CLOROPLASTOS YFOTOSINTESIS.

USPJOSE DIAZ ARMAS

CLOROPLASTOS

Cloroplastos y otros plastidos.

Son organoides citoplasmaticcos especiales que están presentes en las células vegetales. Los mas importantes son los cloroplastos, poseen pigmentos como clorofilas y carotenoides e intervienen en la fotosíntesis.Por le proceso de fotosíntesis producen oxigeno y la mayor parte de la energía química que es utilizada por los organismos vivientes

CloroplastoLos cloroplastos se localizan principalmente en las células del mesofilo, (hojas de las plantas superiores), Forma esférica, ovoide o discoide Miden en promedio 4 – 6um.Existen en numero de 20 – 40 por célula en plantas superioresLas algas poseen un cloroplasto

EnvolturaLos cloroplastos tienen una estructura heterogénea, compuesto por pequeños gránulos llamados granas incluidos en la matriz o estroma.

Componentes.Envoltura. Presenta dos membranas una externa y otra interna, a través de las cuales se producen intercambios con el citosol, presentan carotenoides.

Estroma

En el estroma se encuentran inmersos lo tilacoides. Esta compuesta principalmente por proteínas, contiene ADN y también ARN, que interviene en la síntesis de proteínas y enzimasEn el estroma se genera la fijación del CO2, elaboración de hidratos de carbono, síntesis de algunos ácidos grasos y proteínas.

Tilacoides

Los tilacoides constituyen sacos aplanados agrupados como pilas de monedas. cada pila de tilacoides lleva el nombre de grana.Los tilacoides conectores se denominan tilacoides del estroma, la pared de los tilacoides se llama membrana tilacoidea, contiene proteínas y moléculas involucradas en la fotosíntesis.Evidencias indicarían que los tilacoides estarían conectados entre si.

Cloroplasto y Tilacoides.

FOTOSINTESIS

Por medio de la clorofila contenida en el cloroplasto, los vegetales verdes son capaces de absorber la energia que la luz solor emite como fotonenes y tarnsformarla en energia quimica

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

nCO2 + nH2O + energía de luz CnH2nOn + nO2 enzimas clorofila

En la reacción el H2O Es el dador de H2 ( e y H+) y de O2. El CO2actua como aceptor de H2 (e y H+).

Los hidratos de carbono formados por la fotosíntesis son sacáridos solubles los cuales circulan por lo tejidos de la planta o se acumulan como gránulos de almidón en los cloroplastos o en el interior de los amilpastos

LA LUZ Y LOS PIGMENTOS• La luz es una forma de energía

radiante.• La energía radiante es energía

que se propaga en ondas.• Hay varias formas de energía

radiante (ondas de radio, infrarrojas, ultravioletas, rayos X, etc.).

• Para sintetizar alimento, se usan únicamente las ondas de luz.

• Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de energía.

• Cuando en una célula la luz del sol choca con las moléculas de clorofila, la clorofila absorbe alguna de la energía de luz que, eventualmente, se convierte en energía química y se almacena en las moléculas de glucosa que se producen.

Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores constituyen el espectro visible.

DEFINICION Y CARACTERISTICAS DE VARIAS REGIONES DE LONGITUD DE ONDA DE LA LUZ

Color Rango de longitud de onda (nm) Longitud de onda representativa

Frecuencia (Ciclos/S)o hertzios

Energía(KJ/mol)

Ultravioleta <400 254 11.8 x 1014 471

Violeta 400-425 410 7.31 x 1014 292

Azul 425-490 460 6.52 x 1014 260

Verde 490-560 520 5.77 x 1014 230

Amarillo 560-585 570 5.26 x 1014 210

Anaranjado 585-640 620 4.84 x 1014 193

Rojo 640-740 680 4.41 x 1014 176

Infrarrojo >740 1400 2.14 x 1014 85

CLASES DE CLOROFILA• Hay varias clases de

clorofila, las cuales, generalmente se designan como a, b, c y d.

• Algunas bacterias poseen una clase de clorofila que no está en las plantas ni en las algas.

• Sin embargo, todas las moléculas de clorofila contienen el elemento magnesio (Mg).

Cola hidrofobicaCadena de Fitol

Cabeza hidrofilica4 moleculas de pirrol unidas por el ion Mg

PIGMENTOS

• Los autótrofos también poseen unos pigmentos llamados carotenoides que pueden ser de color anaranjado, amarillo o rojo.

• El color verde de la clorofila generalmente enmascara estos pigmentos. Los cuales, sin embargo, se pueden ver en las hojas durante el otoño, cuando disminuye la cantidad de clorofila.

• Los carotenoides también absorben luz pero son menos importantes que la clorofila en este proceso.

