¬ŅQu√© tipo de reacci√≥n es la fotos√≠ntesis?

¬ŅQu√© tipo de reacci√≥n es la fotos√≠ntesis?

sin la serie de reacciones qu√≠micas conocidas colectivamente como fotos√≠ntesis, no estar√≠as aqu√≠ y nadie m√°s lo sabr√≠a. Esto podr√≠a parecerle una extra√Īa afirmaci√≥n si sabe que la fotos√≠ntesis es exclusiva de las plantas y algunos microorganismos, y que ni una sola c√©lula en su cuerpo o en la de ning√ļn animal tiene el aparato para llevar a cabo esta elegante variedad de reacciones ¬Ņlo que da?

En pocas palabras, la vida vegetal y la vida animal son casi perfectamente simbi√≥ticas, lo que significa que la forma en que las plantas cumplen con sus necesidades metab√≥licas es de gran beneficio para los animales y viceversa. en t√©rminos m√°s simples, los animales toman gas de ox√≠geno (o 2 ) para obtener energ√≠a de fuentes de carbono no gaseosas y excretan gas de di√≥xido de carbono (co 2 ) y agua (h 2 o) en el proceso, mientras que las plantas usan co 2 y h 2 o Hacer comida y liberar o 2 al medio ambiente. Adem√°s, aproximadamente el 87 por ciento de la energ√≠a mundial se deriva actualmente de la quema de combustibles f√≥siles, que en √ļltima instancia son tambi√©n productos de la fotos√≠ntesis.

a veces se dice que "la fotos√≠ntesis es para las plantas lo que la respiraci√≥n es para los animales", pero esta es una analog√≠a err√≥nea porque las plantas usan ambas, mientras que los animales solo usan la respiraci√≥n. piense en la fotos√≠ntesis como la forma en que las plantas consumen y digieren el carbono, confiando en la luz en lugar de en la locomoci√≥n y en el acto de comer para poner el carbono en una forma que las peque√Īas m√°quinas celulares pueden utilizar.

una visión general rápida de la fotosíntesis

La fotos√≠ntesis, a pesar de no ser utilizada directamente por una fracci√≥n significativa de los seres vivos, puede verse razonablemente como el √ļnico proceso qu√≠mico responsable de garantizar la existencia continua de la vida en la tierra misma. las c√©lulas fotosint√©ticas toman co 2 y h 2 o recogidos por el organismo del ambiente y utilizan la energ√≠a de la luz solar para impulsar la s√≠ntesis de glucosa (c 6 h 12 o 6 ), liberando o 2 como producto de desecho. esta glucosa es procesada por diferentes c√©lulas en la planta de la misma manera que las c√©lulas animales la usan: se somete a la respiraci√≥n para liberar energ√≠a en forma de trifosfato de adenosina (atp) y libera co 2como producto de desecho. (El fitoplancton y las cianobacterias tambi√©n utilizan la fotos√≠ntesis, pero para los fines de esta discusi√≥n, los organismos que contienen c√©lulas fotosint√©ticas se denominan gen√©ricamente "plantas").

Los organismos que utilizan la fotosíntesis para producir glucosa se denominan autótrofos, que se traducen libremente de griego a "autoalimentación". es decir, las plantas no dependen de otros organismos directamente para el alimento. Los animales, por otro lado, son heterótrofos ("otros alimentos") porque tienen que ingerir carbono de otras fuentes vivas para crecer y permanecer vivos.

¬ŅQu√© tipo de reacci√≥n es la fotos√≠ntesis?

La fotosíntesis se considera una reacción redox. redox es la abreviatura de "reducción-oxidación", que describe lo que ocurre a nivel atómico en las diversas reacciones bioquímicas. La fórmula completa y equilibrada para la serie de reacciones llamada fotosíntesis, cuyos componentes se explorarán en breve, es:

6h 2 o + luz + 6co 2 ‚Üí c 6 h 12 o 6 + 6o 2

Puedes verificar por ti mismo que el n√ļmero de cada tipo de √°tomo es el mismo en cada lado de la flecha: seis √°tomos de carbono, 12 √°tomos de hidr√≥geno y 18 √°tomos de ox√≠geno.

la reducción es la eliminación de electrones de un átomo o molécula, mientras que la oxidación es la ganancia de electrones. en consecuencia, los compuestos que fácilmente producen electrones a otros compuestos se llaman agentes oxidantes, mientras que los que tienden a ganar electrones se llaman agentes reductores. Las reacciones redox usualmente involucran la adición de hidrógeno al compuesto que se está reduciendo.

Las estructuras de la fotosíntesis.

