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ANABOLISMO AUTÓTROFO

martes 17 de abril de 2012

Proceso reductor que utiliza la luz ó la energía desprendida en reacciones de oxidación para transformar sustancias inorgánicas (CO2, NO3, N2,…) en compuestos orgánicos ricos en energía.

Fotosíntesis * Del carbono - Oxigénica - Anoxigénica * Del nitrógeno

Quimiosíntesis


FOTOSÍNTESIS


FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA


Proceso anabólico autótrofo característico de ciertos organismos ( plantas, algas,bacterias fotosintéticas) que consiste en la transformación de compuestos inorgánicos ( CO2, H2O, sales minerales) en compuestos orgánicos, aprovechando la luz solar y liberando a la atmósfera O2

Significado biológico:Enriquecer la atmósfera con O2

Sintetizar compuestos orgánicos que constituyen el alimento del todos los seres heterótrofos (cierran ciclo de la materia)


Este proceso anabólico tiene lugar en los cloroplastos, donde se localizan una serie de pigmentos (clorofilas, carotenoides, ficobilinas,…), que presentan un sistema conjugado de dobles enlaces, y la excitación de esos electrones es responsable de la absorción de la luz y de su posterior utilización fotosintética


DOS FASES

FASE LUMINOSA- Se localiza en los tilacoides- Necesita luz que se va a transformar en ATP y NADPH (poder reductor)- Se produce la fotolisis (ruptura de la molécula de agua)

FASE OSCURA- Se localiza en el estroma- Se lleva a cabo tanto en presencia como en ausencia de luz- Se utiliza el ATP y NADPH formado en la etapa anterior para reducir el CO2 y asimilarlo a hidratos de carbono


FASE LUMINOSA


FOTOFOSFORILACIÓN ACICLICA

Los pigmentos absorben diferentes longitudes de onda: azul, añil y violeta, son los encargados de los fototropismos,.verde, no la absorben,la reflejan dando el color característico, amarillo y anaranjado se encargan de los fotoperiodos. la región de luz anaranjada y roja se encarga de la mayor parte de la fotosíntesis,

El agua se descompone en: 2H+ + 2 e- y un átomo de oxígeno

Se produce un transporte de electrones que genera ATP

Los protones y electrones sirven ara reducir el NADP+ a NADPH


Los pigmentos se asocian formando complejos antena que funcionan como

un embudo que recoge energía y al canalizan hacia una clorofila diana que al

excitarse pierde dos electrones

Complejo antena + Centro de reacción

(clorofilas fotoactivas )

FOTOSISTEMA (membrana de los tilacoides)


http://plantandsoil.unl.edu/croptechnology2005/pages/index.jsp?t_informationModule=Y&select_major=11&level=&t_animation=Y&keywords=transferencia+electrones&what=search&what=search



•Los e- y H+ sirven para reducir el NADP+ a NADPH. Estos e- se recuperan de la fotolisis del agua

El transporte de e- genera un bombeo de h+ al espacio intratilacoidal, produciéndose un gradiente elecroquímico que es aprovechdo por la ATP-as para sintetizar ATO. Este proceso se denomina fotofsforilación o fosforilación fotosintética

La energía luminosa es absorbida en los fotosistemas PSI y PSII.Esta energía sirve para transportar e- a través de una cadena trasnportadora situada en la membrana de los tilacoides (se produce en sentido contrario al de las mitocondrias gracias a a la luz solar)

2H2 O O2 + 4 e- + 4 H+hv


12H2 O + 12NADP +18 ADP + 18Pi 6O2 + 12H+ + 12 NADPH + 18 ATP

+1

-0,8

0

PSII

PSI


http://www.bionova.org.es/animbio/anim/fotosintesislum.swf

























http://www.bionova.org.es/animbio/anim/fotosintesis.swf













Sólo interviene un fotosistema: PSI. Se produce ATP pero no poder reductor y no se produce fotolisis del agua, por lo tanto no se libera oxígeno

FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA

PSI



http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120072/bio12.swf







FASE OSCURA: CICLO DE CALVIN


• Fijación del CO2 que se incorpora a la ribulosa 1,5 di P (carboxilación),gracias a una enzima llamada RubisCo

• Reducción de intermediarios: gracias al NADPH y al ATP (formados en la f.luminosa), se forma:

El gliceraldehído

Regeneración de la ribulosa 1,5 diP

Metabolito precursor de aa´, ac.grasos

Incorporarse al C. de Calvin

Glucosa

Almidón

citoplasma


12

12

6

RubisCo

6

12

12

12

6CO2 + 18 ATP + 12NADPH + 12H+ C6 H12 O6 + 18 ADP + 18 Pi + 12NADP + 6H2O

Fijación


http://www.bionova.org.es/animbio/anim/ciclocalvin.swf






6CO2 + 6H 2 O C6 H12 O6 + 6 O 2

RubisCo

6 ATP

6 ADP+ Pi


FOTOSÍNTESIS: SÍNTESIS DE ALMIDÓN


http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2bch/B3_METABOLISMO/t32_FOTOSINTESIS/animaciones.htm

http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2bch/B3_METABOLISMO/t32_FOTOSINTESIS/animaciones.htm

FOTORRESPIRACIÓN


La RubisCo puede usar como sustrato el oxígeno , y aunque posee mayor afinidad por el CO2 , si la

presión parcial de O2 es alta funciona como

oxidasa

CARACTERÍSTICAS

Requiere luz

La energía desprendida no está acoplada a la síntesis de ATP

Desprende CO 2 por lo que disminuye la

eficacia fotosíntética (30%-50%)


Oxigenasa RubisCo Carboxilasa

2 Ac. 3-P glicérico (3c)Ac. 3-P glicérico (3c)Ac. P- glicólico (2c)

Peroxisoma Fosfoglicérido (3c) + CO2

2

CO2O2

PlantasLuz

Oscuridad

Respiración y Fotorrespiración

Respiración

CO2

CO2


¿Qé ocurre en aquellas plantas que viven en ambientes secos y deben cerrar sus estomas para evitar la pérdida de agua mediante evapotranspiración?Que el O2 desprendido en la fotosíntesis no puede salir y se acumula en la hoja, y a su vez el CO2 no puede entrar. Ésto hace que la Rubisco actúe más como oxidas (fotorrespiración)que como carboxilasa.

