Fotosintesis Estructura

1. Un equipo de investigadores comandado por Dirk Guldi de la universidad de Erlangen-Nuremberg ha creado una tecnología solar que se basa en la estructura y función del centro de oposición "Photosystem II of Photosynthesis". En los nuevos módulos de células solares, los cristales absorbentes de luz se superponen para formar una red de panales hexagonales cerca de un catalizador oxidante de agua con 4 átomos de metal rutenio en el centro. Los cristales usados ya están siendo usados en LEDs, transistores y células solares. En organismos con fotosíntesis de oxígeno, los dos fotosistemas de membrana integral II y I están conectados en serie. al igual que la cadena respiratoria, los dos fotosistemas están conectados por una cadena de transporte de electrones, que comprende la pequeña molécula plastoquinona, otro complejo proteico integral de membrana (complejo citocromo-b6f) www.fotosintesiss.com y la chiquita proteína plastocianina. Si se grafican los potenciales redox de todos los socios redox implicados en la oposición, el resultado es una clase de secuencia en zigzag que recuerda a una "Z" rotada (esquema Z, ver figura). inclusive el primer paso de la fotosíntesis parece ser comprensible en la imagen de la física clásica: un fotón o quantum de luz, que puede ser soñado aquí como un paquete de energía volante, golpea la molécula de un tinte, como la clorofila, y elimina un electrón, concebido a su vez como una chiquita perla cargada negativamente. Donde falta en la molécula, queda una carga efectiva, que atrae al electrón como el sol atrae a la tierra. los dos forman un par enlazado, un llamado excitón, que transmite la energía del fotón. no obstante, la utilización de las plantas como fuentes de energía regenerativas (renovables) en esta primera "era solar" no era en absoluto sostenible; basta reflexionar en la deforestación a enorme escala y la devastación en el pasado. Si hoy intentamos anunciar una revolución energética y una exclusiva era del sol donde las materias primas fósiles carbón, petróleo y gas natural sean sustituidas por las llamadas renovables -es decir, fuentes de energía regenerativas como el bioetanol, el biodiésel y el biogás procedente de la fotosíntesis de las plantas-, debemos tener en cuenta que "regenerativas" o "renovables" y "sostenibles" no son la misma cosa. El número antes mencionado de moléculas de ATP de 3 ATP por 2 H2O resulta indirectamente de la demanda de energía del período de Calvino ("reacción oscura"). No se sabe si exactamente tres moléculas de ATP se forman desde la división de dos moléculas de agua. Para oxidar el agua, por un lado, y reducir el NADP+, por otro, se conectan en serie dos sistemas fotográficos diferentes, cuyos potenciales redox se cambian mediante la absorción de la luz. El Photosystem II proporciona un fuerte agente oxidante para la oxidación del agua, mientras que el Photosystem I proporciona un fuerte agente reductor para la reducción del NADP+. Esta reacción se conoce frecuentemente como "oposición a la luz" porque esta parte de la fotosíntesis es dependiente de manera directa de la luz. La fotosíntesis es el desarrollo bioenergético-sintético básico ("bioenergía", biomasa) del que depende toda la vida en la tierra, excepto las bacterias quimioautotróficas ("quimiolitotrofia"). Sólo por medio de la fotosíntesis se puede convertir la energía de radiación de la luz solar (véase la Fig. 4) en energía químicamente relacionada. La fotosíntesis suministra los sustratos ricos en energía tanto para el metabolismo de los propios organismos fotoautotróficos ("autotrofia") como de todos los organismos heterótrofos ("heterotrofia"; Tab. nutrición) y, simultáneamente, brinda O2 para la disimilación (carta de colores) de estos sustratos. Desde la aparición de la fotosíntesis, el oxígeno además existió en la atmósfera y ha influido masivamente en el avance de la vida. ya que el oxígeno es muy reactivo (citotóxico), los seres vivos tuvieron que desarrollar nuevos procedimientos para tratar este gas, para hacerlo mayormente inofensivo o para utilizarlo en la generación de energía. la mayor parte de los seres vivos utilizan hoy en día oxígeno en la cadena respiratoria para crear energía. Las otras bacterias fotosintéticas, Chloroflexaceae, Chlorobiaceae, Chromatiaceae, Heliobacteria, tienen la posibilidad de utilizar un espectro mucho más grande de reductores, pero principalmente utilizan sulfuro de hidrógeno (H2S). ya que en este caso A significa azufre relacionado al sulfuro de hidrógeno, este tipo de fotosíntesis bacteriana libera azufre elemental (S) y ningún oxígeno. Esta forma de fotosíntesis se llama, entonces,