El primer paso en la fotos√≠ntesis podr√≠a resumirse como "que haya luz". La luz del sol golpea la superficie de las plantas, poniendo en marcha todo el proceso. quiz√°s ya sospeche por qu√© muchas plantas se ven como lo hacen: una gran √°rea de superficie en forma de hojas y las ramas que las sostienen, lo que parece innecesario (aunque atractivo) si no sabe por qu√© estos organismos est√°n estructurados de esta manera . El "objetivo" de la planta es exponerse lo m√°s posible a la luz del sol, haciendo que las plantas m√°s peque√Īas y peque√Īas de cualquier ecosistema se parezcan a las runas de una camada de animales, ya que ambas luchan por obtener suficiente energ√≠a. Las hojas, como es l√≥gico, son extremadamente densas en las c√©lulas fotosint√©ticas.

estas células son ricas en organismos llamados cloroplastos, que es donde se realiza el trabajo de la fotosíntesis, al igual que las mitocondrias son los orgánulos en los que se produce la respiración. de hecho, los cloroplastos y las mitocondrias son muy similares en su estructura, un hecho que, como prácticamente todo en el mundo de la biología, puede atribuirse a las maravillas de la evolución. Los cloroplastos contienen pigmentos especializados que absorben de manera óptima la energía de la luz en lugar de reflejarla. lo que se refleja en lugar de absorber se encuentra en un rango de longitudes de onda que el ojo humano y el cerebro interpretan como un color particular (sugerencia: comienza con "g"). El principal pigmento utilizado para este propósito se conoce como clorofila.

Los cloroplastos están rodeados por una doble membrana plasmática, como ocurre con todas las células vivas y con los orgánulos que contienen. En las plantas, sin embargo, existe una tercera membrana interna a la bicapa del plasma, llamada membrana tilacoide. esta membrana está doblada muy extensamente para que las estructuras de forma apiladas apiladas una encima de otra resulten, no como un paquete de mentas para respirar. estas estructuras tilacoides contienen clorofila. El espacio entre la membrana interna del cloroplasto y la membrana del tilacoide se llama estroma.

El mecanismo de la fotosíntesis.

La fotosíntesis se divide en un conjunto de reacciones dependientes de la luz e independientes de la luz, generalmente llamadas reacciones de luz y oscuridad y se describen en detalle más adelante. Como habrás llegado a la conclusión, las reacciones a la luz ocurren primero.

cuando la luz del sol incide en la clorofila y otros pigmentos dentro de los tilacoides, esencialmente elimina electrones y protones sueltos de los √°tomos en la clorofila y los eleva a un nivel de energ√≠a m√°s alto, lo que los hace m√°s libres para migrar. Los electrones se desv√≠an hacia las reacciones de la cadena de transporte de electrones que se desarrollan en la propia membrana tilacoide. Aqu√≠, los aceptadores de electrones como nadp reciben algunos de estos electrones, que tambi√©n se utilizan para impulsar la s√≠ntesis de atp. atp es esencialmente para las c√©lulas lo que los d√≥lares son para el sistema financiero de Estados Unidos: es "la moneda de la energ√≠a" que utiliza pr√°cticamente todos los procesos metab√≥licos en √ļltima instancia.

Mientras esto sucede, las mol√©culas de clorofila que se ba√Īan en el sol se encuentran repentinamente sin electrones. Aqu√≠ es donde el agua entra en la refriega y contribuye con los electrones de reemplazo en forma de hidr√≥geno, lo que reduce la clorofila. con su hidr√≥geno desaparecido, lo que antes era agua ahora es ox√≠geno molecular - o 2 . este ox√≠geno se difunde fuera de la c√©lula y de la planta por completo, y parte de √©l ha logrado encontrar su camino hacia sus propios pulmones precisamente en este segundo.

¬ŅEs la fotos√≠ntesis enderg√≥nica?

La fotos√≠ntesis se denomina reacci√≥n enderg√≥nica porque requiere una entrada de energ√≠a para poder proceder. El sol es la fuente √ļltima de toda la energ√≠a en el planeta (un hecho que quiz√°s se entienda en alg√ļn nivel por las diversas culturas de la antig√ľedad que consideraban al sol como una deidad por derecho propio) y las plantas son las primeras en interceptarlo para un uso productivo. sin esta energ√≠a, no habr√≠a manera de que el di√≥xido de carbono, una mol√©cula peque√Īa y simple, se convierta en glucosa, una mol√©cula considerablemente m√°s grande y m√°s compleja. Imag√≠nate a ti mismo subiendo un tramo de escaleras mientras no gastas energ√≠a de alguna manera, y puedes ver el problema que enfrentan las plantas.

