La fotosíntesis es la conversión de la energía de la luz en la energía química por los organismos de vida que las materias primas son el dióxido de carbono y el agua ; la fuente de energía es la luz del sol ; y los productos finales son el oxígeno y (la sucrosa de los carbohidratos de los ricos de la energía) por ejemplo y el almidón . Este proceso es discutible el camino bioquímico más importante, puesto que casi toda la vida depende de ella. Es un proceso complejo que ocurre en un fitoplacton más alto, algas de las plantas, así como las bacterias tal como Cyanobacteria . Los organismos fotosintéticos también se refieren como Photoautotrophs del '.
6 CO_{2 (gas) del}
+ 6 H₂O _(líquido) + → C₆H₁₂O_{6 de los fotones} (acuoso) + 6 O_{2 (gas)}

La fotosíntesis ocurre en dos etapas. En la primera fase, las reacciones dependientes de la luz o la captura fotosintética de las reacciones (también llamado el ligero de las reacciones) la energía de la luz y la utiliza para hacer las moléculas de gran energía. Durante la segunda fase, el uso de las reacciones de la luz-independiente del (también llamado el ciclo de Calvin-Benson, y conocido antes como el de las reacciones oscuras de ) las moléculas de gran energía de capturar el dióxido de carbono (CO₂) y de hacer los precursores de los carbohidratos

En la molécula de las reacciones uno de la luz de la clorofila del pigmento absorbe un fotón y pierde un electrón . Este electrón se pasa a una forma modificada de feofitina llamada clorofila, que pasa el electrón a una molécula de la quinona, permitiendo el comienzo de un flujo de electrones abajo de una cadena de transporte del electrón que ése lleva a la última reducción NADP en el NADPH . Además, sirve crear un gradiente del protón a través de la membrana del cloroplasto; su disipación es utilizada por el Synthase ATP para la síntesis concomitante de ATP . La molécula de la clorofila recupera el electrón perdido tomando uno de una molécula del agua con una fotodescomposición llamada de proceso, ese gas del oxígeno de los lanzamientos.

En la Luz-independiente o reacciones oscuras el RuBisCO de la enzima captura el CO₂ de la atmósfera y en un proceso que requiera el NADPH recién formado, llamado los azúcares del tres-carbón de los lanzamientos del ciclo de Calvin-Benson, que se combinan más adelante para formar la sucrosa y el almidón.

La fotosíntesis puede ser definida simplemente mientras que la conversión de la energía ligera en la energía química por los organismos de vida él es afectada por sus alrededores y el índice de fotosíntesis es afectado por la concentración de dióxido de carbono, la intensidad de la luz, y la temperatura .

En plantas

La mayoría de las plantas son el Photoautotrophs que significa que él puede al sintetiza el alimento de directo de los compuestos inorgánicos usar energía ligera - por ejemplo del sol, en vez de comer otros organismos o de la confianza en los alimentos derivados de ellos. Esto es distinto Chemoautotrophs que hace el no depende de energía ligera, pero utiliza energía de compuestos inorgánicos.

6 del CO₂ de + → 12 H₂O C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 6 H₂O

La energía para la fotosíntesis viene en última instancia de los fotones absorbentes e implica un reductor, que es el agua en el caso de las plantas, lanzando el oxígeno como residuo. La energía ligera se convierte a la energía química (conocida como reacciones dependientes de la luz, bajo la forma de ATP y el NADPH, que se utilizan para las reacciones sintéticas en photoautotrophs. La ecuación total para las reacciones dependientes de la luz bajo condiciones del flujo de electrón sin ciclos en plantas verdes es:

2 del H₂O + 2 NADP⁺ + 2 ADP + 2 P_i + → ligero 2 NADPH + 2 H⁺ + 2 ATP + O₂

Especialmente, las plantas utilizan la energía química para fijar el dióxido de carbono en los carbohidratos y otros compuestos orgánicos con las reacciones de la Luz-independiente la ecuación total para la fijación del carbón (designada a veces la reducción del carbón) en plantas verdes son:

3 del CO₂ + 9 ATP + 6 NADPH de + → 6 H⁺ C₃H₆O₃-phosphate + 9 ADP + 8 P_i + 6 NADP⁺ + 3 H₂O

Para ser más específica, la fijación del carbón produce un producto intermedio, que entonces se convierte a los productos finales del carbohidrato. Los esqueletos del carbón producidos por la fotosíntesis entonces se utilizan vario para formar otros compuestos orgánicos, tales como la celulosa del material de construcción, como precursores para el lípido y la biosíntesis del aminoácido, o como combustible en la respiración celular . Este 3ultimo ocurre no sólo en plantas pero también en los animales cuando la energía de las plantas consigue pasada a través de una cadena alimentaria . Los organismos dependientes en fotosintético y que los organismos chemosynthetic de se llaman el Heterotrophs en el esquema general, respiración celular son el contrario de la fotosíntesis: La glucosa y otros compuestos se oxidan para producir el dióxido de carbono, el agua, y la energía química. Sin embargo, ambos procesos ocurren con una diversa secuencia de reacciones químicas y en diversos compartimientos celulares.

Las plantas absorben la luz sobre todo usar la clorofila del pigmento, que es la razón que la mayoría de las plantas tienen un color verde. La función de la clorofila es apoyada a menudo por otros pigmentos del accesorio tal como carotenos y los pigmentos de la clorofila y del accesorio de las xantofilas se contienen en los cloroplastos llamados de los organelos (compartimientos dentro de la célula ) aunque todas las células en las partes verdes de una planta tengan cloroplastos, la mayor parte de la energía se capturan en las hojas . Las células en los tejidos interiores de una hoja, llamados el mesófilo, pueden contener entre 450.000 cloroplastos para cada milímetro cuadrado de la hoja. La superficie de la hoja está cubierta uniformemente con una cutícula cerosa hidrófugo que proteja la hoja contra la evaporación excesiva del agua y disminuya la absorción ultravioleta o la luz azul para reducir la calefacción la capa transparente de la epidermis permite que la luz pase a través a las células mesófilas de la palizada donde la mayor parte de ocurre la fotosíntesis.

Las plantas utilizan el hasta 90% de la luz que lo pega, mientras que los paneles solares comerciales utilizan menos el de 30%. Esto es alcanzada por los grupos de moléculas de la clorofila que pasan un rato largo en una superposición de los estados .

En algas y bacterias

Las algas vienen en formas múltiples de organismos multicelulares como el quelpo, al microscópico, los organismos unicelulares . Aunque no sean tan compleja como las plantas de la tierra, el proceso bioquímico de la fotosíntesis es igual. Mucho como las plantas, las algas tienen cloroplastos y clorofila, pero los varios pigmentos del accesorio están presentes en algunas algas tales como ficocianina, carotenos y xantofilas en las algas verdes y la ficoeritrina en las algas rojas (rhodophytes), dando por resultado una gran variedad de colores. Todas las algas producen el oxígeno, y muchos son el autotrófico sin embargo, algunos son heterotrópicos, confiando en los materiales producidos por otros organismos. Por ejemplo, en los filones coralinos hay una relación mutualistic entre el Zooxanthellae y los Polyps coralinos

Las bacterias fotosintéticas no tienen cloroplastos (o cualquie membrana-limitar los organelos . En lugar, la fotosíntesis ocurre directo dentro de la célula. El Cyanobacteria contiene las membranas de Thylakoid muy similares a ésas en cloroplastos y es los únicos prokaryotes que realizan la oxígeno-generación de fotosíntesis. De hecho, los cloroplastos ahora se consideran tener desarrollado de una bacteria endosymbiotic, de la cual estaba también un antepasado y dio lugar más adelante a cyanobacterium. Las otras bacterias fotosintéticas tienen una variedad de diversos pigmentos, llamados Bacteriochlorophylls y no producen el oxígeno. Algunas bacterias, tales como Chromatium del, oxidan el sulfuro de hidrógeno en vez del agua para la fotosíntesis, produciendo el sulfuro como basura.

