Fotosintesis, Final

7/25/2019 Fotosintesis, Final

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FOTOSINTESIS

CONTENIDO

INTRODUCCION.................................................................................................................... 3

CAPITULO I. LA FOTOSINTESIS............................................................................................. 4

1.1. LOS CLOROPLASTOS...............................................................................................4

1.2. LOS PIGMENTOS FOTOSINTETICOS..........................................................................5

1.2.1. Clorofila............................................................................................................. 6

1.2.2. Cloroflas a y b............................................................................................... 7

1.2.3. Los carotenoides............................................................................................7

1.3. FASES DE LA FOTOSINTESIS....................................................................................9

1.3.1. FASE LUMINOSA.................................................................................................9

1.3.2. FASE OSCURA................................................................................................. 12

1.4. ABSORCION DE LA LUZ :........................................................................................12

1.. REDUCCION ! FI"ACION DEL CO2...........................................................................15

1..1. CICLO DE CAL#IN............................................................................................ 15

1..2. M$%a&oli'(o )a%*+ ,Sla*-.................................................................................19

1..3. M$%a&oli'(o *i/o' /$ la' *ra'0l*$a' o la%a' MAC......................................20

1.. FACTORES AMBIENTALES ! FOTOSINTESIS...........................................................22

1..1. CONCENTRACION DEL DIOIDO DE CARBONO 5CO26........................................23

1..2. AGUA 5)2O6......................................................................................................231.6.3. INTENSIDAD LUMINOSA...................................................................................23

1..4. TEMPERATURA................................................................................................23

1... COLOR DE LA LUZ. LA CLOROFILA A ! LA CLOROFILA B.................................24

1.7. ASPECTOS )ISTORICO8EPISTEMOLOGICOS RELACIONADOS CON EL PROCESO DE

LA FOTOSINTESIS............................................................................................................24

1.7.1. ANTIG9EDAD ! EDAD MEDIA...........................................................................24

1.7.2. EDAD MODERNA.............................................................................................. 25

1.7.3. EDAD CONTEMPORNEA.................................................................................27

CAPITULO II. TRABA"OS DE IN#ESTIGACION EN EL CAMPO DE LA FOTOSINTESIS EN LAACTUALIDAD...................................................................................................................... 30

CONCLUSIONES................................................................................................................. 36

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:....................................................................................... 37

Llega la fotosntesis artificial................................................................................................... 38

Di$; a a%0ral...................................................................39


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FOTOSINTESIS

LISTA DE FIGURAS

Ilustracin 1 Los cloroplastos su u!icacin celular...................................................................3

Ilustracin " Estructura #e la $ol%cula #e clorofila.....................................................................&

Ilustracin 3 A!sorcin #el espectro #e lu' #isponi!le para reali'ar fotosntesis.......................6

Ilustracin ( Es)ue$a #e los pig$entos fotosint%ticos...............................................................*

Ilustracin & Fase lu$inosa acclica. Inter+encin #e a$!os fotosiste$as en el transporte

electrnico....................................................................................................................................,

Ilustracin 6 -iagra$a #el transporte electrnico en la fosforilacin cclica.............................11

Ilustracin * Locali'aci6n estructura #e la clorofila................................................................13

Ilustracin , ASO/SION -E 0IMEN2O...............................................................................1(

Ilustracin ES0E42/O ELE42/OMANE2I4O...................................................................1(

Ilustracin 15 ES0E42/O -E A44ION....................................................................................1(

Ilustracin 11 E0E/IMEN2O -E ENELMANN....................................................................1(

Ilustracin 1" 4I4LO 4AL7IN....................................................................................................16

Ilustracin 13 Meta!olis$o 8atc9 :Slac;...................................................................................1,

Ilustracin 1( Es)ue$a !


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FOTOSINTESIS

INTRODUCCION

0o#e$os #ecir )ue la fotosntesis es el proceso )ue $antiene la +i#a en nuestro planeta. Las

plantas terrestres= las algas #e aguas #ulces= $arinas o las )ue 9a!itan en los oc%anos

reali'an este proceso #e transfor$acin #e la $ateria inorg


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FOTOSINTESIS

CAPITULO I. LA FOTOSINTESIS

La fotosntesis= es un proceso #e captacin #e energa lu$inosa transfor$acin en

energa )u$ica )ue es utili'a#a en la con+ersin #e $ateria inorg


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FOTOSINTESIS

1.2. LOS PIGMENTOS FOTOSINTETICOS

Los pig$entos fotosint%ticos se locali'an en las $e$!ranas #e los tilacoi#es= )ue

participan en la a!sorcin #e la lu'= en'i$as para el transporte #e electrones el factor

#e acopla$iento para la for$acin #e A20 asocia#os a protenas lpi#os= en

agrupa$ientos #eno$ina#os fotosiste$as. Los pig$entos $


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#e pig$entos fotosint%ticos con protenas fotosiste$a I CFS ID fotosiste$a II CFS IlD. 4a#a

fotosiste$a est< for$a#o por una antena por un centro #e reaccin. La antena presenta

unas 355 $ol%culas #e pig$entos fotosint%ticos= principal$ente clorofila a= clorofila !

carotenos= asocia#os a lpi#os protenas.

