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Hola. Soy el señor Andersen y en este video voy a hablarles de la fotosíntesis.
Me encanta la fotosíntesis porque me da dos cosas que necesito. Necesito respirar,
por lo que me da oxígeno. Y tengo que comer. Y por eso me va a dar comida.
Me encanta la fotosíntesis. Podrían pensar que esto sólo se da, en las plantas, pero
también se encuentra en las bacterias, algas y protistas. Se encuentra
en todas partes. Y así la fotosíntesis ha mucho por un largo tiempo. Es muy importante que
entiendan cómo funciona. Así que vamos a empezar con el lugar de las células eucariotas
en la fotosíntesis. Eso es, los cloroplastos. Son un grupo de células. Y ustedes pueden
ver la cantidad de cloroplastos que podríamos tener en una célula típica. Así que hay un montón de
ellas. Hay algunos términos que deben conocer. ¿Y saber dónde están. El primero
es la membrana tilacoide. La membrana tilacoide va a estar organizado de esta manera. Y basicamente
ahí es donde reacción la luz va a tener lugar. Si ustede tienen una pila de tilacoides
así, a eso le llamamos un granum. La otra cosa importante para comprender la fotosíntesis
es que esto esta lleno con líquido. Y el líquido se denomina estroma. Y eso
va ahí se da el ciclo de Calvin. Si molemos una hoja lo que encontraríamos
es que no sólo hay un pigmento, la clorofila A, que hace la fotosíntesis. Sino
hay un número de ellos que están trabajando juntos. Si ustedes muelen una hoja en papel para cromatografía
y luego lo ponen en un disolvente, lo que se obtiene es la cromatografía. Se va a
separar en todas sus diferentes partes. Y esto de aquí sería clorofila A.
y clorofila B. Y esto sería como caroteno y las xantofilas. Y todos van
a trabajar juntos. Verán este pigmentos en el otoño, cuando la clorofila se va
dentro de la hoja y se reabsorbe. Pero si nos fijamos en que luz se absorve, aquí esta clorofila A
y aquí esta la B. Esto es lo que se llama el espectro de absorción. Y que color de luz
son capaces de absorber. Y pueden ver que absorben una gran cantidad de azul. Mucho
rojo. Pero no absorben mucho de esto en el centro, verde. Y así, una pregunta rápida
podría ser cuál es el color que menos le gusta, las plantas? Y la respuesta de sería
verde. Debido a que reflejan esa luz verde. Esto ha desconcertado a los científicos por
mucho tiempo. Y realmente no tenemos una respuesta definitiva de por qué las plantas son verdes. Sepan que
si fueran negras probablemente se calientarían mucho. Absorberían
demasiada luz. Vamos a empezar con una ecuación. Debido a que este no es más que una reacción química
Es una reacción química con un números de pasos. ¿Pero cuáles son los reactivos?
Agua y dióxido de carbono. Y así, ¿cómo crece una planta? Se trata básicamente de tomar agua
desde sus raíces y tomar el dióxido de carbono a través de sus hojas. A través de los estomas.
La otra cosa que necesita es luz. Solo toma estos simples ingredientes.
Y luego los une en glucosa. Esta molécula monstruosa aquí. Y luego
oxígeno. Y este es el alimento que se obtiene. Y este es el oxígeno que respiro. Ahora
las plantas solo son simpaticas? No. Están haciendo este azúcar por sí solas para romperla
con la respiración celular. Y de hecho, si pongo esta flecha en la otra dirección,
se convierte en la respiración celular. Así que están haciendo comida para ellas mismos y
van a hacer parte de la estructura. Como la celulosa en las paredes celulares de una planta
Así que siempre trato de pensar cuáles son los diferentes pasos
en la fotosíntesis? Siempre imaginen esta foto aquí. Hay foto y síntesis en
la palabra. Foto significa luz. Y la síntesis significa hacer. Hay dos pasos
en la fotosíntesis. La reacción de la luz. Que va a tener lugar en la membrana tilacoide
Y luego el ciclo de Calvin. Solíamos llamar a esto las reacciones oscuras, que es un
término tonto. No sucede durante la noche. Se da con la luz. Y así, básicamente,
la persona que trabajó todo esto es Melvin Calvin y por eso lo llamaron como él. Y dónde
se da? Lo han adivinado. Se lleva a cabo en el estroma o esta porción líquida.
Y vamos a hacer una especie de la historieta de la fotosíntesis. ¿Cuáles son los reactivos
otra vez? Agua, luz y dióxido de carbono. Los productos que salen serían?
Van a ser oxígeno y glucosa. Así que vamos a ver qué pasa. En la reacción
que depende de la luz, el agua y la luz entran en la membrana tilacoide y producen dos cosas.
