Ciclos Biogeoquímicos C.H.O.N.S.P (Carbono, Hidrogeno, Oxigeno, Nitrógeno, Azufre y Fosforo) Ciclo del Agua y anexar las fases de la Fotosíntesis (Fase Oscura y Fase Luminosa).
Los ciclos biogeoquímicos; C.H.O.N.S.P (Carbono, Hidrogeno, Oxigeno, Nitrógeno, Azufre y Fosforo).
Los ciclos Biogeoquímicos de CHONSP hacen referencia a los ciclos de los seis elementos más importantes para la vida: Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Azufre (S) y Fósforo (P). Estos elementos circulan entre los organismos vivos y el ambiente, y son fundamentales para procesos biológicos y ecológicos. A continuación, te detallo cada ciclo:
1. Ciclo del Carbono (C): El carbono es esencial para todas las moléculas orgánicas, como los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. El carbono circula entre la atmósfera, los océanos, la biosfera y la litosfera a través de la fotosíntesis, la respiración, la descomposición y la combustión de combustibles fósiles.
2. Ciclo del Hidrógeno (H): El hidrógeno, principalmente en forma de agua (H₂O), es fundamental para los organismos vivos y participa en el ciclo del agua, que incluye la evaporación, condensación, precipitación y el uso del agua por los organismos.
3. Ciclo del Oxígeno (O): El oxígeno es crucial para la respiración celular y forma parte del agua. El ciclo del oxígeno está interconectado con el del carbono y el agua, siendo liberado por las plantas durante la fotosíntesis y consumido por los seres vivos en la respiración.
4. Ciclo del Nitrógeno (N): El nitrógeno es vital para la formación de aminoácidos y ácidos nucleicos. El ciclo del nitrógeno incluye la fijación por bacterias, la nitrificación, la desnitrificación y la asimilación de nitrógeno por las plantas.
5. Ciclo del Azufre (S): El azufre es necesario para ciertos aminoácidos y proteínas. Este elemento se encuentra en el suelo, el aire y el agua, y circula principalmente a través de la descomposición de materia orgánica, la actividad volcánica y la quema de combustibles fósiles.
6. Ciclo del Fósforo (P): El fósforo es esencial para el ADN, ARN y ATP (molécula de energía). A diferencia de los otros ciclos, el fósforo no tiene una fase gaseosa significativa y circula principalmente a través de la erosión de rocas, el suelo y los sedimentos oceánicos.
7. Ciclo del Agua (hidrológico): El agua circula entre la atmósfera, los océanos, los ríos, los lagos, el suelo y los organismos a través de procesos como evaporación, precipitación y transpiración.
Estos ciclos interconectan los sistemas vivos y no vivos, manteniendo el equilibrio ecológico y asegurando la disponibilidad de nutrientes esenciales y fundamentales para mantener el equilibrio de los ecosistemas y la vida en la Tierra.
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2. Ciclo del Hidrógeno (H):
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3. Ciclo del Oxígeno (O):
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4. Ciclo del Nitrógeno (N):
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5. Ciclo del Azufre (S):
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6. Ciclo del Fósforo (P):
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CICLO DEL AGUA O HIDROLOGICO
El ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico, es el proceso continuo de circulación del agua en la Tierra y su atmósfera. Involucra varias etapas clave en las que el agua cambia de estado (líquido, sólido y gaseoso) y se desplaza entre los océanos, la atmósfera, la superficie terrestre y los organismos vivos. A continuación, te detallo las fases principales del ciclo del agua:
1. Evaporación: El agua de los océanos, ríos, lagos y otros cuerpos de agua se evapora debido al calor del sol, pasando del estado líquido al estado gaseoso (vapor de agua). También ocurre la transpiración de las plantas, un proceso similar en el que las plantas liberan vapor de agua a la atmósfera a través de sus hojas. Ambos procesos combinados se denominan evapotranspiración.
2. Condensación: El vapor de agua en la atmósfera se enfría a medida que asciende y se convierte en gotas de agua líquida, formando nubes. Si la temperatura es muy baja, el vapor de agua puede convertirse en cristales de hielo.