1.2.1.Clorofila

La clorofila es un co$puesto #el tipo tetrapirrol= es #ecir= consta #e cuatro anillos #e

pirrol uni#os por puentes #e $etilo )ue constituen la porfirina. El tetrapirrol es la

estructura !


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1.2.2. Clorofila' a &

4o$o a se $encion la clorofila a es el pig$ento relaciona#o #e for$a #irecta con la

con+ersin #e energa lu$inosa en energa )u$ica. Sin e$!argo= ta$!i%n se

encuentra otro tipo #e clorofila= la clorofila ! los pig$entos #eno$ina#os carotenoi#es=

los cuales son roGos= anaranGa#os o a$arillos= )ue en las 9oGas +er#es se en$ascaran

por la a!un#ancia #e clorofilas. Estos pig$entos accesorios a la clorofila= le per$iten a

las plantas a!sor!er una ga$a $


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El centro #e reaccin est< constitui#o por tres $ol%culas

1. Una $ol%cula #e clorofila especial= #eno$ina#a clorofila #iana= a la )ue +an a parar los

electrones e?cita#os en la antena= )ue ella transfiere al #eno$ina#o receptor pri$ario #e

electrones.

". Una $ol%cula #eno$ina#a aceptor pri$ario #e electrones= )ue transfiere los electrones

fuera #el fotosiste$a.

3. Una $ol%cula #eno$ina#a #a#or pri$ario #e electrones= )ue ce#e electrones a la$ol%cula #iana.

SegBn la longitu# #e on#a #e la lu'= se e?cita un pig$ento fotosint%tico u otro. Los

electrones se transfieren sie$pre 9acia los pig$entos )ue a!sor!en a $aor longitu# #e

on#a= 9asta llegar a la $ol%cula #iana.

A. El fotosiste$a I capta la lu' cua longitu# #e on#a sea $enor o igual a *55 n$. Su

antena est< co$puesta= en las plantas superiores= por clorofila a C)ue a!sor!e a 6,3

n$D= clorofila ! C)ue a!sor!e a 665 n$D por carotenos C)ue a!sor!en a ((5 n$D. La

$ol%cula #iana es la clorofila ai= )ue a!sor!e a *55 n$. Antes #e )ue se supiera )ue es


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FOTOSINTESIS

conoce !ien. Se #eno$ina aceptor K= pro!a!le$ente es una plasto)uinona. El #a#or

pri$ario se #eno$ina #a#or = ta$poco es !ien conoci#o.

1.3.FASES DE LA FOTOSINTESIS

La fotosntesis co$pren#e #os fases una fase inicial= #eno$ina#a fase foto)u$ica o fase

lu$inosa= en la cual tiene lugar la captacin #e la energa lu$inosa= una fase posterior=

#eno$ina#a fase oscura o !iosint%tica= en la cual se sinteti'a $ateria org


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)ui$ioos$tica #e Mitc9ell= con la sali#a #e protones a tra+%s #e las en'i$as A20H

sintetasas= con la consiguiente sntesis #e A20 )ue se acu$ula en el estro$a.

Fi@. 3 -iagra$a en en el )ue se refleGa el transporte electrnico #es#e el agua

9asta el NA-.

0ara )ue se realicen la fotlisis #el agua= la fotofosforilacin #el A-0 la fotorre#uccin

#el NA-0= es necesario )ue #os electrones recorran to#o el siste$a= ca#a uno

precisa el i$pacto #e un fotn en el fotosiste$a I un fotn en el fotosiste$a II

por lo tanto= son precisos cuatro fotones.

