Fotosíntesis: Reacciones luminosas 1

Detalles de las reacciones foto dependientes de la fotosíntesis

En el último video aprendimos un poco

sobre la fotosíntesis.

Sabemos, en términos muy generales, que es el proceso donde

comenzamos con fotones, agua y dióxido de carbono

y usamos la energía de los fotones para la fijación del carbono.

La idea de "fijación de carbono" es esencialmente tomar

el carbono en su forma gaseosa (en el caso del dióxido de carbono), y

fijarlo en una estructura sólida.

Y entonces la estructura sólida la transformamos en carbohidratos.

El primer producto final de la fotosíntesis es

una cadena de 3 carbonos, llamada gliceraldehído-3-fosfato.

Después lo puedes usar para hacer glucosa o

cualquier otro carbohidrato.

Bien, habiendo dicho ya eso; entremos un poco más

y entendamos lo que en realidad sucede en estas

etapas de la fotosíntesis.

Recuerda, dijimos que existían dos fases.

Las reacciones dependientes de la luz, y después tenemos las

reacciones independientes de la luz.

No me gusta usar el término "reacciones oscuras",

debido a que ambas pueden ocurrir cuando hay sol.

En realidad, ambas ocurren simultáneamente

con las reacciones dependientes de la luz,

lo que pasa es que no necesitan de los fotones de la luz.

Pero nos enfocaremos en las reacciones dependientes de la luz;

la parte que usa los fotones provenientes del sol.

De hecho, inclusive los fotones de las lámparas

que puedas tener en tu invernadero.

Y usa esos fotones en conjunto con el agua para

producir ATP y reducir NADP+ a NADPH.

Recuerda que la reducción es ganar electrones o átomos de hidrógeno.

Y es la misma cosa, porque cuando ganas un

atomo de H, incluyendo su electrón, dado que H

no es tan electronegativo, te quedas con su electrón.

Entonces ganas tanto un hidrógeno, como un electrón.

Entonces continuemos estudiando esto un poco más.

Bueno, antes de adentrarnos un poco más creo que es buena idea

conocer un poco sobre la anatomía de la planta.

Entonces, permítanme dibujar una célula vegetal.

Las células vegetales tienen paredes celulares, las voy a dibujar

un poco rígido.

Entonces, digamos que éstas son las células de una planta.

Cada uno de estos cuadrados es

una célula de una planta.

Y dento de estas células tenemos estos organelos

llamados cloroplastos.

Recuerden que los organelos son como los órganos de una célula

Son sub-unidades,

sub-unidades celulares unidas a la membrana.

Claro, estas células tienen núcleos, ADN

y otras tantas cosas que asocias con las células.

Pero no las voy a dibujar aquí.

Solo voy a dibujar los cloropastos.

Y la célula vegetal promedio --- y hay otros tipos de

organismos vivos que realizan la fotosíntesis, pero nos

centraremos en las plantas.

Porque eso es con lo que tendemos a asociarla.

Cada célula vegetal contiene de 10 a 50 cloroplastos.

Los coloreo verde a propósito porque los cloroplastos

contienen clorofila.

Que a nuestros ojos, son verdes.

Pero recuerda, son verdes porque reflejan la luz verde,

y absorben rojo y azul y otras

longitudes de onda de la luz.

Es por eso que se ve verde.

Porque está reflejándola.

Pero está absorbiendo todas las demás longitudes de onda.

Pero de todos modos, hablaremos más en detalle sobre eso.

Pero vas a tener de 10 a 50 de esos cloroplastos aquí.

Hagamos zoom en un cloroplasto. Así que si nos acercarmos

a un cloroplasto. Así que permítanme ser muy claro.

Esto cosa de aquí es una célula vegetal.

Es una célula de una planta.

Y, a continuación, cada una de estas cosas verdes aquí son unas

organelas llamadas cloroplastos. Y vamos a acercarnos

al cloroplasto en sí.

Si nos acercamos a un cloroplasto, tiene una

membrana como ésta.

Y, luego, el líquido dentro del cloroplasto, dentro de su

membrana, por lo que es fluído aquí.