¿Cómo solucionan el problema?Tienen una estructura anatómica de la hoja diferente.Tienen un mecanismo que les permite mantener concentraciones de CO2 altas cerca de la RubisCo, es la Ruta de Hatch y Slack


Cubierta perivascular Células del mesófilo

PLANTAS C4 PLANTAS C3


RUTA DE HATCH Y SLACK

Las plantas que viven en estos ambientes son Crassuláceas y se las denomina plantas C4, ya que el compuesto que se forma tiene 4 C (ac. Oxalacético) a diferencia de las palntas C3, en las cuales se forma el ac. 3P-glicérico (3C)

Cubierta perivascular

Células del mesófilo


FACTORES QUE AFECTAN A LA

ACTIVIDAD FOTOSINTÉTICA


CONCENTRACIÓN DE CO2


CONCENTRACIÓN DE O2


TEMPERATURA


INTENSIDAD LUMINOSA


33

RECORDEMOS

• Radiación ultravioleta: entre 30nm y 380nm

• Radiación infrarroja:entre 730nm y 400nm

• Luz visible: entre 380nm y 730nm

– Azul,añil y violeta: responsable de fototropismos

– Amarillo y anaranjado: fotoperiodo

– Anaranjada y roja: fotosíntesis


FOTOSÍNTESIS ANOXIGÉNICA


La llevan a cabo bacterias fotosintéticas anaerobias (bacterias púpura y verdes del azufre)Características:Tiene un sólo fotosistema: PSI, por lo tanto no hay fotolisis y no se libera oxígeno.Como dador de electrones: SH2 o compuestos orgánicosEl aceptor es el NAD que pasa a NADH2Los pigmentos fotosintéticos son las bactericlorofilas

Evolutivamente la aparición de organismos con un segundo fotosistema (PSII) fue muy importante:El dador de electrones (H2O) estaba ampliamente distribuido, lo que facilitó la colonización del planeta por parte de estso organismos.La atmósfera cambió de composición y esto poibilitó la aparición del metabolismo aeróbico, más eficiente que el anaeróbico.


FOTOSÍNTESIS Y EVOLUCIÓN


¿Cuáles fueron las consecuencias para la vida del paso de una atmósfera reductora a una oxidante?

Fin de la síntesis abiótica de materia orgánica

La aparición de organismo aeróbico más eficaces en la obtención de energía a partir de sustancias orgánicas, lo que propició la expansión de la vida.

Formación de la capa de ozono, pantalla protectora de la radicación ultravioleta lo que permitió el desarrollo de la vida fuera del agua


ASIMILACIÓN FOTOSINTÉTICA DEL NITRÓGENO


Reducción de nitritatos a nitritos• HNO3 HNO2 + H2O

Reducción de nitritos a amoniaco• HNO2 NH3 + 2H2O

NADPH + H+ NADP

3NADPH + H+ 3NADP

Nitratoreductasa

Nitritoreductasa

Es un proceso de reducción de los nitratos.Se utilica el ATP y el NADPH+ H+ formados en la fase luminosa

Incorporación del amoniaco a compuestos orgánicos (glutamato sintetasa) o bien el grupo amino se transfiere para formar aminoácidos, gracias a las transaminasas


QUIMIOSÍNTESIS


• La llevan acabo bacterias aerobias y anaerobias

• Obtienen energía (ATP) de las reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas, que en su mayoría proceden de la descomposición de materia orgánica. Tras su oxidación se transforman en materia mineral utilizada por las plantas que de esta manera cierran los ciclos biogeoquímicos


Se distinguen dos fases:1ª Se obtiene ATP y

NADPH + H+ (transporte inverso de

electrones)2ª Se sintetizan

compuestos orgánicos a partir de inorgánicos.


QUIMIOSÍNTESIS DEL CARBONO

La llevan a cabo bacterias

quimiolitótrofas, que utilizan

como fuente de energía la

oxidación de compuestos

inorgánicos ( azufre, ión

amonio, ión ferroso,…)

La reducción del CO2 ciclo

de Calvin


2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2 O + ATP

2HNO2 + O2 2HNO3 + ATP

Bacterias nitificantes y sistrosificantes. viven, sobre todo, en suelos donde se transforman los compuestos reducidos de nitrógeno en compuestos oxidados


H2S + 2O2 H2 SO4 + ATP

4CO3 Fe + 6H2 O + O2 4Fe(OH)3 + 4CO2 + ATP

Bacterias del azufre y del hierro


49


Compuesto orgánico(reducido)

Compuesto orgánico(oxidado)

ATP

ADP

Nitrogenasa N2

2NH3 ----------aa´

Bacterias libres del suelo. Clostridium y AzotobacterBacterias simbióticas : Rhizobium

QUIMIOSÍNTESIS DEL NITRÓGENO

Llevada a cabo por organismos quimiorganótrofos, que obtienen la energía de la oxidación de compuestos orgánicos, de esta manera incorporan el nitrógeno atmosférico a la materia viva


La respiración celular y la fototosíntesis regulan el ciclo del carbono y el del oxígeno


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EL CICLO DEL CARBONO


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