1.3.1.2. FASE LUMINOSA CCLICA.

En la fase lu$inosa o foto)u$ica cclica inter+iene Bnica$ente el F.S. I= cre


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1.3.2. FASE OSCURA

La fiGacin #el 4O" C!re+e #escripti+a #el ciclo #e 4al+in.DEn la fase

!iosint%tica se utili'a la energa CA20D el NA-08 o!teni#os en la fase

foto)u$ica= para sinteti'ar $ateria org


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FOTOSINTESIS

figura 1 Locali'aci6n estructura #e la clorofila

La lu' +isi!le otras for$as #e energa electro$agn%tica se $ue+en a tra+%s #el

espacio en for$a #e pa)uetes energ%ticos #eno$ina#os fotones= )ue +aran

segBn la canti#a# #e energa )ue contienen= #epen#ien#o #e la longitu# #e on#a.

Un fotn con una longitu# #e on#a $enor contiene $


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FOTOSINTESIS

4D ES0E42/O -E A44ION -D E0E/IMEN2O -E

ENELMANN

FIU/A " LA 4LO/OFILA ASOE LA LU

A!sor!e pri$or#ial$ente lu' #e los ca$pos a'ulH+ioleta roGo #el espectro= es

#e color +er#e oscuro= por)ue refleGa principal$ente la lu' +er#e. En la

fotosntesis= el electron #e la clorofila a )ue 9a a!sor!i#o un fotn #e la porcin

a'ul #el espectro pier#e la energa e?tra en for$a #e calor ter$ina con igual

energa )ue un electr6n )ue 9a si#o energi'a#o por un fotn #e la porcin roGa #el

espectro. En otras pala!ras= los +egetales no utili'an #e for$a #irecta la lu' a'ul

en la fotosntesis.

1..REDUCCION ! FI"ACION DEL CO2

En una segun#a etapa #e la fotosntesis la energa se utili'a para re#ucir al

car!ono. El car!ono est< #isponi!le para las c%lulas fotosint%ticas en for$a #e

#i?i#o #e car!ono. En las plantas= el #i?i#o #e car!ono llega a las c%lulas

fotosint%ticas a tra+%s #e a!erturas especiali'a#as #e las 9oGas tallos +er#es=

lla$a#as esto$as C4urtis arnes= "551D.

En esta segun#a etapa #e la fotosntesis= el A20 el NA-08 for$a#os en la

pri$era etapa se utili'an para re#ucir el car!ono #el #i?i#o #e car!ono a un

Ilustracin 4 ESPECTRO DE ACCION

Ilustracin 5 EXPERIMENTO DE

ENGELMANN


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a'Bcar si$ple. Entonces= la energa )u$ica al$acena#a te$poral$ente en las

$ol%culas #e A20 #e NA-08 se transfiere a $ol%culas a#ecua#as para el

transporte el al$acena$iento #e energa en las c%lulas #e las algas o en el

cuerpo #e las plantas. La resultante #e este proceso es la for$acin #e un

es)ueleto #e car!ono= a partir #el cual pue#en construirse luego otras$ol%culas org


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FOTOSINTESIS

1..1.1. E%aa' El ciclo se resu$e en tres etapas

Etapa 1 FiGacin=car!o?ilacin #e #ifosfato #e ri!ulosa para

for$ar 0A. Etapa " /e#uccin #e 0A al ni+el #e un a'Bcar C48"OD

$e#iante la for$acin #e gliceral#e9#oH3Hfosfato CA0D con

el NA-08 el A20 )ue se pro#ucen en las reacciones

#epen#ientes #e la lu'. Etapa 3 /egeneracin #e #ifosfato #e ri!ulosa= )ue ta$!i%n

re)uiere A20.

64O" 1"NA-08 1"8 1,A20 T 4681"O6 1"NA-0 1,A-0 1,0i 68"O

1..2. M$%a&oli'(o )a%*+ ,Sla*-


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Es)ue$a sencillo #e la +a 8atc9:Slac; o 0lantas 4(

En ellas el #i?i#o #e car!ono incorpora#o al


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frecuente$ente contienen granos #e al$i#n. Las plantas )ue utili'an esta

+a= o ruta 8atc9HSlac;= co$o se o!ser+a en la Figura 1.* se lla$an

co$Bn$ente plantas 4(= gracias al co$puesto #e ( car!onos )ue sir+e

co$o aceptor #el 4O" C4ogua= "511D.

1..3. M$%a&oli'(o *i/o' /$ la' *ra'0l*$a' o la%a' MAC

La fotosntesis es el principal proceso en )ue el 4O" es fiGa#o por las plantas

+er#es sin e$!argo 9a ciertas plantas suculentas se$isuculentas= )ue

fiGan el 4O" #e noc9e o en la oscuri#a#= con un incre$ento #e la


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El 4O" pro#uci#o a partir #el


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en la fotosntesis entre los cuales los $


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por las in#ustrias pro+ocan#o el calenta$iento #e la at$osfera= alteran#o

as la te$peratura natural #el a$!iente C4ogua= "511D.