en t√©rminos aritm√©ticos, las reacciones enderg√≥nicas son aquellas en las que los productos tienen un nivel de energ√≠a m√°s alto que el de los reactivos. Lo contrario de estas reacciones, en t√©rminos energ√©ticos, se denominan exerg√≥nicos, en el que los productos tienen menor energ√≠a que las reacciones y, por lo tanto, se libera energ√≠a durante la reacci√≥n. (esto es a menudo en forma de calor. De nuevo, ¬Ņte calientas o te vuelves m√°s fr√≠o con el ejercicio?) esto se expresa en t√©rminos de la energ√≠a libre őĒg ¬į de la reacci√≥n, que para la fotos√≠ntesis es de +479 kj ‚čÖ mol - 1 o 479 julios de energ√≠a por mol. el signo positivo indica una reacci√≥n endot√©rmica, mientras que un signo negativo indica un proceso exot√©rmico.

Las reacciones de luz y oscuridad de la fotosíntesis.

en las reacciones a la luz, el agua se separa por la luz solar, mientras que en las reacciones a la oscuridad, los protones (h + ) y los electrones (e - ) liberados en las reacciones a la luz se utilizan para ensamblar la glucosa y otros carbohidratos del co 2 .

Las reacciones a la luz vienen dadas por la fórmula:

2h 2 o + luz ‚Üí o 2 + 4h + + 4e - (őĒg ¬į = +317 kj ‚čÖ mol ‚ąí1 )

y las oscuras reacciones est√°n dadas por:

co 2 + 4h + + 4e - ‚Üí ch 2 o + h 2 o (őĒg ¬į = +162 kj ‚čÖ mol ‚ąí1 )

En general, esto produce la ecuación completa revelada anteriormente:

h 2 o + light + co 2 ‚Üí ch 2 o + o 2 (őĒg ¬į = +479 kj ‚čÖ mol ‚ąí1 )

Se puede ver que ambos conjuntos de reacciones son endergónicos, las reacciones de luz más fuertemente.

¬ŅQu√© es el acoplamiento de energ√≠a?

el acoplamiento de energ√≠a en los sistemas vivos significa el uso de la energ√≠a disponible de un proceso para impulsar otros procesos que de otro modo no tendr√≠an lugar. La sociedad en s√≠ misma funciona de esta manera: las empresas a menudo tienen que pedir prestadas grandes sumas de dinero por adelantado para despegar, pero en √ļltima instancia algunas de estas empresas se vuelven altamente rentables y pueden hacer que los fondos est√©n disponibles para otras empresas de nueva creaci√≥n.

La fotos√≠ntesis representa un buen ejemplo de acoplamiento de energ√≠a, ya que la energ√≠a de la luz solar se acopla a las reacciones en los cloroplastos para que las reacciones puedan desarrollarse. la planta finalmente recompensa el ciclo global del carbono mediante la s√≠ntesis de glucosa y otros compuestos de carbono que se pueden acoplar a otras reacciones, de manera inmediata o en el futuro. por ejemplo, las plantas de trigo producen almid√≥n, que se utiliza en todo el mundo como fuente principal de alimentos para los seres humanos y otros animales. pero no toda la glucosa producida por las plantas se almacena; algunos de ellos proceden a diferentes partes de las c√©lulas vegetales, donde la energ√≠a liberada en la gluc√≥lisis se acopla en √ļltima instancia a las reacciones en las mitocondrias de la planta que resultan en la formaci√≥n de atp. mientras que las plantas representan el fondo de la cadena alimenticia y son ampliamente consideradas como donantes pasivos de energ√≠a y ox√≠geno, tienen sus propias necesidades metab√≥licas,

¬ŅPor qu√© no se pueden cambiar los sub√≠ndices?

aparte, los estudiantes a menudo tienen problemas para aprender a equilibrar las reacciones qu√≠micas si no se proporcionan de forma equilibrada. como resultado, en sus retoques, los estudiantes pueden verse tentados a cambiar los valores de los sub√≠ndices en las mol√©culas de la reacci√≥n para lograr un resultado equilibrado. esta confusi√≥n puede deberse a saber que es permisible cambiar los n√ļmeros frente a las mol√©culas para equilibrar las reacciones. cambiar el sub√≠ndice de cualquier mol√©cula convierte esa mol√©cula en una mol√©cula diferente por completo. por ejemplo, cambiar o 2 a o 3 no solo agrega 50 por ciento m√°s de ox√≠geno en t√©rminos de masa; convierte el gas ox√≠geno en ozono, que no participar√≠a en la reacci√≥n en estudio de forma remota.



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