limitantes.

3. Temperatura

Temperatura óptima: Cada planta tiene una temperatura óptima para la fotosíntesis. Las temperaturas muy bajas o muy altas pueden reducir la tasa de fotosíntesis.

Efectos extremos: A temperaturas muy altas, las enzimas involucradas en la fotosíntesis pueden desnaturalizarse, reduciendo la eficiencia del proceso.

4. Agua

Disponibilidad de agua: El agua es esencial para la fotólisis y la producción de NADPH y ATP. La falta de agua puede causar el cierre de los estomas, reduciendo la absorción de CO₂ y, por lo tanto, la tasa de fotosíntesis.

5. Nutrientes

Nutrientes esenciales: Elementos como nitrógeno, fósforo, potasio y magnesio son cruciales para la síntesis de clorofila y otras moléculas esenciales para la fotosíntesis.

Deficiencia de nutrientes: La falta de estos nutrientes puede reducir la capacidad fotosintética de la planta.

6. Estructura de la Hoja

Superficie foliar: La cantidad de superficie disponible para capturar luz afecta la tasa de fotosíntesis.

Distribución de cloroplastos: La eficiencia de la fotosíntesis también depende de cómo se distribuyen los cloroplastos dentro de las células de la hoja.

7. Contaminantes y Estrés Ambiental

Contaminantes del aire: Gases tóxicos como el ozono pueden dañar las hojas y reducir la eficiencia fotosintética.

Estrés hídrico: La sequía, salinidad y otros factores de estrés pueden afectar negativamente la fotosíntesis.

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Importancia de la fotosíntesis para las plantas y el medio ambiente

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Importancia de la fotosíntesis para las plantas y el medio ambiente

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Importancia para las Plantas

1. Producción de Alimentos:

La fotosíntesis permite a las plantas producir glucosa, que es una fuente primaria de energía y un bloque de construcción esencial para otras moléculas orgánicas.

2. Crecimiento y Desarrollo:

La glucosa producida en la fotosíntesis se utiliza para formar estructuras celulares, como celulosa en las paredes celulares, permitiendo el crecimiento y desarrollo de la planta.

3. Almacenamiento de Energía:

Las plantas almacenan el exceso de glucosa en forma de almidón, que puede ser utilizado durante períodos de baja luz o crecimiento activo.

4. Producción de Oxígeno:

Durante la fotosíntesis, las plantas liberan oxígeno como un subproducto, que es vital para la respiración celular en casi todos los organismos vivos.

Importancia para el Medio Ambiente

1. Ciclo del Carbono:

La fotosíntesis juega un papel fundamental en el ciclo del carbono, al convertir el CO₂ atmosférico en compuestos orgánicos. Esto ayuda a regular los niveles de CO₂ en la atmósfera.

2. Producción de Oxígeno:

La liberación de oxígeno durante la fotosíntesis es esencial para mantener niveles adecuados de oxígeno en la atmósfera, que son necesarios para la respiración de la mayoría de los organismos.

3. Base de las Redes Tróficas:

Las plantas y otros organismos fotosintéticos son productores primarios en casi todos los ecosistemas, proporcionando la base alimentaria para herbívoros y, en última instancia, para carnívoros y otros consumidores.

4. Control del Clima:

Al absorber CO₂, un gas de efecto invernadero, las plantas ayudan a mitigar el cambio climático y regulan la temperatura global.

5. Ecosistemas Saludables:

Las plantas, a través de la fotosíntesis, sustentan ecosistemas saludables, proporcionando hábitats y alimento para una gran variedad de organismos.

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1. Glucósis:

La glucólisis es la división de la glucosa. La glucólisis convierte la glucosa de 6 carbonos en dos moléculas de piruvato de 3 carbonos. Este proceso ocurre en el citoplasma de la célula, y ocurre en presencia o ausencia de oxígeno. Durante la glucólisis se elabora una pequeña cantidad de NADH al igual que cuatro ATP. Durante este proceso se utilizan dos ATP, dejando una ganancia neta de dos ATP por glucólisis. El NADH retiene temporalmente la energía, la cual será utilizada en la etapa tres.