1... COLOR DE LA LUZ5LA CLOROFILA A ! LA CLOROFILA B)

A!sor!en energa lu$nica en la regin a'ul roGa #el espectro los

carotenos ?antofilas= en la a'ul las ficocianinas= en la naranGa las

ficoeritrinas= en la +er#e. 2o#os estos pig$entos pasan la energa a las

$ol%culas #iana. La lu' $onocro$


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FOTOSINTESIS

A $e#ia#os #el siglo 7II= es reporta#o un estu#io so!re la fisiologa #e la

nutricin= #esarrolla#o por 7an 8el$ont= )uien conclue )ue las plantas

solo se sostienen con agua= sin re)uerir otros ele$entos #el suelo. La

i$portancia #el estu#io #e 7an 8el$ont= no est< en su conclusin= si no en

ser el pri$er estu#io #e tipo cuantitati+o reali'a#o en organis$os +i+os=pesan#o calculan#o los ca$!ios #e peso pro#uci#os. CAsi$o+= 16,D

Antes #el siglo 7III= los naturalistas pensa!an )ue los +egetales o!tenan

to#os sus co$ponentes #el suelo. En 1*"*= Step9en 8ales propone )ue

parte #el nutri$ento #e las plantas pro+iene #e la at$sfera )ue la lu'

participa #e alguna $anera en el proceso. En esta %poca no se sa!a )ue el

aire presenta #iferentes ele$entos en esta#o gaseoso CSalis!ur /oss=

1(D.

En 1**1= el cl%rigo )u$ico ingl%s Wosep9 0riestl C1*33H1,5(D= sugiere la

participacin #el O reali'a e?peri$entos conclue )ue las plantas +er#es

son capaces #e restaurar o purificar el aire )ue 9a!a si#o noci+o para la

respiracin #e un ani$al. Al aire puro lo lla$a aire #esflogistica#o lo )ue

a9ora lla$a$os aire con o?geno pro+eniente #e los procesos en las

plantas. l no reconoce la necesi#a# #e la lu' ni )ue las plantas ta$!i%n

utili'an el aire #esflogistica#o CSalis!ur /oss= 1(D.

El $%#ico 9olan#%s Wan Ingen9ous' C1*35H1*D= repite los e?peri$entos #e

0riestle con otros ensaos )ue reali'a= conclue )ue las plantas +ician

el aire tanto en la lu' co$o en la oscuri#a#= al igual )ue los ani$ales=

Ce+i#encia la respiracin en los +egetalesD. /econoce )ue al ilu$inar las

plantas con la lu' #el sol= la li!eracin #el aire #eflogistica#o e?ce#e al

)ue se consu$e. -e$uestra )ue para el #espren#i$iento fotosint%tico #e

5" se necesita lu' solar )ue este fen$eno slo ocurre en las partes

+er#es #e las plantas. -e $anera sorpren#ente para nosotros reco$en#

sacar las plantas #e las casas #urante la noc9e para e+itar )ue sus

ocupantes se into?icaran CSalis!ur /oss= 1(D.

Wean Sene!ier C1*("H1,5D reali'a e?peri$entos si$ilares a los #e

Ingen9ous' incorpora a los conoci$ientos pre+ios= la capaci#a# #e las


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plantas para regenerar o purificar el aire )ue #epen#e #e la presencia #e

aire flogistica#o a fiGa#o C co$o se conoce actual$ente= con presencia #e

4O"D. Este aire es el )ue #isuelto en agua sir+e a las plantas acu


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Wulius +on Sac9s en 1,6&= postul )ue los cloroplastos eran los org


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for$acin= una gran canti#a# #e energa= )ue guar#an en uniones )u$icas

pue#en li!erarla #e nue+o con gran facili#a# #e!i#o a )ue su la!ili#a#

)u$ica es $u alta. Estas uniones correspon#en a la categora #e enlaces

energ%ticos ricos. -entro #e este grupo= el co$puesto org


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CAPITULO II. TRABA"OS DE IN#ESTIGACION EN EL CAMPO DE LA

FOTOSINTESIS EN LA ACTUALIDAD

PAPPERS N1

C$l/a' 'olar$'

R$'0($

0ara apren#er #e la naturale'a en lo )ue respecta a uno #e los fen$enos $


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Las cel#as solares foto electro)u$icas constituen otra +ariante en la con+ersin

foto+oltaica. Estas cel#as !asan su principio #e funciona$iento en la unin #e un

se$icon#uctor con un electrolito. La interfa' electrolitoHse$icon#uctor es $u

f


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un alga lla$a#a !aucheria litorea#e la )ue la !a!osa 9a #eci#i#o to$ar

presta#osJ sus cloroplastos para lle+ar a ca!o la fotosntesis.