Oxígeno. El oxígeno es simplemente un producto de desecho. Y luego van a
producir estos productos químicos. NADPH y ATP. Así que tienen la energía ahora. Vamos a ver qué pasa.
La energía se va a transferir al ciclo de Calvin, donde el dióxido de carbono entra
y la glucosa se va. Este es el panorama general de la fotosíntesis. Pero
Ahora veamos a fondo y hablemos de la reacción con la luz.
¿dónde estamos? Estamos en la membrana tilacoide. Estamos en esta membrana aquí.
Si ampliamos la membrana de aquí, eso es este diagrama.
Cuáles son las dos cosas vienen? La primera de ellas va a ser la luz. Así que la luz de
entra aquí y aquí. ¿Qué es lo que entra después?
Es el agua. Demos un vistazo a algunas de las otras características grandes
en esta membrana tilalcoide. Este es el exterior, o el estroma. Y esto va a ser
el lumen o el interior. Hay un par de cosas grandes justo aquí.
Qué son? Bueno, básicamente van a ser las proteínas con la clorofila en el interior
Y a todo esto lo llamamos un foto sistema. Así que este primero en realidad
se llamad foto sistema II. Y luego vamos al foto sistema I. Y la razón por la que están al revés es que
el foto sistema I, fue descubierto primero. Qué es lo primero que ingresa? Luz.
¿Para qué se usa esa luz? Para producir el movimiento de un electrón
a través de una cadena de transporte de electrones. Ese electrón pasa a través de proteínas, portadores de proteínas.
Y finalmente, ese electrón va a ir a aquí al NADPH.
Porque recordemos que es uno de los productos de la reacción dependiente de la luz. Bueno y ¿Qué pasa
con el agua, entonces? El agua se va a dividir. Si se divide el agua
se obtiene oxígeno. Ese es el O2 que va a difundirse fuera
de la célula. Y ese es el oxígeno que en realidad están respirando ahora mismo. Y entonces vamos a
tener estos protones que son simplemente los iones de hidrógeno. Así que son átomos de hidrógeno que
han perdido su electrón. Bien, esto se está poniendo desordenado. Así que veamos lo que pasa ahora.
A medida que se mueve el electrone a través de la cadena de transporte de electrones, y otra vez es
impulsado por la introducción de la luz aquí y la luz aquí. Ese electrón va a
estar en movimiento todo el camino hasta aquí y cada vez que pasa por una de estas proteínas,
está bombeando protones para el interior. Ahora, los protones tienen carga positiva
Básicamente, lo que pasa es que se está construyendo una carga positiva
en el interior. Así que hay una carga positiva aquí. Si saben cómo funciona la respiración celular
se darán cuenta de que esto es lo contrario de eso. Así que ahora tenemos todas estas cargas positivas
en el interior. ¿A dónde van? Bueno, sólo hay un agujero que puede pasar.
Y eso es ir a través de esta proteína aquí. Como los protones se mueven hacia fuera, se están moviendo
a través de una proteína llamada ATP-sintasa. Y funciona casi como un pequeño rotor.
Cada vez que un protón pasa hacemos otra ATP. ¿Qué hemos hecho enla reacción dependiente de luz?
Hemos hecho NADPH y hemos hecho ATP. Y lo bueno de esto es que que estos ahora
estan sobre el estroma y son capaces de pasar al ciclo de Calvin
que va a ser el siguiente paso en este proceso. Y quién está proporcionando la energía?
La luz. Quién da los electrones? el Agua. Luego, un producto de desecho de esto es simplemente
el oxígeno. Bueno. Vamos a ir al ciclo de Calvin entonces. ¿qué está pasando en el
ciclo de Calvin? Ustedes puede ver aquí los reactivos. Así que tenemos aquí nuestro ATP, ATP aquí
y NADPH. Que están dando? energía. También tenemos esta molécula aquí.
llamada RUBP. Básicamente se trata de una molécula de cinco carbono. Y luego tenemos al dióxido de carbono entrando
Así que se mueve por los estomas de la hoja, y se difunde.
El dióxido de carbono es una molécula de un átomo de carbono. Aquí hay una enzima llamada rubisco
que va a conectar esta una molécula de carbono a una molécula de cinco carbonos.
Inmediatamente se rompe en tres moléculas de carbono. Y se obtiene energía a partir del ATP y NADPH.
Y cuando hayamos terminado es la creación de esta sustancia química aquí, llamada G3P. Pero en que se convierte esa G3P?
Bueno, puede ensamblado rápidamente en glucosa o sacarosa o maltosa o cualquier cosa que se necesite
hacer, eso se va a producir justo aquí por el G3P. Así que ahí es donde estamos sintetizando.
