FotosintesisProf. Nerybelle Perez-Rosas 2011

ENERGÍA DISPONIBLE PARA LAS FUNCIONES

CELULARES

ENERGÍA DEL SOL

FOTOSÍNTESIS PRODUCCIÓN DE OXIGENO Y GLUCOSA

NECESIDAD DE AGUA Y CO2

LIBERACIÓN DE AGUA Y CO2

RESPIRACIÓN CELULAR

NECESIDAD DE OXÍGENO Y GLUCOSA

CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA EN LOS SERES VIVOS

Fotosintesis: es el proceso que unaplanta usa para fabricar su alimentoy crecer.

Se necesitan cuatro cosas para la fotosíntesis:

Viaja de las raíces a

las hojas

AGUA

BIÓXIDO DE CARBONO

Entra en la hoja por los pequeños agujeros en

la parte posterior.

LUZ SOLAR

Proporciona energía a la planta

CLOROFILA

La parte verde

donde las

reacciones

químcias se

realizan

Cuatro factores afectan la fotosíntesis:

1. Luz – si hay más luz, la fotosíntesis ocurre másrápidamente

2. Agua – si no hay suficiente agua, la fotosíntesisva más lenta.

3. Temperatura - la mejor temperatura es cerca de 300C – cualquier cosa arriba de 400C hará la fotosíntesis caer.

4. CO2 – si hay más bióxido de carbono la fotosíntesis se realizará más rápido.

H2O CO2

CH2O(MONOSACÁRIDO)O2

ATP

NADPH

NADP

ADP

REACCIONES LUMÍNICAS CICLO DE CALVIN

ESQUEMA GENERAL DE LA FOTOSINTESIS

LUZ CLOROPLASTO

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Resumen:

REGENERACIÓN DEL RECEPTOR DEL CO2

FIJACIÓN DEL CO2

REDUCCIÓN

Fotosistema I

Fotosistema II Fotosistema I

e-

e-

e-

H2O

O2

H+H

++Fotón

e-

e-

ADP + Pi ATP

Fotón

e-

Fotón

e-

ADP + Pi

ATP

e-

e-

NADP+

H+H

+++H

+

NADPH

Cadena de transporte electrónico

Cadena de transporte electrónico

FLUJO DE ELECTRONES NO CÍCLICO

FLUJO DE ELECTRONES CÍCLICO

3 x CO2

P

1 x gliceraldehido 3-fosfato

+H+

6 x NADPH

3 x ATP

6 X ATP

3 x ADP

6 x ADP

6 x Pi

6 x NADP

GLUCOSA Y OTROS

COMPUESTOS ORGÁNICOS

FASE OSCURA - CICLO DE CALVIN

6 x 1,3-bifosfoglicerato

PP

6 x gliceraldehido 3-fosfato

P

6 x 3-fosfoglicerato

P

3 x ribulosa 1,5 bifosfato

P P

5 x gliceraldehido 3-fosfato

P

FASE LUMINICA

Fotosintesis:La energia de toda la vida en la

Tierra proviene de la fotosintesis

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2

Fotosintesis ocurre en:

Cyanobacteria

7 grupos de algas

Todas las plantas terrestres.

Se divide en:

Reacciones dependientes

de luz

- captura la energia del

sol

- produce ATP y reduce

NADP+ a NADPH

Reacciones de fijacion de

carbono

- usa ATP y NADPH para

sintetizar moleculas

organicas a partir de CO2

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Fotosintesis ocurre en los

cloroplastos.

Membrana Tilacoidea –

membrana interna arreglada en

sacos planos

- contiene clorofila y

otros pigmentos

grana – estibas de membranas

tilacoideas

estroma – sustancia semiliquida

que rodea las membranas

tilacoideas

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Descubrimiento de la

FotosintesisEl trabajo e investigaciones de muchos cientificos tuvieron como

resultado el descubrimiento de la Fotosintesis.

Ej. Jan Baptista van Helmont (1580-1644)

Joseph Priestly (1733-1804)

Jan Ingen-Housz (1730-1799)

F. F. Blackman (1866-1947)

En los 1930’s C. B. van Niel propuso:CO2+H2A + energia luminica CH2O + H2O + 2A

- donde H2A es el donante de e-

- Van Niel identifico al agua como la fuente de O2 producido en la

fotosintesis.12

Pigmentos: moleculas que absorben luz visible

foton: particula de luz

- actua como un “has” de E

- la energia contenida en un foton

es inversamente proporcional al

largo de la onda de la luz.

Efecto fotoelectrico:

remocion de un e- de una

molecula causado por luz

- ocurre cuando los fotones

transfieren energia a electrones

• Cada pigmento tiene un espectro de

absorcion caracteristico (rango y

eficiencia del cual el foton es capaz de

absorber luz.

• clorofila a – pigmento primario en

plantas y cianobacterias (absorbe

luz azul violeta y roja)

• clorofila b – pigmento secundario

que absorbe largos de onda que

Clorofila a no puede absorber.

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Pigmentos accesorios:

pigmentos secundarios que

absorben largos de onda que

no absorbe clorofila a.

1. aumenta los largos de onda

utiles para la fotosintesis

2. incluyen: clorofila b,

carotenoides, ficobiloproteinas

3. los carotenoides tambien

actuan como antioxidantes

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Fotosistemas:

Consisten de:

1. Complejo antena compuesto de cientos de moleculas de pigmentos accesorios

2. Centro de Reaccion de una o mas moleculas de clorofila

La energia de los e- es transferida a traves del complejo antena hasta el centro de reaccion.