Todo esto es fluído.

Esto se denomina estroma.

El estroma del cloroplasto.
Y, luego, dentro del

cloroplasto en sí, tienes estas pequeñas pilas de estas

membranas plegadas. Estos pequeños montoncitos plegados.

Déjame ver si puedo hacer justicia aquí.

Tal vez lo que es uno, dos, haciendo estas pilas.

Cada una de ellas unidas por una membrana --- casi puedes verlos como

pancakes --- permítanme dibujar un par más.

Quizá tenemos algunos aquí, tal vez tienes

otros aquí, y tal vez otros más aquí.

Por lo que cada uno de estos pancakes planos de aquí,

estos son llamados tilacoides.

Esto de aquí es un tilacoide.

Esto es un tilacoide.

El tilacoide tiene una membrana.

Y esta membrana es especialmente importante.

Haremos zoom en ella en un segundo.

Por lo que tiene una membrana, voy a colorearla un poco.

El interior del tilacoide, el espacio, el líquido dentro

del tilacoide, justo allí esa zona.

Este color verde claro justo allí.

Eso se denomina el espacio del tilacoide o lumen del tilacoide.

Y solo para quitar toda la terminología de en medio, una

pila de varios tilacoides como estos,

esto se llama grana.

Es una pila de tilacoides.

Eso es una grana.

Y esto es una organela.

Y los biólogos evolucionistas creen que las organelas

una vez fueron organismos independientes que luego,

esencialmente, se asociaron con otros organismos y comenzaron a

vivir dentro de sus células.

Por lo que, de hecho, tienen su propio ADN.

Las mitocondrias es otro ejemplo de una organela que

la gente creía que la mitocondria, o uno de los ancestros

de las mitocondrias, eran organismos independientes; que

entonces se asoció con otras células y dijo: "Hey, si yo

produzco tu energía, tal vez tú me puedas dar

algunos alimentos o algo así".

Y así comenzaron a evolucionar juntos.

Y se convirtieron en un solo organismo.

Que te hace preguntarte en qué podríamos evolucionar nosotros --- bueno, da igual,

esa es una cosa separada.

Así que es realmente ribosomas aquí.

Eso es bueno para pensar.

Sólo dan cuenta de que en un momento en evolutiva pasado,

podría haber sido ancestro del orgánulo

un organismo independiente.

Pero de todos modos, bastante sobre esa especulación.

Vamos a acercar nuevamente en una de esas membranas del tilacoide.

Así que me voy a acercar.

Permítanme hacer un cuadro.

Permítanme zoom derecho allí.

Así va a ser mi cuadro de zoom.

Así que permítanme hacer realmente grandes.

Igual a ésta.

Este es mi cuadro de zoom.

Así ese cuadro poco es lo mismo que este cuadro de todo.

Por lo tanto estamos ampliadas la membrana del tilacoide.

Por lo que se trata de la membrana tilacoide allí.

Eso es realmente una capa de fosfo-bilipd.

Tiene sus colas hidrofílicos, hidrofóbicos.

Es decir, podría dibujar como si lo desea.

Lo importante desde el punto de vista de la fotosíntesis

es que esta membrana.

Y en el exterior de la membrana, justo aquí en el

fuera, tienes el líquido que llena toda la

cloroplasto. Así que aquí tienes el estroma.

Y entonces este espacio derecho aquí, esto es dentro de

el tilacoide.

Este es el lumen.

Así que si tratara de color rosa, justo allí.

Se trata de su lumen.

Tu espacio tilacoide.

Y en esta membrana y esto podrían ser un poco

familiar si piensas en las mitocondrias y el electrón

cadena de transporte.

Lo que voy a describir en este video es realmente un

cadena de transporte de electrones.

Muchas personas no lo podrían considerar el transporte de electrones

cadena, pero s la misma idea.

Misma idea general.

Así sucesivamente esta membrana tiene estas proteínas y estas

complejos de proteínas y moléculas

abarcan esta membrana.

Así que permítanme señalar un par de ellos.

Así que quizá te llame a este uno, fotosistema II.

