BIOQUIMICA

FOTOSÍNTESIS

Ronald Révolo Acevedo

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE

FOTOSÍNTESISFOTOSÍNTESISNutrición autótrofa

QuimiosíntesisFotosíntesis

algas

vegetales

bacterias

Luz solar fuente deenergía

Oxidación´C. inorgánicos

fuente deenergía

Cloroplastos

PigmentosHojas

Estomas

Intercambiode gases

F. lumínica F. oscura

Doblemembrana

Estroma

Tilacoides

Clorofilas Carotenoides ficobilinas

Fotosistemas

Energíaquímica

Poderreductor

Materiaorgánica oxígeno

CO2

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• La mayoría de los autótrofos fabrican su propio alimento utilizando la energía luminosa.

• La energía de luz se convierte en la energía química que se almacena en la glucosa.

• El proceso mediante el cual los autótrofos fabrican su propio alimento se llama fotosíntesis.

• La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento

Las condiciones necesarias para la fotosíntesis

Cómo fabrican el alimento los autótrofos?

• El proceso más común es la fotosíntesis que se realiza en estructuras especializadas llamadas cloroplastos, que se encuentran principalmente en hojas y partes verdes de los vegetales. 

• Los cloroplastos tienen una estructura compleja formada por: tilacoides, granas y estroma

Partes del cloroplasto

• El tilacoide es la unidad estructural donde se produce la fotosíntesis, posee vesículas aplanadas en cuyo interior se encuentra la molécula de clorofila .

• Los tilacoides se apilan como paquetes tomando el nombre de grana

• El área entre las granas se denomina estroma

Estructura de un cloroplasto

Fotosíntesis• Es un proceso metabólico mediante el cual los seres

vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa procedente del sol, la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno:

La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin embargo, la reacción general se puede resumir de esta manera:

6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2

La fotosíntesis, ¿es una reacción exergónica o endergónica?

enzimas

clorofila

Fases de la fotosíntesis:

• Fase lumínica : Las reacciones de luz ocurren en los tilacoides. Aquí se absorbe luz solar y se convierte en energía química. El agua se fotodescompone liberando oxígeno O2 y se sintetizan ATP y NADPH2 .

• Fase no lumínica : Las reacciones de oscuridad ocurren en el estroma. El CO2 es transformado en carbohidratos usando el ATP y el NADPH2 de los tilacoides.

Formación de ATP

• Las plantas consumen oxígeno del exterior llevando a cabo respiración celular.

• La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos, mientras la respiración celular ocurre en el mitocondrio.

Pigmentos de las plantas• Son necesarios para

absorber la luz solar.

• Pigmento principal para la fotosíntesis es la clorofila a.

• Pigmentos accesorios como la clorofila b, el caroteno y la xantofila, absorben la luz y la transfieren a la clorofila a.

Espectro lumínico

Tipos de Fotosíntesis• Dependiendo del tipo de condiciones medioambientales las plantas

pueden realizar el proceso de fotosíntesis mediante 3 tipos diferentes:

– C3 • Tomate

– C4 • Caña de azucar

– CAM • Cactus

Plantas C3• Las plantas C3 son las más comunes y las más

ampliamente distribuidas.• Algunas de ellas son la avena y tomate.• En un día seco, una planta C3 cierra sus estomas

(los poros de la superficie de la hoja).

• Ésto reduce la velocidad de la fotosíntesis.

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C3 C4

Fotorrespiración• El cierre de los estomas es una adaptación que reduce

la pérdida de agua, pero también impide la entrada de CO2 a la hoja y la salida de O2.

• Como resultado, los niveles de CO2 en la hoja pueden volverse muy bajos, mientras que se acumula el O2 producto de las reacciones lumínicas. No se produce moléculas de azúcar y no se produce ATP

Plantas C4

• Poseen adaptaciones especiales para almacenar agua y así prevenir la fotorrespiración.

• Cuando el clima se vuelve cálido y seco, una planta C4 mantiene cerrados los estomas la mayor parte del tiempo, conservando así el agua.

• Al mismo tiempo, continúa fabricando azúcares por

medio de la fotosíntesis.

Plantas CAM• Conservan el agua al abrir sus estomas e incorporar

CO2 sólo por la noche. Cuando el CO2 entra en la hoja es almacenado.

• El CO2 almacenado es liberado al ciclo de Calvin durante el día.

• Esto mantiene la fotosíntesis funcionando durante el día, aun cuando la hoja no admita más CO2.

Plantas CAM• CAM es la abreviatura para metabolismo ácido

de las crasuláceas, por la familia de las plantas Crasulaceae (uñas de gato y otras), en las que fue descubierta por primera vez esta importante adaptación para el ahorro de agua.

• Este modo de fijación de carbono y de conservación de agua ha evolucionado en las piñas, muchos cactus y la mayoría de las plantas suculentas (aquellas con tejidos muy jugosos).

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PLANTA CAM

Opuntia con sus frutos

PLANTASC3 C4 MAC

• Especies típicamente Especies típicamente Especies típicamente temperadas: semitropicales: suculentas. Usualmente espinaca, trigo caña de azúcar, muy pobre productividad. o cebada.Usualmente maíz, armaranto. de productividad Siempre muy productivas. moderada. • Carecen de anatomía Anatomía tipo Kranz Carecen de anatomía tipo Kranz característica esencial. tipo Kranz. • El aceptor inicial El aceptor inicial El aceptor de CO2

de CO2 es la RbP de CO2 es el es el FEP en oscuridad (azúcar de 5 carbonos) fosfoenolpiruvato y RBF en luz (ácido de 3 carbonos)

PLANTASC3 C4 MAC

• Primer producto Primer producto Igual a C4 formado es formado es fosfoglicerato (3C) oxalacetato (4C)

• Sólo 1 proceso de 2 procesos 2 procesos de fijación de CO2 principales de fijación fijación separados principal de CO2 separados en el tiempo. espacialmente

• Fotorespiración Fotorespiración Fotorespiración marcada mínima mínima

PLANTASC3 C4 MAC

• La mayoría Casi siempre Generalmente presentan una presentan presentan tasa fotosintética alta tasa baja tasamoderada fotosintética fotosintética • Desarrollan bien Desarrollan bien Desarrollan bienen climas templados en alta luminosidad, en ambientes altas T y ambientes Áridos semiáridos.• Tienen una pérdida Tienen una pérdida Conservan el agua de agua real de agua real en forma eficazSe fotosaturan con un Realmente no se No se logran

1/5 de la luz solar. fotosaturan fotosaturar.