• En el centro de Rx, la energia proveniente del complejo antena es transferida a la clorofila a.

• Esta energia causa que un electron de la clorofila se exite.

• El e- excitado es transferido de la clorofila a hasta un aceptador de e-.

• El agua dona un e- a clorofila a para remplazar el e- excitado.

Reacciones Dependientes

de Luz:Las reacciones dependientes de la luz ocurren en 4

etapas:

1. Evento primario – un foton de luz es capturado poruna molecula de pigmento

2. Separacion de carga – la E es transferida al centrode reaccion; un electron excitado es transferido a una molecula receptora

3. Transporte de electrones – los electrones se mueven por una serie de cargadores para disminuirNADP+

4. quimiosmosis – produce ATP18

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Reacciones dependientes de Luz

En los cloroplastos se utilizan

los 2 fotosistemas en la

fotofosforilizacion no

ciclica

1. fotosistema I

- centro de reaccion del

pigmento (P700) cuya

absorcion pico es a 700nm

2. fotosistema II

- centro de reaccion del

pigmento (P680) cuya

absorcion pico es a 680nm

El fotosistema II actua primero:

- Pigmentos accesorios envian

E hacia el centro de reaccion

P680

- Los e- excitados de P680 son

transferidos a b6-f complex(serie de portadores de e- que estan

incrustados en la membrana tilacoidea

y los p+ seran bombeados al espacio

tilacoideo para formar un gradiente de

p+)

- e- perdidos del P680 son

remplazados por e-

provenientes del agua20

Reacciones dependientes de LuzFotosistema I:

- recibe energia del complejo

antena

- La energia es enviada al

centro de reaccion P700

- El e- excitado es transferido a

un portador de electrones

rodeado de membrana

- Los e- son usados para reducir

NADP+ to NADPH

- Los e- perdidos del P700 son

remplazados del b6-f complex

ATP se produce via

quimiosmosis.

- ATP sintasa entra a la

membrana tilacoidea

- Los protones se acumulan

en el espacio tilacoideo

- Los protones se mueven al

estroma utilizando ATP

sintasa

- Se produce ATP de ADP + Pi

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Reacciones de Fijacion de Carbono

Para sintetizar carbohidratos la

celula necesita:

1. energia

- ATP proveniente de rx

dependientes de luz

2. Potencial de reduccion -

NADPH del fotosistema I

Ciclo de Calvin:

- Ciclo de pasos bioquimicos

que permiten la fijacion del

carbono

- Ocurre en el estroma

- usa ATP y NADPH como

fuente de energia

- incorpora CO2 a moleculas

organicas23

Reacciones de Fijacion de Carbono

Fijacion de carbono –es la incorporacion de CO2 a moleculas organicas

- Ocurre en el primer paso de ciclo de Calvin

La reaccion es catalizada por rubisco.

Calvin tiene 3 pasos:

1. Fijacion del carbono

RuBP + CO2 2 molecules PGA

2. reduccion

PGA es reducido a G3P

3. Regeneracion de RuBP:

G3P es usado para regenerar RuBP

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Reacciones Fijacion de Carbono

Glucosa no es un producto

directo del ciclo de

Calvin.

- 2 moleculas de G3P abandonan

el ciclo

- cada G3P contiene 3 carbonos

- 2 G3P son utilizados para

producir 1 glucosa en reacciones

en el citoplasma

Durante el Ciclo de Calvin

se necesita energia que

sera suplida por:

- 18 ATP moleculas

- 12 NADPH moleculas

El ciclo de energia sera:- fotosintesis usa los productos de la

respiracion como sustratos

- respiracion usa los productos de la

fotosintesis como sustratos

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Fotorespiracion

Rubisco posee 2

actividades

enzimaticas:1. carboxilacion – adicion de CO2 a

RuBP

-favorecida bajo condiciones

normales

2. fotorespiracion – es la oxidacion

de RuBP al anadir O2

-favorecido en condiciones

calientes

CO2 y O2 compiten por los sitios

activos de RuBP.

Algunas plantas pueden evadir la

fotorespiracion utilizando otra enzima

que no sea rubisco, utilizan:

PEP carboxilasa

- CO2 se anade a

fosfoenolpiruvato (PEP)

- un compuesto de 4 carbonos

se produce

- CO2 es liberado

posteriormente de este

compuesto de 4-carbonos y

usado por rubisco en el

ciclo de Calvin 28

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Fotorespiracion:C4 plantas

-usan PEP carboxilasa para

capturar CO2

- CO2 se anade a PEP en

celulas del mesofilo

- El compuesto de 4 carbonos

resultante es movido a una

celula donde CO2 es liberado

y utilizado en el ciclo de

Calvin.

Plantas CAM = Metabolismo del ácido

crasuláceo. Ej. cactus.

– Las plantas CAM se caracterizan por regular la apertura y cierre de sus estomas, se abren en la noche y se cierran en el día.

• Esto les proporciona a las plantas un eficiente mecanismo para reducir al máximo la pérdida de agua que ocurre mientras el estoma está abierto.

• Es idéntico al que presentan las plantas C4.

– En las plantas CAM la fijación y acumulación del CO2 ocurre de noche, durante el día el malato transfiere el carbono fijado al ciclo de calvin.

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Vía fotosintética C4

Ejemplo: Caña de azúcar, maíz, trigo.

La vía C4 es un complemento de la vía C3 . El CO2 se une

al oxaloacetato, molécula de 4 carbonos.

El CO2 formado en la vía C4 se utiliza para que las plantas C3

realicen el ciclo de Calvin.

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