0ara llegar a esta certi#u$!re= los in+estiga#ores #escu!rieron )ue la !a!osa

9a!a apren#i#o a #igerir el alga sin #a@ar los in#ispensa!les

cloroplastos Cintegr


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original in+ento )ue= en "511= present -aniel Nocera= reputa#o in+estiga#or #el

MI2 CMassac9usetts Institute of 2ec9nologD= )ue le+ant gran e?pectacin en la

co$uni#a# cientfica. 0ero el proecto no cuaG= el prototipo #el )ue se 9aca eco

la prestigiosa re+ista #ciencese 9a )ue#a#o en na#a. 0ese a sus esfuer'os=

Nocera no consigui copiar a las plantas la receta secreta para #esarrollar unatecnologa co$ercial$ente +ia!le eficiente )ue pro#u'ca energa al$acena!le a

partir #e raos #e sol= agua una !ocana#a #e #i?i#o #e car!ono.

Es imposible recrear con todo detalle las sofisticadas estructuras

fotosintticas naturales"

> es )ue en lo )ue a eficiencia energ%tica se refiere= la naturale'a nos lle+a una

gran +entaGa. -espu%s #e to#o= 9a teni#o $iles #e $illones #e a@os para

perfeccionar el proceso )ue le per$ite capturar la lu' al$acenarla co$o una

energa )u$ica Btil a tra+%s #e la fotosntesis. 4uan#o intenta$os copiar estos

procesos en el la!oratorio usa$os siste$as $uc9o $ sa!e !ien #e lo )ue

9a!la. Lle+a $


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#e 9i#rgeno. Esto es i$portante por)ue el 9i#rgeno es un co$!usti!le li$pio=

)ue cuan#o se )ue$a solo genera agua= pue#e ser al$acena#o= aclara Uts9ig.

Lisa M. Utsc9ig= !io)u$ica #el La!oratorio Nacional Argonne.

En su Blti$o e?peri$ento= Utsc9ig sus colegas 9an co$!ina#o tres ele$entos

una protena e?tra#a #e las espinacas= un fotosinteti'a#or )ue a!sor!e la lu' un

catali'a#or )ue pro#uce una $ol%cula #e 9i#rgeno. 4uan#o el siste$a se

ilu$ina= el fotosinteti'a#or e$ite #os electrones )ue= #espu%s #e atra+esar la

protena= llegan al catali'a#or= )ue es el )ue genera 9i#rgeno. Lo )ue el e)uipo

#e Utsc9ig 9a 9ec9o es o!ser+ar con t%cnicas espectroscopa ptica #e

resonancia para$agn%tica este $o+i$iento #e los electrones #e un $o#o )ue no

se 9a!a o!ser+a#o antes. Una +e' )ue no lo analicen sa!r


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RESUMEN

CONCLUSIONES

-espu%s #e reali'ar la in#agacin el te?to #ocu$enta#o so!re el proceso #e

fotosntesis= es e+i#ente la co$pleGi#a# #e los conceptos relaciona#os con %l=

la necesi#a# #e crear estrategias )ue per$itan aclararlos.

La re+isin #e algunos aspectos 9istricoHepiste$olgicos liga#os a la fotosntesis=

e+i#encia la si$ilitu# en las #ificulta#es )ue 9a teni#o el 9o$!re para

co$pren#er este proceso a tra+%s #el tie$po= con las )ue presentan los


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estu#iantes. JLos o!st


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La!oratorio #e #i#


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%a(aJo /$ 0 ai$ )ue si$ula el proceso )ue las plantas +er#es utili'an para

con+ertir la lu' solar el agua en energa.

^Esta 9oGa artificial resulta especial$ente pro$ete#ora co$o una f0$%$ &ara%a

/$ $$r@a $l*%ri*a ara lo' +o@ar$' $ lo' a'$' $ /$'arrollo. Nuestroo!Geti+o es 9acer #e ca#a 9ogar su propia central el%ctrica= 9a #eclara#o Nocera.

El #ispositi+o no se parece a las 9oGas pro#uci#as por la naturale'a= )ue los

cientficos 9an utili'a#o sin e$!argo co$o $o#elos en sus esfuer'os para

#esarrollar este nue+o tipo #e c%lulas solares. Su for$a es la #e una carta #e

p;er= pero $a l0$@o /i


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#e 2urner era poco pra a%0ral.

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