Evolución

La capacidad a la energía ligera de convertido a la energía química confiere una ventaja evolutiva significativo a los organismos vivos. Los sistemas fotosintéticos tempranos, tales como ésos del verde y del sulfuro púrpura y las bacterias non-sulfur púrpuras verdes de y, se piensan para haber sido anoxygenic, usar las varias moléculas como piensan a los donantes de electrón verdes y las bacterias púrpuras del sulfuro para tener el hidrógeno usado y sulfuro como donante de electrón. Las bacterias nonsulfur verdes utilizaron el vario amino y otras bacterias nonsulfur púrpuras orgánicas de los ácidos utilizaron una variedad de moléculas orgánicas no específicas. El uso de estas moléculas es constante con la evidencia geológica que la atmósfera era alto reducido en el que mide el tiempo de .

Los fósiles de cuáles son probablemente organismos fotosintéticos filamentosos se han fechado en 3.

El oxígeno en la atmósfera existe debido a la evolución de la fotosíntesis oxygenic, designada a veces la catástrofe del oxígeno. La evidencia geológica sugiere que la fotosíntesis oxygenic, tal como ésa en el Cyanobacteria, llegó a ser importante durante la era de Paleoproterozoic hace alrededor 2 mil millones años. La fotosíntesis moderna en plantas y la mayoría de los prokaryotes fotosintéticos es oxygenic. La fotosíntesis de Oxygenic utiliza el agua como donante de electrón que sea oxidado en el oxígeno molecular por la absorción de un fotón al lado del centro fotosintético de la reacción.

Origen de cloroplastos

En plantas que el proceso de la fotosíntesis ocurre en los organelos llamados los cloroplastos de los cloroplastos tener muchas semejanzas con las bacterias fotosintéticas incluyendo un cromosoma circular, el procariótico-tipo ribosomas y las proteínas similares en el centro fotosintético de la reacción.

La teoría de Endosymbiotic sugiere que las bacterias fotosintéticas fueran adquiridas (por el Endocytosis o la fusión del gene) por las células eucarióticas temprano para formar las primeras células de la planta . Es decir los cloroplastos pueden simplemente ser bacterias fotosintéticas primitivas adaptadas a la vida dentro de las células de la planta, mientras que las plantas ellos mismos no han desarrollado realmente procesos fotosintéticos en sus los propios. Otro ejemplo de esto se puede encontrar en animales complejos, incluyendo los seres humanos, cuyas células dependen de las mitocondrias como su fuente de energía; las mitocondrias se piensan para haberse desarrollado de las bacterias endosymbiotic, relacionadas con las bacterias modernas de la Rickettsia . Los cloroplastos y las mitocondrias tienen realmente su propia DNA, a parte de la DNA nuclear de sus células huesped del animal o de la planta.

Esta contención es apoyada por encontrar que los viridis marinas de Elysia de los moluscos y el chlorotica de Elysia parecen mantener una relación simbiótica con los cloroplastos de algas con las estructuras similares de RDA que encuentran. Sin embargo, no transfieren estos cloroplastos a las generaciones siguientes.

Cyanobacteria y la evolución de la fotosíntesis

La capacidad bioquímica de utilizar el agua como la fuente para los electrones en fotosíntesis se desarrolló una vez, en un antepasado común del Cyanobacteria existante . El expediente geológico indica que este acontecimiento de transformación ocurrió temprano en la historia de nuestro planeta, por lo menos hace 2450-2320 millones de años (mA), y posiblemente mucho anterior. La interpretación de Geobiological de las rocas sedimentarias arqueanas (>2500 mA) sigue siendo un desafío; la evidencia disponible indica que existió la vida 3500 mA, solamente la cuestión de cuando la fotosíntesis oxygenic desarrollada continúa engendrando el discusión y la investigación. Una ventana paleontológica clara en la evolución cyanobacterial abrió cerca de 2000 mA, revelando una biota ya-diversa de azul-verdes. El Cyanobacteria seguía siendo productores primarios principales a través del eón proterozoico (2500-543 mA), en parte porque la estructura redox de los océanos favoreció los photautotrophs capaces de la fijación de nitrógeno . Las algas verdes ensamblaron azul-verdes como productores primarios importantes en plataformas continentales cerca del extremo proterozoico, pero solamente con las radiaciones mesozoicas (251-65 mA) de dinoflagellates, los coccolithophorids, y las diatomeas hicieron la producción primaria en estante marina riegan para tomar la forma moderna. El Cyanobacteria sigue siendo crítico a los ecosistemas marinas como productores primarios en ciclos oceánicos, como los agentes de la fijación de nitrógeno biológica, y, en forma modificada, como los plastids de algas marinas.