2. fotosíntesis de oxígeno. Las plantas del sol (y las hojas del sol) así como el berro tienen una alta tasa de fotosíntesis sólo a altas magnitudes de luz, la saturación de la luz es mucho más alta aquí que con las plantas de sombra (u hojas de sombra). Las plantas de sombra, como la alazana de madera, ya tienen la posibilidad de realizar la fotosíntesis a bajas intensidades de luz. no obstante, su tasa de fotosíntesis es menor que la de las plantas solares, puesto que la saturación de la luz se logra a bajos escenarios de iluminancia (ver también la figura). La división espacial de los dos sistemas fotográficos además debe evitar que los excitones del PS-II se desborden de manera incontrolada al complejo PS-I. en tanto que los excitones fluyen de forma muy eficiente desde las antenas hasta el PS I (trampa de embudo), la energía de excitación puede inclusive saltar fuera del PS II (trampa poco profunda). por lo tanto, si los dos complejos de fotosíntesis estuvieran en las inmediaciones, los excitones se añadirían al PS I con más frecuencia a expensas del PS II. La fotosíntesis depende de una secuencia de componentes abióticos que además se influyen mutuamente. 72 Se aplica la ley del mínimo: la fotosíntesis está bloqueada por el recurso que es subjetivamente poco. Para cuantificar la fotosíntesis, se puede definir la llamada tasa de fotosíntesis. Se mide como la cantidad de oxígeno o glucosa producida por unidad de tiempo. también puede expresarse como absorción de CO2 por unidad de tiempo. Suena a arrogancia cuando la gente piensa que puede llevarlo a cabo mejor. Los ecologistas además apuntan repetidamente que los balances energéticos tienen que tener en cuenta todos los pasos, medios y trayectorias en todo el proceso. Si se tiene en cuenta esto, la eficacia de la fotosíntesis natural por el momento no es tan baja frente a las fuentes de energía regenerativas artificiales. Según estos argumentos, una futura economía energética sostenible puede hacerse más fácilmente si se utilizan variedades más efectivos y un mejor uso de los comestibles y las plantas energéticas que una optimización artificial de la fotosíntesis. Las mediciones de CO2 a largo plazo en Hawaii y Alaska detallan ciclos estacionales característicos: En verano, cuando las plantas almacenan carbono a través de la fotosíntesis, el contenido de CO2 en la atmósfera es menor. En invierno, la fotosíntesis se detiene y cuando las hojas y las plantas se pudren, la vegetación vuelve a liberar sus reservas de carbono. de esto se deduce que la variación de la concentración de CO2 en un año depende de la fuerza de la fotosíntesis en verano y de la duración de las fases de crecimiento de las plantas. Los centros de reacción están rodeados de pigmentos que absorben la luz. Se agrupan en complejos consolidados. Esto aumenta el sector de área para que se logren atrapar más fotones. Cada núcleo de reactor está rodeado por unos 30 complejos de colectores. Además, los pigmentos cubren un amplio espectro de longitudes de onda utilizables. La construcción y composición de los reactores, de esta forma como las propiedades de los pigmentos, hacen que la fotosíntesis sea muy eficiente. Además de la fijación del CO2 en la fotosíntesis de oxígeno, la formación de oxígeno también juega un papel sustancial. En la Tierra, el oxígeno molecular elemental (O2) está que se encuentra en la atmósfera en forma gaseosa y disuelto en agua. Viene exclusivamente de la fotosíntesis de oxígeno. Sin la fotosíntesis de oxígeno, los organismos aeróbicos como los humanos y los animales no podrían vivir, dado que sólo a través de este proceso se forma oxígeno molecular elemental (O2) para su respiración y se generan sustancias orgánicas como nutrientes ("producción principal de sustancias orgánicas"). En las condiciones actuales de irradiación con energía del sol, cada año unas 123.000 millones de toneladas de dióxido de carbono son ligadas por las plantas, de las cuales 60.000 millones de toneladas son liberadas a la atmósfera por la respiración de las plantas, mientras que el resto se liga como biomasa o se introduce en el suelo. 89 La fotosíntesis impulsa directa o de forma indirecta todos los ciclos biogeoquímicos de todos los ecosistemas existentes en la Tierra. incluso las comunidades litotróficas de las fuentes hidrotermales, que utilizan compuestos inorgánicos de origen geotérmico como fuentes de energía y están totalmente aisladas de la luz del sol, dependen del oxígeno, el subproducto de la fotosíntesis.

3. transcribir científicamente el misterio de la fotosíntesis fue un extenso proceso: ya en el siglo XVIII, el erudito inglés Joseph Priestley halló con un fácil ensayo que las plantas verdes producen oxígeno. Colocó la rama de una menta en un envase de agua cerrado y la conectó a una bombilla de vidrio bajo la cual colocó una vela. Días después, halló que la vela no se había apagado. así que las plantas deben ser capaces de renovar el aire consumido por una vela encendida. del mismo modo que los humanos y los animales, las plantas requieren energía para crecer y hacer algunas tareas. Pero el mundo vegetal tiene una ventaja: puede ocasionar azúcar con el apoyo de la luz del sol. ¿Cómo trabaja esto? Con una reacción química complicada: la fotosíntesis. Esta complicado palabra viene del griego. se constituye de las tres palabras phos (luz), syn (compuesto) y proposición (compuesto). Además de la luz del sol como fuente de energía, la planta también requiere dióxido de carbono del aire, agua del suelo y el pigmento verde clorofila para la fotosíntesis. Las plantas convierten las sustancias de baja energía en sustancias de alta energía con el apoyo de la energía del sol. Esto provoca que las plantas sean algo así como pequeñas "plantas de energía del sol" que han estado utilizando energía renovable durante 4 mil millones de años. Esta energía transforma el dióxido de carbono y el agua en dextrosa. La fotosíntesis oxigenada es realizada por cianobacterias y todos los organismos fototróficos eucarióticos. Ejemplos de ello son, además de todas las plantas verdes, las varias algas unicelulares ("protistas"). La importancia de este desarrollo radica en la producción primaria de sustancias orgánicas, que sirven a los organismos quimioheterótrofos como fuente de energía y materiales de construcción, y en la formación de oxígeno, que es vital para todos los organismos aeróbicos obligatorios y se forma en la tierra casi exclusivamente por fotosíntesis de oxígeno.