2. Ciclo de Krebs:

En presencia de oxígeno, en condiciones aeróbicas, el piruvato ingresa a las mitocondrias para proceder al ciclo de Krebs. La segunda etapa de la respiración celular es la transferencia de la energía en piruvato, que es la energía inicialmente en la glucosa, a dos portadores de energía, NADH y FADH ₂ También se produce una pequeña cantidad de ATP durante este proceso. Este proceso ocurre en un ciclo continuo, llamado así por su descubrimiento, Hans Krebs. El ciclo de Krebs utiliza una molécula de 2 carbonos (acetil-CoA) derivada del piruvato y produce dióxido de carbono.

3. Cadena respiratoria:

Es el uso de NADH y FADH ₂ para generar ATP. Primero, el NADH y el FADH ₂ ingresan a una cadena de transporte de electrones, donde su energía es utilizada para bombear, por transporte activo, protones (H+) al espacio intermembrana de las mitocondrias. Esto establece un gradiente de protones a través de la membrana interna. Estos protones luego fluyen por su gradiente de concentración, moviéndose de nuevo a la matriz por difusión facilitada. Durante este proceso, el ATP se elabora añadiendo fosfato inorgánico al ADP. La mayor parte del ATP producido durante la respiración celular se realiza durante esta etapa.

Por cada glucosa que inicia la respiración celular, en presencia de oxígeno (condiciones aeróbicas), se generan 36-38 ATP. Sin oxígeno, en condiciones anaeróbicas, Se producen ATP.

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La respiración celular y la fotosíntesis son partes importantes del ciclo de carbono. El ciclo de carbono es el sendero a través del cual el carbono es reciclado en la biosfera. Mientras la respiración celular libera dióxido de carbono al ambiente, la fotosíntesis saca dióxido de carbono fuera de la atmósfera.

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Como las plantas obtienen energía de estos procesos

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Como las plantas obtienen energía de estos procesos

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El proceso de respiración en las plantas consiste en usar los azúcares producidos en la fotosíntesis, además del oxígeno, para producir energía que es utilizada para el crecimiento de la planta. De muchas maneras, la respiración es lo opuesto a la fotosíntesis. En condiciones naturales, las plantas producen su propio alimento para sobrevivir. Las plantas usan el dióxido de carbono (CO₂) de el ambiente para producir azúcares y oxígeno (O₂), que se pueden utilizar como fuente de energía más adelante. Si bien la fotosíntesis ocurre solo en las hojas y los tallos, la respiración ocurre en las hojas, los tallos y las raíces de la planta.

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La fotorrespiración 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.

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La fotorrespiración es un proceso que acompaña siempre la fotosíntesis y que ocurre en la presencia de luz, con nombre O2 y convierte la ribulosa 1,5-bifosfato, en parte en el CO2.

Algunos compuestos intermediarios del ciclo de Calvin son degradados a CO2 y H2O. Pero al contrario de la respiración aeróbica, no hay producción de ATP en la fotorrespiración, reduciendo apenas la eficiencia de la fotosíntesis por la eliminación de compuestos intermediarios usados en el ciclo de Calvin.

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Cómo afecta a las plantas en diferentes condiciones ambientales

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Cómo afecta a las plantas en diferentes condiciones ambientales

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La fotorrespiración ocurre cuando el enzima RuBisCO, en lugar de fijar dióxido de carbono, fija oxígeno. Este proceso se incrementa a medida que aumenta la temperatura ambiental.

Sin embargo, cuando la temperatura ambiental aumenta, la RuBisCO cambia su comportamiento y comienza a actuar como una oxigenasa en lugar de una carboxilasa. Esto significa que, en lugar de fijar carbono, la enzima captura oxígeno, iniciando así el proceso de fotorrespiración.

A pesar de su ineficiencia, la fotorrespiración puede desempeñar un papel crucial en la protección de las plantas contra el estrés. Al actuar como un sumidero de energía, la fotorrespiración previene la sobre-reducción de la cadena de transporte de electrones fotosintéticos y la fotoinhibición.

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La fotorrespiración ocurre en tres organelos celulares con el siguiente orden:

1. Empieza en el cloroplasto. ➡️

2. Del cloroplasto continúa en los peroxisomas. ➡️

3. De los peroxisomas se muda a la mitocondria.  ➡️

4. De la mitocondria regresa a los peroxisomas. ➡️

5. Finalmente, de los peroxisomas vuelve al cloroplasto.

Es decir que la ruta metabólica de la fotorrespiración traza una especie de "U" que atraviesa tres organelos.

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