En otras palabras, estamos tomando carbono y lo estamos arreglando. Estamos haciendolo útil. Ahora, algunos
esos G3P se liberan. Pero muchos se reciclan de nuevo para hacer más de este RUBP.
Y por eso da el ciclo una y otra vez. En otras palabras. Si no lo tenemos ATP
si no tenemos NADPH, estos proceso se va a interrumpir. ¿Cuál es la
otra cosa que podría apagarlo? la falta de dióxido de carbono. Bueno, eso es
básicamente la fotosíntesis. Y de nuevo ha estado trabajando durante miles de millones de años. Pero hay
un pequeño problema. Y ese problema se llama fotorrespiración. ¿Cuál es la fotorrespiración?
Fotorrespiración se produce solo cuando no hay suficiente dióxido de carbono. Así que si no
hay suficiente dióxido de carbono, sin duda no podemos hacer nuestra G3P.
Pero algo peor sucede. El oxígeno puede pasar al ciclo de Calvin. Y usando
rubisco puede formar otro producto químico. Ese producto químico no hace nada. En otras palabras
que no tiene propósito. Y la célula se rompe. Por eso
llamamos a casi todas las plantas, plantas C3. Y la razón por llamarlas plantas C3 es este
G3P que es una molécula de 3 carbonos. Así que para estas plantas C3, la fotorrespiración es mala.
En otras palabras, ellos no reciben nada de eso. Y pierden ese oxigeno
que pasa al ciclo de Calvin. Y si pueden pensar evolutivamente,
¿por qué esto se ha desarrollado? Bueno, recuerden, la fotosíntesis se apareció primero. Y a luego, el oxígeno
en la atmósfera apareció mucho más tarde. Por lo que no fue un problema al principio, pero si después.
Otra pregunta que podrían tener es, cuándo vamos a tener suficiente dióxido de carbono?
Bueno, ¿cómo obtienen las plantas el dióxido de carbono? La planta
va a tener un estoma. Y está rodeado de células de guarda. Y, básicamente, cuando una planta
abre los estomas, el dióxido de carbono entra; y la única vez que la planta no puede tener
el dióxido de carbono, (aunque tenemos toneladas de dióxido de carbono en la atmósfera), es cuando
el estoma está cerrado. Y ¿cuándo se cerrará ? La única vez que se cierra
es cuando esta muy, muy caliente. Y la planta no quiere perder agua. Porque a través de
transpiración está constantemente perdiendo agua. Por lo que si es un día caluroso
será una desición difícil. Si abre sus estomas, vas a perder agua
Y podría encogerse. Si los cierra, no puede obtener el dióxido de carbono y después
vas a empezar a hacer la fotorrespiración. Y, por supuesto, la naturaleza ha llegado a soluciones
a través del tiempo. Y la fotorespiración esta en las plantas que viven en sitios calientes.
Esta es la primera solución. Esto se da en plantas CAM.
Plantas CAM son las plantas jade o la piña. Básicamente lo que hacen es que
sólo abren sus estomas por la noche.
Así el dióxido de carbono entra y crea el ácido málico. Así que van
a almacenarlo en vacuolas dentro de la célula. Cuando es de día lo que hacen
es cerrar los estomas, ya que no quieren perder agua. Y ahora pueden
realmente tomar ese dióxido de carbono del ácido málico y utilizarlo en el civlo de Calvin
para hacer azúcares. Así que lo bueno de la planta CAM es más que sólo están tomando el
dióxido de carbono en la noche cuando hace frío. Y luego durante el día pueden cerrar sus estomas
y no pierden agua. Otro ejemplo de esto sería en plantas C4. Estas lo que hacen
es en lugar de hacerlo el día y la noche, lo que van a hacer es tomar el dióxido de carbono
y van a usar enzimas para formar una molécula de 4 carbonos. La molécula de 4 carbonos
se moverá a algunas células en el interior de la hoja de llamadas células de la vaina del haz.
Y pueden simplemente introducir el dióxido de carbono en el ciclo de Calvin aquí. Y entonces
una vez más, ambas soluciones están tomando el dióxido de carbono cuando se puede obtener.
Creando una sustancia química a partir de él. Y pueden introducir esa sustancia química en el
Ciclo de Calvin y no tienen que esperar a que el dióxido de carbono se difunda dentro. Ahora, por supuesto
van a haber pasos adicionales aquí, que van a requerir más energía. Y
sólo vemos esto en las zonas en donde es muy, muy caliente. Sin embargo, un ejemplo de una planta C4
que todos comemos y usamos mucho, de hecho, la mayoría de nosotros sólo estamos hechos de este material
es el maíz. Y eso es la fotosíntesis. Un problema simple es la fotorrespiración, y espero que esto útil