Fotosíntesis 2013

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FOTOSINTESIS Norma Cruz Tapia Noviembre 2013

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FOTOSINTESIS

Norma Cruz Tapia

Noviembre 2013

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Organismos Autótrofos: capaces de producir su propio

alimento, ej. Cianobacterias, algas y las Plantas

Organismos Heterótrofos: Se alimentan de los autótrofos,

de otros heterótrofos y de desechos orgánicos. Ej. La

mayoría de bacterias, protistas, los hongos y los animales

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CICLO DE LA MATERIA Y FLUJO DE LA ENERGÍA EN LA BIÓSFERA

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La VIDA en la Tierra depende actualmente de 2

procesos:

Uno, de creación de materia orgánica, la

FOTOSÍNTESIS.

Y otro que utiliza esa misma materia orgánica,

quemándola, para obtener energía, la RESPIRACIÓN.

No obstante, algunos ecosistemas se basan en la

QUIMIOSÍNTESIS, y también algunos seres vivos

obtienen energía en ausencia de O2 mediante

FERMENTACIÓN.

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CO2

O2

cloroplastos

Producción de materia orgánica (generalmente azúcares) a partir de la luz del

Sol, dióxido de carbono, agua y sales minerales, desprendiéndose oxígeno.

Solo pueden realizarla los Vegetales, y ciertas Algas y Bacterias.

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RESPIRACIÓN

Combustión de materia orgánica para obtener energía (en forma de

ATP). Para quemar la materia orgánica se utiliza oxígeno,

desprendiéndose CO2 y obteniéndose H2O. La realizan todos los seres

vivos (vegetales y animales) para poder llevar a cabo sus funciones

vitales.

mitocondrias

O2

CO2

Energía

(ATP)H2O

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No solo los animales consiguen energía alimentándose de

otros seres vivos, algunas plantas también capturan

animales para obtener ciertos nutrientes escasos en su

hábitat, como esta insectívora (Pingüicola vallisneripholia)

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¿QUÉ ES LA LUZ?

La luz es una radiación que se propaga en todas

direcciones y siempre en línea recta en forma de ondas

electromagnéticas.

La línea amarilla muestra el tiempo que tarda la

luz en recorrer el espacio entre la Tierra y la

Luna, alrededor de 1,29 segundos.

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NATURALEZA DE LA LUZ

La longitud de onda, es decir, la distancia entre la cresta

de una onda y la cresta de la siguiente, va desde décimas

de nanómetro (1 nm = 10-9 m) en los rayos gamma, hasta

kilómetros (1 km = 103 m) en las ondas de radio de baja

frecuencia

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DIFERENTES LONGITUDES DE ONDA

A menor longitud de onda es mayor su energía

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PROCESO DE FOTOSÍNTESIS

Plantas son fotoautótrofos o fotótrofos: mediante la

fotosíntesis elaboran azúcares usando la luz como fuente

de energía y el dióxido de carbono como fuente de carbono

El carbono fijado por la fotosíntesis es espectacular, la

producción anual de materia orgánica seca: 1,55 x 1011

toneladas, con aprox. 60% formada en la tierra, el resto

en océanos y aguas continentales.

12 H2O + 6 CO2 6 O2 + C6 H12 O6 + 6 H2O

EnergEnergíía luminosaa luminosa

EnzimasEnzimasdióxido de

carbono

agua aguaoxígeno glucosa

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CLOROPLASTOS

SECCIÓN TRANSVERSAL CELULA DEL MESOFILO

Hoja

CloroplastoMesófilo

CLOROPLASTO

Espacio intermembranoso

Membranaexterna

Membranainterna

EspaciotilacoideoTilacoideEstroma

Granos

EstromaGranos

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Cloroplasto. (1) Membrana externa, (2) Espacio intermembrana, (3)

Membrana interna, 4) Estroma, (5) Tilacoide, (6) Membrana

tilacoidal, (7) Grana, (8) Tilacoide, (9) Granulo de almidón, (10)

Ribosomas, (11) DNA plastídial, (12) Gotita de lípido.

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Eucariotas fotosintéticos (plantas y algas), la clorofila a es el principal pigmento fotosintético:

Absorbe luz violeta, azul, anaranjado - rojizo, rojo.

Pigmentos accesorios

Incluyen clorofila b, c, d y e

Los carotenoides que pueden ser de dos tipos: loscarotenos (amarillos) y las xantofilas (naranjas). Ej. Tomate, chile y zanahorias.

Las Ficobilinas: Ficocianina y Ficoeritrina, pigmentos presentes en algas y cianobacterias

Estos absorben energía que clorofila no puede absorber

PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS

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ESPECTRO DE ABSORCIÓN DE LA CLOROFILA Y

PIGMENTOS ACCESORIOS

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Luz

Cloropla

sto

Luz

refleja

da

Luz

absorbi

da

Luz

transmiti

da

La Clorofila absorbetodas las longitudes deonda de luz visibleexcepto el verde, el cuales reflejado, de ahí lacoloración verde de lashojas y otras estructuras

CLOROFILA

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ESTRUCTURA DE LA CLOROFILA

La molécula de clorofila está

formada por una cabeza

tetrapirrólica con un átomo de

magnesio en su centro, y una

cola de fitol (alcohol de

cadena larga).

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Clases de clorofila, dependiendo de su estructura química:

-Clorofila a: Presente en casi todas las plantas en sus

fotosistemas.

-Clorofila b: Presente en plantas, algas multicelulares y

cianobacterias.