Producción molecular

Luz a la energía química

considera también:

pendiente de la luz de la reacción La energía ligera se convierte a consumidor de energía químico el dependiente de la luz esta producción energética química de las reacciones es más de el 90% eficiente con solamente 5-8% de la energía transfirieron termal. Los productos de las reacciones dependientes de la luz son ATP Photophosphorylation y el NADPH del photoreduction. Ambos entonces se utilizan como fuente de energía para las reacciones de la Luz-independiente

No todas las longitudes de onda de la luz pueden apoyar fotosíntesis. El espectro fotosintético de la acción depende del tipo de presente de los pigmentos del accesorio. Por ejemplo, en plantas verdes, el espectro de la acción se asemeja al espectro de absorción para las clorofilas y los carotenoides con los picos para la luz violeta-azul y roja. En algas rojas, el espectro de la acción se traslapa con el espectro de absorción Phycobilins para la luz azulverde, que permite que estas algas crezcan en aguas más profundas que filtren hacia fuera las longitudes de onda más largas usadas por las plantas verdes. La parte no-absorbente del espectro ligero es qué da a organismos fotosintéticos su color (e., plantas verdes, algas rojas, bacterias púrpuras) y es la lo más menos posible eficaz para la fotosíntesis en los organismos respectivos.

Esquema de Z

En plantas, las reacciones dependientes de la luz ocurren en las membranas de Thylakoid de los cloroplastos y utilizan energía ligera para sintetizar el ATP y NADPH. La reacción dependiente de la luz tiene dos formas; reacción cíclica y sin ciclos. En la reacción sin ciclos, los fotones son capturados en los complejos de luz-cosecha de la antena del fotosistema II por la clorofila y otros pigmentos del accesorio (véase el diagrama en la derecha). Cuando una molécula de la clorofila en la base de la reacción del fotosistema II de centro obtiene suficiente energía de excitación de los pigmentos adyacentes de la antena, un electrón se transfiere a la molécula primaria del electrón-aceptador, feofitina, con una separación llamada de proceso de la carga de Photoinduced. Estos electrones se van y a través de una cadena de transporte del electrón, el Z-esquema supuesto demostrado en el diagrama, ese funcionan inicialmente para generar un potencial de Chemiosmotic a través de la membrana. Una enzima del synthase del ATP utiliza el potencial chemiosmotic para hacer el ATP durante el photophosphorylation, mientras que el NADPH es un producto de la reacción redox terminal en el Z-esquema del . El electrón entra en la molécula del fotosistema I. El electrón es emocionado debido a la luz absorbente por el fotosistema. Un segundo portador de electrón acepta el electrón, que se pasa otra vez abajo de bajar energías de los aceptadores del electrón que la energía creada por los aceptadores del electrón se utiliza para trasladarse los iones hidrogenados a través de la membrana del thylakoid al lumen. El electrón se utiliza para reducir la coenzima NADP, que tiene funciones en la reacción de la luz-independiente. La reacción cíclica es similar a la del sin ciclos, pero diferencia en la forma que genera solamente el ATP, y no se crea ningún NADP reducido (NADPH). La reacción cíclica ocurre solamente en el fotosistema I. Una vez que el electrón se desplaza del fotosistema, el electrón se pasa abajo de las moléculas del aceptador del electrón y vuelve de nuevo al fotosistema I, donde fue emitido, por lo tanto de la reacción cíclica del conocido.