3. Precipitación: Cuando las gotas de agua o los cristales de hielo en las nubes se agrupan y se vuelven lo suficientemente pesados, caen a la Tierra en forma de precipitación, que puede ser lluvia, nieve, granizo o aguanieve, dependiendo de la temperatura y las condiciones atmosféricas.
4. Infiltración y escorrentía: Parte del agua que cae al suelo se infiltra en el terreno, recargando los acuíferos y formando aguas subterráneas. Otra parte se desplaza por la superficie terrestre como escorrentía, fluyendo hacia ríos, lagos y océanos.
5. Almacenamiento: El agua también puede almacenarse temporalmente en glaciares, casquetes polares, lagos y acuíferos subterráneos. En los océanos se encuentra la mayor parte del agua de la Tierra.
6. Circulación subterránea: El agua infiltrada en el suelo forma parte de los acuíferos, que pueden liberar agua lentamente hacia ríos y lagos, manteniendo el flujo de agua incluso durante períodos sin lluvia.
7. Retorno a la atmósfera: Finalmente, el agua que se encuentra en los océanos, ríos, lagos y en la superficie terrestre se evapora de nuevo, completando el ciclo.
Este ciclo es fundamental para la distribución del agua en la Tierra, lo que lo convierte en un proceso vital para la vida, los ecosistemas y el clima global.
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LA FOTOSINTESIS
(FASE LUMINOSA Y FASE OBSCURA)
La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas, las algas y algunas bacterias convierten la luz solar en energía química, almacenada en moléculas de glucosa, que luego utilizan para su crecimiento y desarrollo. Este proceso también libera oxígeno al ambiente, lo que lo hace fundamental para la vida en la Tierra. Ocurre principalmente en las hojas de las plantas, en unos orgánulos celulares llamados cloroplastos, que contienen un pigmento verde llamado clorofila. A continuación te explico las fases de la fotosíntesis:
Ecuación General de la Fotosíntesis:
En esta ecuación, seis moléculas de dióxido de carbono (CO₂) y seis moléculas de agua (H₂O) reaccionan, utilizando la energía solar, para producir una molécula de glucosa (C₆H₁₂O₆) y seis moléculas de oxígeno (O₂).
Importancia de la Fotosíntesis:
Producción de oxígeno: La fotosíntesis es responsable de la mayor parte del oxígeno que respiramos.
Fuente de energía: La glucosa producida sirve como fuente de energía para las plantas y, a través de las cadenas alimentarias, para otros organismos.
Ciclo del carbono: La fotosíntesis es una parte fundamental del ciclo del carbono, ya que reduce los niveles de CO₂ en la atmósfera.
En resumen, la fotosíntesis es un proceso clave para la vida en la Tierra, ya que es la base de la mayoría de las cadenas alimentarias y regula la composición de gases en la atmósfera.
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1.- FASE LUMINOSA
(Dependiente de la luz)
La fase luminosa de la fotosíntesis, también conocida como fase dependiente de la luz, es la primera etapa del proceso fotosintético y ocurre en las membranas de los tilacoides dentro de los cloroplastos. Su función principal es convertir la energía de la luz solar en energía química en forma de ATP y NADPH, que serán utilizados en la siguiente fase de la fotosíntesis, el Ciclo de Calvin. A continuación te explico cómo ocurre esta fase:
Procesos Principales de la Fase Luminosa:
1. Absorción de luz:
La clorofila y otros pigmentos presentes en los tilacoides absorben la energía de la luz solar. Esta energía excita a los electrones de la clorofila, impulsándolos a un estado energético más alto.
2. Fotólisis del agua:
Mientras los electrones son excitados, las moléculas de agua (H₂O) se dividen en oxígeno (O₂), protones (H⁺) y electrones (e⁻). Este proceso se llama fotólisis.
La reacción de la fotólisis libera oxígeno (O₂) como subproducto, que es expulsado al ambiente.
Los electrones liberados reemplazan los que la clorofila ha perdido al ser excitada por la luz.
3. Transporte de electrones:
Los electrones excitados pasan por una cadena de transporte de electrones (una serie de proteínas) en la membrana del tilacoide. A medida que los electrones se mueven por esta cadena, liberan energía.
