La Fotosintesis relacionado con la física y química

                                   LA FOTOSÍNTESIS

La vida en la tierra depende fundamentalmente de la energía solar, la cual es atrapada mediante el proceso fotosintético, que es responsable de la producción de toda la materia orgánica que conocemos. La fotosíntesis de compuestos orgánicos partiendo de compuestos inorgánicos, que utiliza la luz como fuente de energía y produce oxígeno como desecho.

Es decir, es la transformación de energía lumínica en energía química.

La fotosíntesis se lleva a cabo en los cloroplastos de las plantas y otros organismos, como algas verdiazules y bacterias, siempre y cuando posean pigmentos que lo permitan.

PIGMENTOS FOTOSÍNTETICOS:

Un pigmento es cualquier sustancia que absorbe luz. El color de un pigmento es el resultado de la longitud de onda reflejada (no absorbida). Los pigmentos pueden ser fotosintéticos y accesorios.

Los fotosintéticos: La clorofila, el pigmento verde de todas las células fotosintéticas, absorbe todas las longitudes de onda de la luz visible excepto el verde, el cual es reflejado y percibido por nuestros ojos. La clorofila a y b se encuentra en las plantas superiores, la clorofila c y d se encuentran en las plantas interiores ( algas ) y la bacterioclorofila en bacterias.

Las clorofilas a y b están encerradas en los tilacoides de los cloroplastos , conjuntos compuestops por una molecula de clorofila de proteínas que ayudan a transformar la energía lumínica en enerigia química ; son los fotosistemas II y I

Los accesorios:Los pigmentos accesorios actúan como antena, conduciendo la energía que absorben hacia el centro de reacción. Una molécula de clorofila en el centro de reacción puede transferir su excitación como energía útil en reacciones de biosíntesis.

• Los carotenoides: Los carotenoides son compuestos naturales presentes en diversas estructuras de plantas y en gran variedad de animales, algas, hongos y bacterias. Estos pigmentos son responsables del color de flores y frutos (para favorecer la polinización y dispersión de semillas), o de estructuras animales como las plumas y picos de algunos pájaros, el exoesqueleto de crustáceos y el músculo o la piel de algunos peces.1 Son considerados compuestos indispensables para la vida, fundamentalmente debido a las funciones que llevan a cabo en relación con la fotosíntesis (captación de luz, foto protección) 

   RELACIÓN DE LA FOTOSÍNTESIS CON LA FÍSICA

La luz del Sol que es activa para la fotosíntesis es la que se encuentra en la banda entre 400 y 700 nm (la luz con 400 nm tiene color azul y que la luz con 700 nm tiene color rojo). Como la clorofila absorbe mal en el centro de esta banda, los colores verdes, las hojas de los árboles son verdes (en lugar de negras). Se estima que como mínimos el 5% (y en muchos casos hasta el 10%) de la luz solar en la banda de 400 a 700 nm que incide sobre las hojas de las plantas se refleja y por tanto no es útil para la fotosíntesis.

Los fotones que inciden sobre la molécula de clorofila provocan su transición energética a un estado excitado, cuya relajación posterior se utiliza para producir energía. Los fotones en la banda activa para la fotosíntesis, entre 400 y 700 nm, tienen una energía media por mol de fotones de 205 kJ (kilojulios). Por tanto, en promedio, el 6,6% de la energía solar incidente se pierde en forma de calor durante la relajación de los estados excitados de la clorofila.

RELACIÓN     DE     LA      FOTOSÍNTESIS   CON   LA QUÍMICA

La fotosíntesis es un proceso que transforma la energía de la luz del sol en energía química. Consiste, básicamente, en la elaboración de azúcares a partir del C02 ( dióxido de carbono) minerales y agua con la ayuda de la luz solar.

Factores que condicionan la fotosíntesis

*La luz.

*El agua.

*El dióxido de carbono.

*Los pigmento 
*La temperatura.

¿ Cómo se produce la fotosíntesis ? 

La fotosíntesis se produce principalmente en las hojas de las plantas, aunque en menor proporción puede producirse en los tallos, especialmente en algunas plantas que han sufrido adaptaciones, como los cactus o las plantas crasas.

Las hoja consta fundamentalmente de las siguientes partes:

- Epidermis: La epidermis es la capa externa de la hoja que la cubre tanto por el haz como por el envés.

- Mesófilo  : El mesófilo es la capa media de la hoja.

- Los haces vasculares: Son los canales que, en forma de venas, permiten el transporte de substancias nutritivas y agua.

- Los estomas: Son una especie de agujeros o válvulas que permiten el intercambio de gases entre el 

interior de la hoja y el medio exterior.  

INFOGRAFIA 

Se realizo un experimento basado en la fotosíntesis , para entender este experimento tomemos un poco de historia.

Joseph Priestley, parcialmente acreditado con el descubrimiento del oxígeno elemental, encontró de que cuando colocaba ramitas de hojas de menta fresca dentro del contenedor de vidrio sellado, una vela  quemaría mas que si las hojas no estarían allí (Figura 1). También encontró que una vela previamente extinguida se volviera a encender dentro del contenedor sellado – a veces días después de que se había apagado – si las hojas de menta estuvieran presentes. Esto le causo sospechar de que las hojas eran de alguna manera “Refrescantes” para el aire dentro del contenedor.

                             

Entendido el descubrimiento de Joseph Priesley , se demostró en el área de laboratorio de química este fenómeno , en el primer recipiente  (Figura 1) se coloco únicamente una vela en un recipiente de vidrio transparente , esta vela duro segundos encendida , en el segundo recipiente (Figura 2) se coloco una vela con la única diferencia de que esta contenía una planta pequeña sin las raíces y duro mucho mas a diferencia del primer caso 

                          

Se hicieron diferentes casos del experimento dejando la esencia del fenómeno postulado por Joseph Priestley

• Caso 1 

  VELA	VELA + PLANTA	DIFERENCIA
  0.12 SEGUNDOS	0.15 SEGUNDOS	0.03 SEGUNDOS
  0.08 SEGUNDOS	0.15 SEGUNDOS	0.07 SEGUNDOS
  0.09 SEGUNDOS	0.12 SEGUNDOS	0.03 SEGUNDOS
  0.08 SEGUNDOS	0.12 SEGUNDOS	0.04 SEGUNDOS
  0.11 SEGUNDOS	0.15 SEGUNDOS	0.04 SEGUNDOS
  0.09 SEGUNDOS	0.12 SEGUNDOS	0.03 SEGUNDOS
  0.11 SEGUNDOS	0.15 SEGUNDOS	0.04 SEGUNDOS
  0.08 SEGUNDOS	0.15 SEGUNDOS	0.07 SEGUNDOS
  TOTAL 0.09 SEGUNDOS	TOTAL : 0.13 SEGUNDOS	TOTAL : 0.04 SEGUNDOS

• Caso 2:

VELA	VELA + PLANTA	DIFERENCIA
0.40 SEGUNDOS	7.43 MINUTOS	7.03 MINUTOS
0.54 SEGUNDOS	6.65 MINUTOS	6.11 MINUTOS
TOTAL : 0.40 SEGUNDOS	TOTAL: 8.23 MINUTOS	TOTAL 7.83 MINUTOS

La duracion extendida de este caso es debido a que se plantó una planta con sus raíces para que se comprobara el fenomeno del transporte de nutrientes ( la planta fue regada antes de realizar este experimento )