Fotodescomposición del agua

considera también: Photodissociation,

la evolución del oxígeno El NADPH es el reductor principal en los cloroplastos, proporcionando una fuente de electrones enérgios a otras reacciones. Su producción deja la clorofila con un déficit de los electrones (oxidados), que se deben obtener de algún otro reductor. Los electrones emocionados perdieron de la clorofila en el fotosistema I son substituidos de la cadena de transporte del electrón por el Plastocyanin . Sin embargo, puesto que el fotosistema II incluye los primeros pasos del Z-esquema del, una fuente externa de electrones se requiere para reducir su oxidado de la clorofila del las moléculas de un . La fuente de electrones en verde-planta y fotosíntesis cyanobacterial es agua. Dos moléculas de agua son oxidadas por cuatro reacciones sucesivas de la cargar-separación por el fotosistema II para rendir una molécula del oxígeno diatómico y de cuatro iones del hidrógeno ; el electrón rindió en cada paso se transfiere a un residuo redox-activo de la tirosina que entonces reduce el photoxidized de la aparear-clorofila una especie de llamada P680 que sirva como el donante de electrón (luz-conducido) primario en el centro de la reacción del fotosistema II. La oxidación de agua es catalizado en el fotosistema II por una estructura redox-activa que contenga cuatro iones del manganeso ; este oxígeno-que desarrolla complejo ata dos moléculas de agua y almacena los cuatro equivalentes oxidantes que se requieren para conducir la reacción agua-oxidante. El fotosistema II es la única enzima biológica sabida que realiza esta oxidación de agua. Los iones hidrogenados contribuyen al potencial chemiosmotic de la transmembrana que ése lleva a la síntesis del ATP. El oxígeno es un residuo de las reacciones de la luz-independiente, pero la mayoría de organismos en el oxígeno del uso de la tierra para la respiración celular, incluyendo organismos fotosintéticos.

Efectos mecánicos de Quantum

Con fotosíntesis, la energía de la luz del sol se transfiere a los centros moleculares de la reacción para la conversión en energía química con el casi 100 por ciento de eficacia. La transferencia de la energía solar ocurre casi instantáneamente, así que poca energía se pierde como calor. Sin embargo, el solamente 43% de la radiación solar total del incidente se pueden utilizar (solamente luz en la gama 400-700 nanómetro), el 20% de luz es bloqueado por el pabellón, y la respiración de la planta requiere el cerca de 33% de la energía almacenada, que derriba la eficacia real de la fotosíntesis a cerca de 6.

Un estudio llevado por los investigadores con el Ministerio de los E. de laboratorio nacional (laboratorio de Lorenzo Berkeley de s de la Energía ' de Berkeley) y la Universidad de California en Berkeley sugiere que la coherencia electrónica ondulada duradera de Quantum juega a partes importantes en esta transferencia de la energía instantánea permitiendo que el sistema fotosintético intente simultáneamente cada camino de la energía potencial y elija la opción más eficiente. Los resultados del estudio se presentan en la aplicación del 12 de abril de 2007 la naturaleza del diario.

Oxígeno y fotosíntesis

Con respecto al oxígeno y a la fotosíntesis, hay dos conceptos importantes.
El Cyanobacterial de las células de la planta y (algas azulverdes) también utiliza el oxígeno para la respiración celular, aunque tengan una salida neta del oxígeno puesto que mucho más se produce durante fotosíntesis.
El oxígeno es un producto del de la reacción luz-conducida de la agua-oxidación catalizada por el fotosistema II ; no es generado por la fijación del dióxido de carbono. Por lo tanto, la fuente de oxígeno durante fotosíntesis es agua, no dióxido de carbono.

Variación bacteriana

El concepto que la producción del oxígeno no está asociada directo a la fijación del dióxido de carbono primero fue propuesto por el Cornelio Van Niel en los años 30, que estudiaron bacterias fotosintéticas. Aparte del Cyanobacteria, las bacterias tienen solamente un fotosistema y utilizan reductores con excepción del agua. Consiguen electrones de una variedad de diversos productos químicos inorgánicos incluyendo el sulfuro o el hidrógeno, así que para la mayor parte de estas bacterias el oxígeno no se produce.

