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El proceso de fotosíntesis en plantas, una etapa clave en el crecimiento y desarrollo de las mismas. Se detalla cómo las plantas capturan energía solar y la transforman en energía química, así como la importancia de los pigmentos fotosintéticos y el papel de la clorofila. Además, se abordan los procesos de respiración y transpiración en las plantas.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Materia: Modelos físicos Profesor: Silvia Susana Millicán Curso: 1° año
La fotosíntesis es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila , como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química (toda la energía que consume la vida de la biósfera terrestre procede de la fotosíntesis). A partir de materia inorgánica obtenida del medio (agua y dióxido de carbono), se forman sustancias orgánicas ( como la glucosa), compuestos nutritivos para el desarrollo y crecimiento de los vegetales. La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura, llamada reacción lumínica , y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz, llamada reacción en la oscuridad. Fase primaria o lumínica La fase lumínica de la fotosíntesis es una etapa en la que se producen reacciones químicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila. La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula de agua (H 2 O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O); es decir, el enlace químico que mantiene unidos al hidrógeno y al oxígeno de la molécula de agua, se rompe por efecto de la luz. El proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP. En consecuencia, cada vez que la luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso descrito. Fase secundaria u oscura La fase oscura de la fotosíntesis es una etapa en la que no se necesita la luz, aunque también se realiza en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende directamente de los productos obtenidos en la fase lumínica. En esta fase, el hidrógeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO 2 ) obtenido del aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos ; es decir, compuestos cuyas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATP que da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C 6 HI2O 6 ) , un tipo de compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho. Después de la formación de
glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más. A partir de estos productos, la planta elabora entonces, las sustancias necesarias para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento. Expresado en fórmula: La energia llumínica que entra al sistema se transforma entonces en energía química almacenada en la molécula de glucosa. Figura 1 Referencia: los vasos leñosos son los vasos del xilema, y los vasos liberianos son los vasos del floema.
La respiración es un proceso importante para todos los seres vivos. Permite a las células producir la energía necesaria para que los seres vivos puedan realizar sus funciones vitales. También expulsa sustancias de desechos de las células (dióxido de carbono). La respiración se lleva a cabo tanto de día como de noche. Al igual que los animales, las plantas también respiran ingresando oxígeno al cuerpo vegetal desde la atmósfera, y eliminando dióxido de carbono. El oxígeno es transportado y utilizado en todas las células del vegetal, para el proceso de respiración celular (que se produce en las mitocondrias). El intercambio de gases se lleva a cabo a través de unos poros diminutos ubicados en el envés de las hojas, llamados estomas, formados por células de la epidermis de la hoja. Estoma Figura 3: Detalle de la epidermis de la hoja, donde se observan estomas cerrados, y posteriormente estomas abiertos, por donde se intercambia el oxígeno y el dióxido de carbono
A las hojas de las plantas llega gran cantidad de agua absorbida desde el suelo por las raíces, de ésta solo una parte es utilizada para la fotosíntesis; el resto pasa al exterior en forma de vapor de agua (se evapora). Este proceso es conocido como transpiración. Entonces las plantas regresan agua a la atmósfera a través de los estomas de sus hojas y del tallo (ya descriptos anteriormente). La principal función de la transpiración es:
Los factores que permiten que el agua y los nutrientes minerales se mueven hacia arriba, en contra de la gravedad, a través del xilema, son los siguientes: La presión radicular que se genera en la raíz, debido al ingreso del agua, que empuja a ésta hacia arriba, verticalmente (esto provoca una presión positiva, como comentamos anteriormente, aumentando el potencial hídrico en la raíz) El fenómeno de capilaridad, debido a la cohesión de las moléculas de agua entre sí (las moléculas están unidas por una fuerza de atracción generada por los enlaces de hidrógeno), y la adhesión de las moléculas de agua a las paredes de los conductos del xilema. La transpiración por los estomas en la hoja, donde al "perder" agua hacia la atmósfera, se genera una tensión o presión negativa que es la que "tira" del agua hacia las ramas superiores (en la cual el potencial hídrico se torna realmente bajo)