Resumen de las etapas de la fotosintesis

La fotosíntesis comprende reacciones fotoquímicas y reacciones que tiene

lugar en la oscuridad

Reacciones lumínicas (fotoquímicas). Al final de esta reacción se forma NADPH ( a partir de NADP+, e- y H+), y ATP ( a partir de ADP y fosfato)Reacciones en la oscuridad. La energía contenida en los ATP y los NADPH es aprovechada para elaborar Usando CO2 tomado de la atmosfera diversas moléculas alimenticias.

1. REACCIONES QUE CAPTURAN ENERGIA

Membrana tilacoide

En la membrana tilacoide de los cloroplastos existen cadenas de complejos moleculares responsables de reacciones fotoquímicas, la cual esta integrada por diversos eslabones.

Fotoisomerasa II. Posee dos sectores definidos uno llamado antena captura la luz que da hacia el estroma y otro denominado centro de reacción que da hacia el espacio tilacoide, este contiene proteínas asociadas a moléculas de clorofila de tipo P680

Complejo b-f. Este complejo contiene una proteina de 17 kDa asociaa a los citocromos f y b, y una proteina con un centro Fe – S

Fotoisomerasa I. es un complejo molecular que como la foroisomerasa II posee una antena captadora de energia luminica, integrada pOR proteínas clorofila a clorofila b y carotenoides, Ademas contien un centro de reaccion con moleculas de clorofila tipo P700

NADP reducctasa. Esta complejo enzimatico reduce las moleculas de NADP+ presentes en el estroma con H+ tomados tambien de esta para convertirlos en NADPH.

Cuando un fotón excita una molécula de clorofila, uno de los electrones de la clorofila es sacado de su orbita molecular y transferido a uno de los electrones de la clorofila P680localizada en el centro del fotosistema, el electrón energizado abandona la fofoisomerasa II y sigue al siguiente eslabón de la cadena.

Q-citocromo oxido reductosa

La plastoquinona acepta el nuevo electrón energizado que abandona el fosfosistema II

2Q + 2H2O O2 + 2QH2

Luz

El fotosistema II por una reacción química no muy conocida, dos moléculas de H2O situadas en el espacio tilacoide son escindidas y se genera un O2, 4H+ y 4e-, estos 4e- pasan al centro de la reacción del fotossistema II y reemplaza al salido de la clorofila P860 transferido a la plastoquinasa

A continuación el electrón que estaba en la plastoquinona pasa al complejo b-f, donde parte de su energía es utilizada para transportar en contra del gradiente electroquímico Un H+ desde el estroma al espacio tilacoide

El electrón con un potencial energético menor, pasa del complejo b-f a la plastocianina y de esta al fosfosistema I

El electron e - pasa de la plastocianina al fotosistema I

El electrón energizado en el centro de la reacción corresponde a la clorofila P700, Este Electrón es transferido a la ferredoxina

El nuevo e - consideradamente revitalizado deja la ferredoxina e ingresa en la NADP reductasa donde parte de su energía es utilizada para reducir un NADP+ a NADPH en el lado de la membrana tilacoide que da a la estroma. En este proceso se utiliza un H+ tomado de la estroma

El ultimo paso de la reacción fotoquímica corresponde a la fosforilacion, formación de ATP a partir de ADP y fosfato. Esta tiene lugar en la ATP sintetasa, que por medio de su Proción Fo permite el traslado pasivo de los H+ desde el espacio tilacoide a la estroma.

2. REACCIONES DE FIJACION DE CARBONO

Las reacciones fotosintéticas que tiene lugar en la oscuridad, las moléculas de ATP y NADPH producidas por las reacciones fotoquimicas proporcionan la energía necesaria para sintetizar hidratos de carbono a partir de CO2 y H2O

Esta síntesis se produce en la estroma del cloroplasto mediante una serie de reacciones químicas conocido como ciclo de Calvin o del C3

• En las llamadas plantas C4, la enzima PEP carboxilasa une primero el dióxido de carbono al fosfoenol piruvato (PEP) para formar un compuesto de cuatro carbonos.

• El dióxido de carbono, así incorporado, atraviesa una serie de reacciones químicas y pasa a niveles más profundos dentro de la hoja, donde finalmente ingresa en el ciclo de Calvin. Aunque las plantas C4 gastan más energía para fijar carbono, en ciertas condiciones su eficiencia fotosintética neta puede ser superior a la de las plantas C3 descriptas anteriormente debido a ciertas características clave que diferencian a las enzimas RuBP carboxilasa (presente tanto en las plantas C3 como en las C4) y PEP carboxilasa (presente en las C4).

La fotosíntesis genera hidratos de carbono, agua y oxigeno.El balance químico de la fotosíntesis es el siguiente

6CO2 + 12H2O + energía de luz C6H12O6 + 6O2

Que representa una acumulación de 686.000 calorías por mol. Esta energía es proporcionada por 12 moléculas de NADPH y 18 de ATP, que contienen 750.00 calorías. Así la eficacia alcanzada por el ciclo fotosintético llegan al 90%

GRACIAS.