- Clorofila c y d: Presente en fotosintetizadores protistas

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FOTOSISTEMAS

En el cloroplasto, los complejos

proteína-clorofila se encuentran

empaquetados en la bicapa

lipídica de los tilacoides.

Los pigmentos captan la luz como

una antena (complejo antena) y

pasan la energía de una molécula

de pigmento a otra, hasta que

alcanza una forma especial de

clorofila a que constituye el centro

de reacción del fotosistema, que

la utiliza para iniciar las

reacciones redox.

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..

Hay dos Fotosistemas:

Fotosistema I (FSI): asociado a clorofila a, absorbe luz a

longitudes de onda de 700 nm (P700)

Se localiza, casi exclusivamente, en las lamelas estromales

y en la periferia de los grana.

Se transfieren dos e- a la molécula de NADP+ reduciéndola

para formar NADPH (en el lado de membrana tilacoidal

que mira hacia el estroma)

El FSI se considera entonces como un fuerte reductor

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FOTOSISTEMAS

Fotosistema II (FSII): asociado a clorofila a, con un

centro de reacción absorbe luz a una longitud de onda de

680 nm (P680)

Se produce fotólisis del agua (oxidación) y liberación de

oxígeno

2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e¯

Ambos fotosistemas operan en serie, transportando

electrones, a través de una cadena transportadora de

electrones

Se considera el FSII como un fuerte oxidante

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FASE CLARA

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Requiere energía de luz del sol

Ocurre en los tilacoides, a través de los fotosistemas

Genera energía (e-) que es transportada por moléculas

especiales (ATP y NADPH2) para utilizarse en segunda

fase

Un fotón es capturado por el pigmento fotosintético de un

centro de reacción, provocando la excitación de un e- el

cual es elevado a un nivel de energía superior (estado

excitado) y por reacciones redox la energía del e- se

almacena en el ATP y NADPH– y a la vez ocurre fotólisis

del agua.

FASES DE LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMINOSA

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Independiente de la luz solar

Ocurre en el estroma

Productos de la fase luminosa (ATP y NADPH) son

utilizados para formar enlaces covalentes C – C (en los

carbohidratos)

FASE OSCURA O NO DEPENDIENTE DE LA LUZ

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CICLO DE CALVIN - BENSON

Se reduce el CO2 utilizando ATP y NADPH provenientes de

Primera Fase, para formar compuestos más complejos.

Se forman los enlaces C – C de los carbohidratos (ciclo de

Calvin) a partir del CO2 proviene de la atmósfera o del agua

(en plantas acuáticos/marinos).

Incorporación del CO2 se conoce como fijación del Carbono.

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CICLO DE CALVIN - BENSON

1. Fijación de una molécula de carbono: Un azúcar de 5carbonos, la ribulosa difosfato (RuDP) se une al CO2,

formando una mol. de 6 carbonos, que se rompe en 2 mol.de 3 carbonos (3-Fosfoglicérico o PGA). Esta reacción estácatalizada por la enzima RuDP carboxilasa oxigenasa(RuBisCO).

2. Síntesis del Fosfogliceraldehído (PGAL): El ATP devuelve laenergía y el NADPH2 cede los hidrógenos al 3-Fosfoglicérico,formando el PGAL.

3. Por cada seis vueltas del ciclo se forma una glucosafosforilada.

4. Formación de compuestos orgánicos: El PGAL puede darorigen a la Glucosa, Fructosa, Almidón, también puedeformar grasas y aminoácidos para formar proteínas.

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Fosforilación

Enzima

Catalizadora

RuBisCO

Reducción

Oxidación

PGAL

PGA

I Fase

Fijación del

C

II Fase

Reducción

12 ATP

12 ADP + 12 Pi

RuBP

Fosforilación

FOSFORILAD

A (unida a un

Pi o grupo

fosfato)

Se pierde

otro Pi

III Fase de

Regeneración

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PGAL ES BASE PARA FORMAR OTRAS BIOMOLÉCULAS

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IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS

La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica, la

cual irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las

cadenas tróficas, para ser transformada en materia propia por

los diferentes seres vivos.

Produce la transformación de la energía luminosa en

energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos

En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la

respiración aerobia como oxidante.

De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en

combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.

La diversidad de la vida depende de la fotosíntesis.

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FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESIS

La cantidad de luz: fuente de energía

La concentración atmosférica de CO2: fuente de

carbono

La disponibilidad de agua: Fotólisis y medio para los

procesos metabólicos

La temperatura, influye en todos los procesos

enzimáticos y metabólicos; juegan un papel la

disponibilidad de agua, puede afectar al grado de

apertura estomática y por tanto a la difusión del CO2, y

la disponibilidad de nutrientes.

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FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESIS

Las características propias del vegetal (estructurales,

bioquímicas, etc.)

- La densidad de los estomas y su sensibilidad

- La edad de la hoja y el área foliar

Disponibilidad de sustrato, obtención de nutrientes y

minerales

Fotorrespiración

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FOTOSÍNTESIS

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VÍAS PARA LA FIJACIÓN DE CARBONO

Los estomas regulan la entrada y

salida de gases de la planta

Son aperturas que atraviesan la

epidermis de las hojas.

Se abren y cierran según las

condiciones ambientales, altas

temperaturas se cierran,

evitando la pérdida de agua,

pero impide la entrada de CO2

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BIBLIOGRAFÍA

http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Fotosintesis.htm

http://www.botanical-online.com/fotosintesis.htm

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1ESO/reino_v

egetal/activ_video.htm

Textos

Invitación a la Biología. H.Curtis

Biología. Villée

Biología. Solomon