Otros, tales como los Halophiles (un Archaea ), produjeron las membranas púrpuras supuestas donde el Bacteriorhodopsin podría cosechar energía de la luz y del producto. Las membranas púrpuras eran una del primera que se utilizará para demostrar la teoría chemiosmotic : la luz golpeó las membranas y el pH de la solución que contuvo las membranas púrpuras caídas como protones bombeaba de la membrana.

Fijación del carbón

considera también: Fijación,

l carbón de la reacción de la Luz-independiente La fijación o la reducción del dióxido de carbono es un proceso en el cual el dióxido de carbono combina con un azúcar del cinco-carbón, bisphosphate (RuBP) de la luz-independiente del Ribulose 1.5, rendir dos moléculas de un compuesto del tres-carbón, el fosfato (GP) del glicerato 3, también conocido como phosphoglycerate 3 (PGA). Reducen al GP, en presencia de ATP y NADPH de las etapas dependientes de la luz, al fosfato (G3P) del gliceraldehído 3. Este producto también se refiere como phosphoglyceraldehyde 3 ( PGAL ) o aún como fosfato de la triosa. La triosa es un azúcar de 3 carbones (véase los carbohidratos . La mayoría (5 fuera de 6 moléculas) del G3P producido se utiliza para regenerar RuBP así que el proceso puede continuar (véase el Calvin-Benson completar un ciclo ). El 1 fuera de 6 moléculas de la triosa fosfata no el " recycled" condensar a menudo para formar los fosfatos del hexosa, que rinden en última instancia la sucrosa, el almidón y la celulosa . Los azúcares produjeron durante los esqueletos del carbón de la producción del metabolismo del carbón que se pueden utilizar para otras reacciones metabólicas como la producción de los aminoácidos y de los lípidos .

C₄, C₃ y leva

En condiciones calientes y secas, las plantas cerrarán sus estomas para prevenir la pérdida de agua. Bajo estas condiciones, oxígeno-gas, producidas por las reacciones ligeras de la fotosíntesis, concentrará en las hojas que hacen la fotorrespiración ocurrir. Algunas plantas tienen mecanismos desarrollados para aumentar la concentración de CO₂ en las hojas bajo estas condiciones.

El dióxido de carbono de la captura del ''' de las plantas del ''' C₄ usar una enzima llamó la carboxilasa PEP que agrega el dióxido de carbono al fosfoenolpiruvato de la molécula de tres carbones (PEP) que crea el ácido oxalacético de la molécula de 4 carbones. Las plantas sin esta enzima se llaman el ''' de las plantas del ''' C₃ porque la reacción primaria de la carboxilación produce el phosphoglycerate 3 del azúcar del tres-carbón directo en el ciclo de Calvin-Benson. Cuando los niveles del oxígeno se levantan en la hoja, las plantas C4 invierten la reacción para lanzar el dióxido de carbono que previene así la fotorrespiración. Previniendo la fotorrespiración, C₄ plants puede producir más azúcar que las plantas de C₃ en condiciones de la luz y temperatura alta fuertes. Muchas plantas cultivadas importantes son plantas de C₄ incluyendo el maíz, la zahína, la caña de azúcar, y el mijo.

El Xerophytes tal como cactos y la mayoría de Succulents también puede utilizar la carboxilasa del PEP para capturar el dióxido de carbono en un llamado de proceso Crassulacean el metabolismo ácido (CAM) . Almacenan el CO₂ en diversas moléculas que las plantas de C₄ (sobre todo lo almacenan bajo la forma de ácido málico vía la carboxilación del fosfoenolpiruvato al oxaloacetato, que entonces se reduce al malato). Sin embargo, las plantas de C₄ capturan el CO₂ en un tipo de tejido de la célula ( mesófilo) y después lo transfieren a otro tipo de tejido (células de la envoltura del paquete) de modo que la fijación del carbón pueda ocurrir vía el ciclo de Calvin. También tienen una diversa anatomía de la hoja que las plantas de C₄. Asen el CO₂ en la noche, cuando sus estomas están abiertos, y lo lanzan en las hojas durante el día para aumentar su tarifa fotosintética. El del metabolismo C4 separa físicamente la fijación de CO₂ del ciclo de Calvin, mientras que el del metabolismo de la leva separa temporal la fijación de CO₂ del ciclo de Calvin.

