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Fotosíntesis

1800
Invernadero con plantas en fotosíntesis en un entorno de época.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La fotosíntesis es un proceso utilizado por las plantas, las algas y algunas bacterias para convertir la energía luminosa en energía química. La luz solar proporciona la energía para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa (un azúcar para almacenar energía) y oxígeno como subproducto. La ecuación química general simplificada es [latex]6CO_2 + 6H_2O + \text{Energía luminosa} \rightarrow \C_6H_{12}O_6 + 6O_2[/latex].

El proceso de fotosíntesis ocurre en dos etapas principales dentro de los cloroplastos de las células vegetales. La primera etapa, las reacciones dependientes de la luz, tiene lugar en las membranas tilacoides. Aquí, pigmentos como la clorofila absorben fotones de la luz solar. Esta energía se utiliza para dividir las moléculas de agua en un proceso llamado fotólisis, que libera oxígeno, protones y electrones. La energía capturada de la luz se convierte en dos moléculas de almacenamiento de energía a corto plazo: ATP (adenosín trifosfato) y NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato). La segunda etapa, conocida como la ciclo de Calvin o reacciones independientes de la luz, ocurre en el estroma del cloroplasto. Este ciclo no requiere luz directamente, pero utiliza el ATP y el NADPH producidos en la primera etapa. En el ciclo de Calvin, el dióxido de carbono de la atmósfera se "fija" en moléculas orgánicas y se convierte en glucosa, un alta energía Azúcar que la planta puede utilizar para su crecimiento, metabolismo o almacenamiento como almidón. Todo este proceso es la base de casi toda la vida en la Tierra, ya que proporciona la energía para la mayoría de los ecosistemas y produce el oxígeno de nuestra atmósfera.

UNESCO Nomenclature: 2417
– Fisiología vegetal

Tipo

Proceso biológico

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • La propuesta de Stephen Hales de que las plantas se nutren de la atmósfera
  • El descubrimiento de Joseph Priestley de que las plantas pueden "restaurar" el aire "dañado" por una vela encendida
  • El trabajo de Antoine Lavoisier sobre el oxígeno y la combustión.
  • El desarrollo del microscopio para observar estructuras de células vegetales como los cloroplastos.

Aplicaciones

  • agricultura y horticultura
  • producción de biocombustibles (por ejemplo, a partir de algas)
  • captura de carbono y cambio climático mitigación
  • sistemas de soporte vital en la exploración espacial
  • desarrollo farmacéutico a partir de compuestos derivados de plantas
  • comprensión de los ciclos globales del carbono y el oxígeno

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Cultivos genéticamente modificados con mayor eficiencia fotosintética
  • Dispositivos de fotosíntesis artificial para producir combustible de hidrógeno a partir de agua y luz solar.
  • Bioedificios con fachadas de paneles rellenos de algas que producen energía y aire limpio
  • Ecosistemas autosostenibles de circuito cerrado para misiones espaciales de larga duración
  • biosensores que utilizan organismos fotosintéticos para detectar toxinas ambientales
  • development of novel catalizadores inspired by the water-splitting complex in photosystem ii
  • Granjas verticales optimizadas con espectros de luz específicos para maximizar la producción fotosintética
  • Tecnologías de captura de carbono que utilizan microbios diseñados para convertir el CO2 en productos útiles.
  • Plásticos biodegradables producidos a partir de almidones derivados de la fotosíntesis
  • wearable devices that monitor plant health by measuring chlorophyll fluorescence
Relacionado con: fotosíntesis, clorofila, energía lumínica, energía química, dióxido de carbono, oxígeno, glucosa, plantas, algas, ciclo de Calvin.

Contexto histórico

Fotosíntesis

1800
1800-05-02
1880
1900
1910
1921
1930
1930
1800
1834-01-01
1880
1902
1920
1928
1930

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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