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Fotosíntesis
Importancia
•En la fotosíntesis, se libera el oxígeno integrante de
la molécula del agua y se almacenan, por medio de
una reacción de reducción, numerosos compuestos
carbonatados que constituyen la materia viva.
6CO2 + 12H20 + hv C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O
Fotosíntesis
Los elementos que integran la fotosíntesis son: luz
del sol, carbono, clorofila de las plantas, CO2
atmosférico, algunos elementos minerales y el
agua.
Y los productos finales del proceso son: los
carbohidratos, que se utilizan posteriormente en la
síntesis de las demás sustancias orgánicas, o como
material combustible para la respiración.
Laboratorios del Siglo XVII
HISTORIA Y CONCEPTOS DE FOTOSÍNTESIS
1648.- Jan Baptista Van Helmont (médico flamenco),
realiza el primer experimento cuantitativo.
Concluyó después de 5 años, que las plantas se
alimentan y en consecuencia se componen casi
exclusivamente de agua y no de tierra como se
pensaba.
1754.- Joseph Black
(químico escocés)
denominó al gas
proveniente de la
combustión de una vela
como “aire fijo”
CO2
1770.- Joseph Priesley
(Pastor Inglés) obtiene
aire “deflogisticado” a
partir de óxido
mercuroso, el cual era
benéfico para los
animales Oxígeno
Teoría del flogisto
Según las antiguas concepciones griegas, todo lo que puede
arder contiene dentro de sí el elemento fuego, que se libera bajo
condiciones apropiadas. Las nociones alquímicas eran
semejantes, salvo que se concebían los combustibles como algo
que contenía el principio de "azufre" (no necesariamente el
azufre real).
1775.- Lavoisier llegó a la
conclusión de que el aire está
constituido principalmente por 2
gases: el gas de Priestley, que
facilitaba la combustión y el gas
de Rutherford (1772), que impedía la
combustión y que era más abundante.
El gas de Priestley lo llamó oxígeno
y al de Rutherford “azoe”, el cual,
posteriormente se llamó nitrógeno.
1779.- Ingen-Housz (médico holandés) amplia
la observación de Priesley, diciendo que
en la luz las partes verdes de la planta
son las purificadoras, pero en la
obscuridad toda la planta vicia el aire
como los animales.
La ecuación química que se deduce es:
Aire + Luz Plantas “algo flogisticado”
en las Plantas + “aire deflogisticado”
1781.- Lavoisier demuestra que el
“aire fijo” es un compuesto de
carbono y oxígeno.
1782.- Jean Senebier (pastor suizo)
descubre que es el aire fijo (CO2) lo que
las plantas toman del aire atmosférico,
utilizando la luz durante este proceso.
“Aire fijo” + Luz Plantas “nutriente en
la planta” + “aire deflogisticado”
1784.- Cavendish demuestra que el agua es
un compuesto de hidrógeno y oxígeno.
1796.- Ingen-Housz, utilizando la teoría de
Lavoisier, presenta a la fotosíntesis por
primera vez en términos de la química
moderna llamando al aire fijo, bióxido de
carbono y expresa la siguiente ecuación:
Bióxido de carbono + Luz Plantas materia
Orgánica + oxígeno
1804.- De Saussure (erudito suizo) agrega
un elemento más a esta ecuación, después de
encontrar una diferencia de peso en la
planta, que atribuye al agua.
Bióxido de carbono + Luz + agua Plantas
materia orgánica + oxígeno
1817.- Pierre Joseph Pelletier y Joseph
Bienaimé Caventou (químicos franceses)
aislaron la sustancia verde de las hojas y
la llamaron clorofila.
1845.- Julios Mayer (cirujano alemán), es
el primero en definir la transformación a
energía química que producen las plantas a
partir de la luz.
CO2 + Luz + agua Plantas con clorofila materia
orgánica + oxígeno + energía química
1880 a 1887.- Engelman encontró la
correspondencia entre el espectro de acción
de la fotosíntesis y el espectro de
absorción de la clorofila, concluyendo en
sus experimentos que las clorofilas son el
pigmento fotorreceptor de la fotosíntesis.
Alga
Espirogira
Engelman y la luz monocromática
1893.- Barnes propone el término
“Fotosíntesis” para describir el proceso
por medio del cual las plantas utilizan
la luz y el CO2 para convertirlo en
biomasa.
1923-1950.- A partir de los experimentos
hechos por O. Warburg (científico alemán) y
sus colaboradores con la microalga
Chlorella, se definió que el requerimiento
cuántico para la producción de una molécula
de oxígeno es de 8 (o más).
En1919 Otto Warburg consiguió cultivos densos de Chlorella en el
laboratorio, e introdujo la idea de utilizar estos cultivos como una
herramienta de trabajo en el estudio de la fotosíntesis.
Estos cultivos y otros de otras especies y tipos de microalgas
fueron objeto de atención por parte de numerosos investigadores,
observándose que bajo condiciones de cultivo adecuadas y,
especialmente, a intensidad de luz de saturación, eran mucho más
productivos
1930.- Van Niel (microbiólogo alemán) en
estudios comparativos de plantas y
bacterias fotosintéticas, propuso la idea
de que el oxígeno liberado en la
fotosíntesis proviene del agua y no del CO2.
1932.- Emerson y Arnold.- Iluminaron una
suspensión de células de Chlorella con
destellos de 10 microsegundos y midieron la
cantidad de oxígeno desprendido en relación
con la intensidad de los destellos,
concluyendo que la mayor parte de las
clorofilas actúa solo para absorber la luz y
transferir la energía de excitación a una
clorofila a especializada (centro de
reacción) que lleva a cabo fotoquímica
primaria y dieron el nombre de unidad
fotosintética a todas estas clorofilas que
cooperan colectivamente con la absorción de
8 cuantos de luz para la producción de una
molécula de oxígeno (300 clorofilas por
unidad fotosintética).
1937.- R. Hill (Universidad de Cambridge)
después de aislar por primera vez
cloroplastos, demostró que estos presentaban
fotorreducción de reactivos tales como
ferricianuro, quinona y colorantes del
diclorofenol.
4Fe(CN)3-6 + 2H
2O + Luz 4Fe(CN)3-
6 + O
2 + 4H+
Esta reacción de substitución del bióxido de
carbono por aceptores artificiales llamada
“reacción de Hill”, era consistente con la
idea de Van Niel de que el oxígeno era el
producto oxidado del agua.
1941.- El grupo de Kamen utiliza oxígeno
isotópico y confirma que el oxígeno
proviene del agua.
1943.- Emerson descubrió “la caída en el
rojo” midiendo los efectos de dos longitudes
de onda, considerando con esto que existen
dos pigmentos fotosintéticos que absorben la
luz.
1960.- Hill y Bendal proponen un esquema
denominado “Esquema Z”, que consiste en dos
fotosistemas en serie conectados por
oxidorreductores.
Lumen
El lumen es el lugar donde se lleva a
cabo la fotólisis del agua y la
producción de O2 y H+ .
Tilacoides
Formados por
proteínas, clorofila,
pigmentos accesorios y
moléculas portadoras
de electrones
Existen dos tipos: I y II
Realizan la “fase
luminosa” del proceso
fotosintético
El fotosistema I se
localiza en las regiones
no apiladas de los
tilacoides (tilacoides
estromales)
El fotosistema II se
encuentra en los grana