Y lo pido porque eso es lo que es.

Fotosistema II.

Tienes quizás otro complejo.

Y estos son enormemente complicados.

Voy a hacer un adelanto de lo que fotosistema II

realmente parece.

Esto es realmente lo que fotosistema II parece.

Por lo tanto, como puede ver, realmente es un complejo.

Estas cosas cilíndricas, son proteínas.

Estas cosas verdes son moléculas de clorofila.

Es decir, hay todo tipo de cosas aquí.

Y están todos mezclados juntos.

Creo que un complejo es probablemente la mejor palabra.

Es sólo un montón de proteínas, un montón de moléculas

mezclado juntos para realizar una función muy particular.

Vamos a describir en pocos segundos.

Eso es lo que fotosistema II parece.

Luego también tienes fotosistema I.

Y luego tienes otras moléculas, otros complejos.

Tienes el citocromo B6F complejos y a señalarlo

un color diferente aquí.

No quiero llegar demasiado en la maleza.

Porque lo más importante es solo entender.

Así que tienes otros complejos de proteína, proteína molecular

complejos aquí que también abarcan la membrana.

Pero la idea general--te voy a decir la idea general y

luego va a ir a las características del--de lo que sucede

durante la reacción de la luz, o la reacción dependiente de luz,

es que tienes algunos fotones.

Fotones del sol.

Has viajaron 93 millones de millas.

así que tienes algunos fotones que ir aquí y excitar

electrones en una molécula de clorofila, en una

molécula de clorofila A.

Y realmente en fotosistema II--bueno, no entro en el

detalles todavía--pero entusiasmar a una molécula de clorofila

así que esos electrones entran en un Estado de alta energía.

Quizás no debiera llamarlo que.

Entran en un Estado de alta energía.

Y, a continuación, que van desde una molécula a molécula mantienen

bajando en el estado de energía.

Pero como van en el estado de energía, tienes hidrógeno

átomos, o realmente decir protones de hidrógeno sin

los electrones.

Así que tienes todos estos protones de hidrógeno.

Protones de hidrógeno se bombea en el lumen.

Se bombea en el lumen y así podría recordar esto

de la cadena de transporte de electrones.

En la cadena de transporte de electrones, como electrones pasó de

un alto potencial, un Estado de alta energía, a un bajo consumo de energía

Estado, que se utilizó la energía a la bomba

átomos de hidrógeno a través de una membrana.

Y en ese caso fue en la mitocondria, aquí la

membrana es la membrana tilacoide.

Pero cualquiera de los casos, está creando este degradado donde--

debido a la energía, esencialmente los fotones--la

electrones entran en un Estado de alta energía, seguir en un

Estado de baja energía.

Y, a continuación, realmente van a fotosistema que i y comemos golpeó

por otro fotón.

Bueno, eso es una simplificación, pero eso de cómo usted

puede considerar.

Entrar en otro Estado de alta energía, entonces van a un

bajar, bajar y bajar el estado de energía.

Pero todo el tiempo, que la energía de los electrones

pasar de un Estado de alta energía a un Estado de bajo consumo de energía se utiliza

para bombear protones de hidrógeno en el lumen.

Para que tenga este enorme

concentración de protones de hidrógeno.

Y justo como lo que vimos en la cadena de transporte de electrones,

que la concentración es entonces--de protones de hidrógeno--es entonces

utilizado para impulsar la ATP-sintasa.

Tan exactamente igual--Déjame ver si puedo señalar a ese ATP

sintasa aquí.

Podría recordar busca ATP sintasa

algo como esto.

Donde literalmente, así que aquí tienes una enorme concentración de

protones de hidrógeno.

Así que quieren volver a la

estroma desde el lumen.

Y lo hacen.

Y van a través de la ATP-sintasa.

Permítanme hacer un color nuevo.

Así que estos protones de hidrógeno va a hacer su camino volver.

Volver hacia abajo el degradado.

Y como van abajo el degradado, literalmente--

es como un motor.

Y entro en detalle sobre esto cuando hablo de respiración.