La energía liberada se utiliza para bombear protones (H⁺) desde el estroma hacia el interior del tilacoide, creando un gradiente de protones.
4. Síntesis de ATP:
El gradiente de protones generado impulsa la producción de ATP a través de una enzima llamada ATP sintasa. Este proceso, conocido como quimiósmosis, usa el movimiento de los protones a través de la ATP sintasa para convertir ADP en ATP, que almacenará la energía para la fase oscura.
5. Producción de NADPH:
Al final de la cadena de transporte de electrones, los electrones se transfieren a una molécula de NADP⁺, que se reduce para formar NADPH. Este compuesto también almacenará energía y será utilizado en la fase oscura de la fotosíntesis.
Resultado de la Fase Luminosa:
ATP: Proporciona energía para el ciclo de Calvin.
NADPH: Proporciona poder reductor para transformar CO₂ en glucosa en la fase oscura.
O₂: Es liberado a la atmósfera como producto de desecho.
Resumen de las Reacciones:
En resumen, la fase luminosa convierte la energía solar en energía química (ATP y NADPH) y produce oxígeno a partir del agua. Estas moléculas energéticas (ATP y NADPH) son luego utilizadas en la fase oscura para la síntesis de glucosa.
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2.- FASE OSCURA O CICLO DEL CALVIN
(Independiente de la luz)
La fase oscura de la fotosíntesis, también conocida como Ciclo de Calvin o fase independiente de la luz, es la segunda etapa del proceso fotosintético. A diferencia de la fase luminosa, no depende directamente de la luz, pero utiliza los productos de la fase luminosa (ATP y NADPH) para convertir el dióxido de carbono (CO₂) en glucosa. Esta fase ocurre en el estroma de los cloroplastos.
Etapas del Ciclo de Calvin:
1. Fijación del Carbono:
El ciclo comienza cuando el dióxido de carbono (CO₂) es captado por la enzima Rubisco (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa) y se une a una molécula de ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP), que es una molécula de cinco carbonos.
Esta reacción produce un compuesto inestable de seis carbonos, que rápidamente se divide en dos moléculas de 3-fosfoglicerato (PGA), que contienen tres carbonos cada una.
2. Reducción:
En esta etapa, las moléculas de 3-fosfoglicerato se convierten en gliceraldehído-3-fosfato (G3P) a través de una serie de reacciones en las que se utilizan las moléculas de ATP y NADPH producidas en la fase luminosa.
Para cada molécula de CO₂ fijada, dos moléculas de G3P son producidas, pero solo una de ellas será utilizada para formar glucosa y otros carbohidratos; la otra será reciclada para regenerar RuBP.
3. Regeneración de RuBP:
Parte del G3P producido se utiliza para regenerar la molécula de ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP), que es necesaria para captar más CO₂. Esta regeneración requiere el uso de ATP.
El ciclo debe completarse varias veces para producir una molécula de glucosa completa (C₆H₁₂O₆).
Productos de la Fase Oscura:
Glucosa: El principal objetivo del ciclo es producir glucosa, aunque la molécula de glucosa completa requiere seis vueltas del ciclo de Calvin, ya que cada vuelta fija una molécula de CO₂.
ADP y NADP⁺: Estas moléculas son regeneradas y vuelven a la fase luminosa para ser reutilizadas.
Balance General del Ciclo de Calvin:
Para sintetizar una molécula de glucosa (C₆H₁₂O₆) a partir de CO₂, se necesitan:
6 moléculas de CO₂
18 moléculas de ATP
12 moléculas de NADPH
Importancia de la Fase Oscura:
La fase oscura es crucial porque convierte el carbono inorgánico del CO₂ en moléculas orgánicas (glucosa), que son esenciales para el crecimiento de las plantas y, en última instancia, para los organismos heterótrofos que dependen de los productos de las plantas para obtener energía.
Este proceso es también una parte clave del ciclo del carbono en los ecosistemas, ya que ayuda a regular los niveles de CO₂ en la atmósfera.
En resumen, la fase oscura o Ciclo de Calvin convierte el CO₂ en glucosa utilizando el ATP y el NADPH generados en la fase luminosa, y permite que las plantas almacenen la energía solar en forma de compuestos orgánicos.
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