Descubrimiento

Aunque algunos de los pasos en fotosíntesis todavía no se entiendan totalmente, la ecuación fotosintética total se ha sabido desde los 1800s .

El enero van Helmont comenzó la investigación del proceso en los 1600s mid- cuando él midió cuidadosamente la masa del suelo usado por una planta y la masa de la planta mientras que creció. Después de notar que la masa del suelo cambió muy poco, él presumió que la masa de la planta growing debe venir del agua, la única sustancia que él agregó a la planta potted. Su hipótesis era parcialmente exacta - mucha de la masa ganada también viene del dióxido de carbono así como el agua. Sin embargo, esto era un punto de señalización a la idea que el bulto de la biomasa de una planta viene de las entradas de la fotosíntesis, no el suelo sí mismo.

José Priestley, químico y ministro, descubiertos que cuando él aisló un volumen de aire debajo de un tarro invertido, y quemó una vela en ella, la vela quemaría muy rápidamente, mucho antes de que funcionara de la cera. Él descubrió más lejos que podría un ratón semejantemente " injure" aire. Él entonces demostró que el aire que había sido " injured" por la vela y el ratón podía ser restaurado por una planta.

En el 1778, el enero Ingenhousz, médico de la corte a la emperatriz austríaca, repitió los experimentos de Priestley. Él descubrió que era la influencia de la luz del sol en la planta que podría hacerla rescatar un ratón en una cuestión de horas.

En el 1796, el Jean Senebier, pastor suizo, botánico, y naturalista, demostró que las plantas verdes consumen el dióxido de carbono y lanzan el oxígeno bajo influencia de la luz. Pronto luego, el Nicolás-Théodore de Saussure demostró que el aumento en la masa de la planta como crece no podría ser debido solamente a la absorción de CO₂, pero también a la incorporación del agua. Así la reacción básica por la cual la fotosíntesis se utiliza para producir el alimento (tal como glucosa) fue contorneada.

El Cornelio Van Niel hizo los descubrimientos dominantes que explicaban la química de la fotosíntesis. Estudiando las bacterias púrpuras del sulfuro y las bacterias verdes él era el primer científico para demostrar que la fotosíntesis es una reacción redox dependiente de la luz, en la cual el hidrógeno reduce el dióxido de carbono.

Otros experimentos para probar que el oxígeno desarrollado durante la fotosíntesis de plantas verdes vino del agua, fueron realizados por el Robert Hill en el 1937 y el 1939 . Él demostró que los cloroplastos aislados emiten el oxígeno en presencia de reductores artificiales como el oxalato del hierro, el fericianuro o la benzoquinona después de la exposición a la luz. La reacción de la colina es como sigue:

2 del H₂O + 2 A + (luz, cloroplastos) → 2 AH₂ + O₂

donde está el aceptador A del electrón. Por lo tanto, en luz se reduce el aceptador del electrón y se desarrolla el oxígeno.

El Samuel Ruben y el Martin Kamen utilizaron los isótopos radiactivos para determinar que el oxígeno liberado en fotosíntesis vino del agua.

El Melvin Calvin y el Andrew Benson, junto con James Bassham, aclararon la trayectoria de la asimilación del carbón (el ciclo fotosintético de la reducción del carbón) en plantas. El ciclo de la reducción del carbón se conoce como el ciclo de Calvin, que no hace caso inadecuado de la contribución de Bassham y de Benson. Muchos científicos refieren al ciclo mientras que el ciclo, el Benson-Calvin, y el algo de Calvin-Benson incluso lo llaman el ciclo de Calvin-Benson-Bassham (o CBB).

Un científico que ganaba del Premio Nobel Del, Rudolph A. Marco, podía descubrir la función y la significación de la cadena de transporte del electrón.

Factores

Hay tres factores principales que afectan a fotosíntesis y a varios factores el corolario. La cañería tres es:
Irradiación ligera y longitud de onda
Concentración del dióxido de carbono
Temperatura .