Y que se convierte, literalmente mecánicamente activa, esta arriba

parte--la forma en que dibujó--de la ATP-sintasa.

Y reúne a grupos de ADP y fosfato.

Pone ADP más grupos fosfato

juntos para producir ATP.

Por lo es la visión general, muy alto.

Y voy a entrar más en detalle en un segundo.

Pero este proceso que acabamos de describir se llama

Fotofosforilación.

Permítanme hacer un bonito color.

¿Por eso se llama?

Pues porque estamos utilizando fotones.

Esa es la parte de la foto.

Estamos usando luz.

Estamos utilizando fotones para excitar electrones en clorofila.

Como esos electrones obtener pasan de una molécula, desde una

receptor de electrones a otro, entran en baja y

Estados de energía inferiores.

Como van a Estados más bajos de energía, que se utiliza en unidad,

literalmente, bombas que permiten protones de hidrógeno ir desde

el estroma para el lumen.

Luego los protones de hidrógeno desean volver.

Quieren--supongo que podría llamar a TI--quimiosmosis.

Luego que unidades y quieren volver atrás en el estroma

ATP-sintasa.

Derecho aquí, esta es la ATP-sintasa.

ATP-sintasa a esencialmente jam juntos ADPs y

grupos de fosfato para producir ATP.

Ahora, cuando originalmente hablé acerca de las reacciones de luz y

reacciones de oscuridad dije, bien las reacciones de luz tiene dos

subproductos.

Tiene ATP y también tiene--realmente tiene tres.

Tiene ATP, y tiene también NADPH.

Se reduce el NADP.

Gana estos electrones y estos átomos de hidrógeno.

¿Hasta dónde que muestran?

Bueno, si estamos hablando no cíclico oxidativo

Fotofosforilación, o reacciones de luz no cíclicas,

el receptor final de electrones.

Así que tras que ese electrón mantiene entrando disminuir y reducir

Estados de energía, el electrón final

aceptor es el NADP plus.

Por lo tanto una vez acepta los electrones y un hidrógeno

protón, se convierte en NADPH.

Ahora, también de dijo parte de este proceso, agua--y esto

es realmente algo muy interesante--agua se oxida a

oxígeno molecular.

¿Por lo tanto en que ocurre?

Cuando dije, aquí en fotosistema I, que tenemos un

molécula de clorofila que tiene un electrón excitado y

entra en un Estado de energía superior.

Y luego electrones esencialmente se pasan de

un chico para la próxima, que preguntarse, ¿qué podemos utilizar

¿para reemplazar ese electrón?

Y resulta que usamos, usamos literalmente, el

electrones en el agua.

Por lo tanto aquí tienes literalmente H2O.

Y H2O dona los átomos de hidrógeno y los electrones con ella.

Así que tipo de puede imaginarlo dona dos protones de hidrógeno

y dos electrones para reemplazar el electrón que tiene emocionado

por los fotones.

Porque ese electrón se pasó todo el camino a

fotosistema I y finalmente termina en NADPH.

Por lo tanto, literalmente se están desnudando electrones fuera del agua.

Y cuando tira los electrones y los átomos de hidrógeno,

sólo te dejan con oxígeno molecular.

Ahora, la razón de por qué quiero realmente centrarse en esto es que

hay algo profundo pasando aquí.

O por lo menos en un nivel de química,

algo profundo está ocurriendo.

Eres oxidantes agua.

Y en todo el Reino biológico, el único lugar donde

lo que es lo suficientemente fuerte como de un oxidante sabemos

agente para oxidar agua, literalmente quitarle electrones

de agua.

Lo que significa que realmente está tomando

electrones del oxígeno.

Por lo tanto está oxidante oxígeno.

El único lugar que sabemos que es un agente de oxidación

lo suficientemente fuerte como para hacer esto es en el fotosistema II.

Así que es una idea muy profunda, que normalmente son electrones

muy feliz en el agua.

Son muy felices que circulan alrededor de oxígenos.

El oxígeno es un átomo muy electronegativo.

Es por eso que incluso llama oxidante, porque el oxígeno es

muy buenas cosas de oxidantes.