Intensidad de luz (irradiación), longitud de onda y temperatura

En la helada temprana Blackman de Frederick de los 1900s junto con el Gabrielle Matthaei investigó los efectos de la intensidad de luz (irradiación ) y de la temperatura en el índice de asimilación del carbón.
En la temperatura constante, el índice de asimilación del carbón varía con la irradiación, aumentando inicialmente mientras que la irradiación aumenta. Sin embargo en una irradiación más alta esta relación se sostiene no más y el índice de asimilación del carbón alcanza una meseta.
En la irradiación constante, el índice de asimilación del carbón aumenta mientras que la temperatura se aumenta sobre una gama limitada. Este efecto se considera solamente en los altos niveles de la irradiación. En la irradiación baja, el aumento de la temperatura hace que poco influencie en el índice de asimilación del carbón.

Estos dos experimentos ilustran puntos vitales: en primer lugar, de la investigación se sabe que las reacciones fotoquímicas no son afectadas generalmente por la temperatura . Sin embargo, estos experimentos demuestran claramente que la temperatura afecta al índice de asimilación del carbón, tan allí deben ser dos sistemas de reacciones en el proceso completo de la asimilación del carbón. Éstas son por supuesto la etapa “fotoquímica” dependiente de la luz y la luz-independiente, etapa temperatura-dependiente de del . En segundo lugar, los experimentos de Blackman ilustran el concepto de que limita otro factor de limitación de los factores son la longitud de onda de la luz. El Cyanobacteria, que residen varios metros subacuáticos, no puede recibir las longitudes de onda correctas requeridas para causar la separación photoinduced de la carga en pigmentos fotosintéticos convencionales. Para combatir este problema, una serie de proteínas con diversos pigmentos rodea el centro de la reacción. Esta unidad se llama un Phycobilisome .

Niveles y fotorrespiración del dióxido de carbono

Mientras que se levantan las concentraciones del dióxido de carbono, la tarifa en la cual los azúcares son hechos por las reacciones de la Luz-independiente aumenta hasta que esté limitada en otros factores. El RuBisCO, la enzima que captura el dióxido de carbono en las reacciones de la luz-independiente, tiene una afinidad obligatoria para el dióxido y el oxígeno de carbono. Cuando la concentración de dióxido de carbono es alta, RuBisCO el dióxido de carbono del arreglo . Sin embargo, si la concentración de oxígeno es alta, RuBisCO atará el oxígeno en vez del dióxido de carbono. Este proceso, llamado la fotorrespiración, utiliza energía, pero no hace el azúcar.

La actividad de la oxigenasa de RuBisCO es desventajosa a las plantas por varias razones: Un producto de actividad de la oxigenasa es Phosphoglycolate (carbón 2) en vez del phosphoglycerate (del 3 carbón 3). Phosphoglycolate no se puede metabolizar por el ciclo de Calvin-Benson y no representa el carbón perdido del ciclo. Una alta actividad de la oxigenasa, por lo tanto, drena los azúcares que se requieren para reciclar el bisphosphate del ribulose 5 y para la continuación del ciclo de Calvin-Benson.

Phosphoglycolate se metaboliza rápidamente al glicolato que es tóxico a una planta en una alta concentración; inhibe fotosíntesis.

El glicolato que salva es un proceso enérgio costoso que utiliza el camino del glicolato y el solamente 75% del carbón se vuelve al ciclo de Calvin-Benson como phosphoglycerate 3. el resumen alto-simplificado A del

l del
es: glicolato del

2 del del
del
+ phophoglycerate del → 3 del ATP + dióxido de carbono + ADP +NH₃

El camino que salva para los productos de la actividad de la oxigenasa de RuBisCO se conoce más comunmente como fotorrespiración, puesto que es caracterizada por la consumición dependiente de la luz del oxígeno y el lanzamiento del dióxido de carbono.

Ver también

style=" del
Fotosíntesis artificial
Ciclo de Calvin-Benson
Fijación del carbón
Respiración celular
Reacción dependiente de la luz
Photoinhibition
Centro fotosintético de la reacción
Del radiación activa fotosintético
Biología de Quantum
Borde rojo