Pero de repente hemos encontrado algo que puede

oxidar oxígeno, que puede despojar electrones del oxígeno y

luego dar esos electrones a la clorofila.

El electrón obtiene excitado por los fotones.

Entonces los fotones introduzca inferiores y menor y

Estados de energía inferiores.

Excito nuevamente en fotosistema I por otro conjunto

de fotones y luego introduzca inferiores y menor y menor

Estados de energía.

Y, a continuación, finalmente, acabar en NADPH.

Y todo el tiempo entró en los Estados de energía inferior e inferior,

esa energía estaba siendo usada en la bomba de hidrógeno a través de este

membrana de estroma a lumen.

Y entonces ese gradiente se usa para producir realmente ATP.

Así que en el siguiente video me voy a dar un poco más

contexto acerca de lo que esto significa en términos de Estados de energía de

los electrones y lo que está en un Estado de energía superior o inferior.

Pero esto es básicamente todo lo que está sucediendo.

Conseguir excitados electrones.

Los electrones finalmente terminan en NADPH.

Como el electrón se excita y entra en la parte inferior

y Estados de menor energía, bombea

hidrógeno por el degradado.

Y entonces ese degradado sirve para conducir ATP sintasa,

generar ATP.

Y, a continuación, ese electrón original que recibió emocionado, se

tuvo que ser sustituido.

Y realmente se quitan ese electrón reemplazado de H2O.

Por lo que son los protones de hidrógeno y los electrones de H2O

despojado de lejos y te dejan solo con oxígeno molecular.

Y para conseguir una buena apreciación de la complejidad

de todo esto--os mostraba esto anteriormente en el video--

pero esto es literalmente--quiero decir esto no es una imagen de

fotosistema II.

Realmente no tienes cilindros como este.

Pero estos cilindros representan las proteínas.

Derecho aquí, estas moléculas de tipo de andamio como verdes,

es a. clorofila

Y literalmente lo que sucede, es que tienes fotones golpeando--

realmente no tiene siempre golpear clorofila A.

También puede golpear lo que ha llamado moléculas antena.

Por lo que las moléculas antena son otros tipos de clorofila, y

realmente otros tipos de moléculas.

Así que un fotón, o un conjunto de fotones, viene aquí y quizás

excita algunos electrones, no tiene que ser en

clorofila A.

Podría ser en algunos de estos otros tipos de clorofila.

O en algunos de estos otros que supongo que podría llamarlos,

moléculas de pigmento que absorberán estos fotones.

Y, a continuación, obtener excitados sus electrones.

Y casi se puede imaginar como una vibración.

Pero cuando hablas de cosas en el nivel cuántico,

vibraciones realmente no tienen sentido.

Pero es una buena analogía.

Tipo de vibran su forma de clorofila A.

Y esto se denomina energía de resonancia.

Finalmente, vibran su camino, a A. de clorofila

Y, a continuación, en clorofila, tienes el electrón emociono.

El receptor de electrones primario es realmente esta molécula

aquí.

Pheophytin.

Algunas personas lo llaman pheo.

Y entonces a partir de ahí, se mantiene obteniendo pasa de uno

molécula a otro.

Hablo un poco más acerca de en el próximo video.

Pero esto es fascinante.

Mira lo complicado que es.

A fin de excitar esencialmente electrones y, a continuación, utilice las

electrones para iniciar el proceso de bombeo

átomos de hidrógeno a través de una membrana.

Y este es un lugar interesante aquí.

Este es el sitio de oxidación de agua.

Así que recibí muy entusiasmado con la idea de oxidantes agua.

Así que esto es realmente donde habita en el fotosistema

II complejo.

Y realmente tiene este mecanismo muy complicado.

Debido a no es una broma en realidad tira lejos electrones

y átomos de hidrógeno de una molécula de agua real.

Te dejo allí.

Y en el siguiente video voy hablar un poco más acerca de

estos Estados de energía.

Y lo rellene de un poco de las diferencias acerca de lo que algunos de

estas otras moléculas que actúan como aceptores de hidrógeno.

O también se puede ver como electrones

aceptores en el camino.