Fotosíntesis` final2009

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Bio 111 2009

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Page 1: Fotosíntesis` final2009

Bio 111

2009

Page 2: Fotosíntesis` final2009

• Luz se transforma en energía química(compuesto orgánico)

• Ocurre en el cloroplasto

• Requiere pigmentos fotosintéticos

• Plantas, algas, bacterias fotosintéticas

• CO2 se convierte en carbohidrato

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luz

6 CO2 + 12H2O ---> C6H12O6 +6O2 +6H2O

clorofila

Page 4: Fotosíntesis` final2009

Figure 7-1 Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

photosynthesis

cellularrespiration

(mitochondrion)

O2ATP sugar CO2H2O

(chloroplast)

Page 5: Fotosíntesis` final2009

Luz◦Compuesta de fotones

Luz visible es una porciónpequeña del espectroelectromagnético◦ La energía viaja en ondas◦Onda corta más energía que ondalarga

Page 6: Fotosíntesis` final2009

Fotosíntesis es un procesoredox◦ Se captura la energía solar y se transforma en carbohidrato◦Hidrógenos del agua reducen el carbono◦Oxígeno del agua se oxida

Page 7: Fotosíntesis` final2009

TV andradiowaves

Micro-waves

Infrared

Visible

UV

X-rays

Gammarays

Colorspectrumof visiblelight

Red

Orange

Yellow

Green

Blue

Violet

760 nm

700 nm

600 nm

500 nm

400 nm

380 nm

One wavelength

Longer wavelength

Electromagneticspectrum Shorter wavelength

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100µm

(a)

Wavelength of light (nm)

(b)

Page 9: Fotosíntesis` final2009

Cloroplastos◦Organelos rodeados de doblemembrana◦ Lugar de fotosíntesis◦ Localizados principalmente en el mesófilo de la hoja

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Palisademesophyll

Vein

Spongy mesophyll

Stoma(a)

Page 11: Fotosíntesis` final2009

Figure 7-2d Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

Chloroplast

channelinterconnectingthylakoids

stroma

thylakoid

outer membrane

inner membrane

Page 12: Fotosíntesis` final2009

10µm(b)

Thylakoids Outer membrane

Innermembrane

Intermembranespace

Thylakoidmembrane

Stroma Granum(stack ofthylakoids)

Thylakoidlumen(c)

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Clorofila◦ Pigmento fotosintético -principal◦Clorofila a, clorofila b, carotenoides, se encuentran en las membranastilacoides de los cloroplastos

Page 14: Fotosíntesis` final2009

Fotosistemas I y II◦Dos tipos de unidades fotosintéticas◦Cada fotosistema incluye Moléculas de clorofila Complejos de antenas

◦ Centro de reacción del Fotosistema I P700 pico de absorción en 700 nm

◦ Centro de reacción Fotosistema II P680 pico de reabsorción en 680 nm

Page 15: Fotosíntesis` final2009

Primaryelectronacceptor

Photon

Photosystem

Chloroplast

Thylakoid

Antennacomplexes

Reactioncenter

e–

Page 16: Fotosíntesis` final2009

Esti

mat

ed a

bso

rpti

on

(%

)

Wavelength (nm)

Chlorophyll b

Chlorophyll a(a)

Rel

ativ

e ra

te o

f p

ho

tosy

nth

esis

Wavelength (nm)

(b)

Page 17: Fotosíntesis` final2009

Figure 7-5 Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

chlorophyll b

Wavelength (nanometers)

Micro-

wavesGamma rays X-rays UV Infrared

Radio

waves

Visible light

higher energy(too much)

lower energy(not enough)

light absorp

tion

(perc

ent)

Absorbance of photosynthetic pigments

chlorophyll a

carotenoids

Page 18: Fotosíntesis` final2009

Fases de fotosíntesis◦Dependiente de luz tilacoides Los electrones energizados por la luz se

convierten en ATP

◦ Fijación de carbono estroma Compuestos productos de la fase

dependiente se requieren para la formación de carbohidrato

Page 19: Fotosíntesis` final2009

Figure 7-4 Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

CO2

LIGHT-DEPENDENTREACTIONS(in thylakoids)

LIGHT-INDEPENDENTREACTIONS(in stroma)

DEPLETEDCARRIERS

(ADP, NADP+)

ENERGIZEDCARRIERS

(ATP, NADPH)

H2O

glucose

O2

Page 20: Fotosíntesis` final2009

Figure 7-11 Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

O2

energy fromsunlight

chloroplast

Light-independentreactions(C3 cycle) occurin stroma.

Light-dependentreactions areassociated withthylakoids.

CO2

NADP+

sugar

NADPH

ADP

ATP

H2O

Page 21: Fotosíntesis` final2009

La luz es absorbida por la clorofila

Clorofila excitada-nivel energético alto

Libera electrones altos en energía, se ioniza, queda con carga positiva-Fotoionización

Electrones pasan cadena transporte

Se degradan energéticamente cíclica

no cíclica

La clorofila se neutraliza

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Transporte de electronescíclica◦ Electrones del fotosistema I regresanal fotosistema I◦ Se genera ATP por quimiosmosis◦No NADPH, no O2

Page 23: Fotosíntesis` final2009

Light-dependent reactions Carbon fixation reactions

ATP

ADP

NADPH

NADP+

Lightreactions

Calvincycle

H2O O2CO2

Carbohydrates

Chloroplast

Page 24: Fotosíntesis` final2009

Light-dependent reactions(in thylakoids)

Carbon fixation reactions(in stroma)

ATP

ADP

NADPH

NADP+

Lightreactions

Calvincycle

H2O O2CO2

Carbohydrates

Chloroplast

Page 25: Fotosíntesis` final2009

Transporte de electrones no cíclica◦ Se forma ATP y NADPH◦ Electrones energizados por luz son aceptados por NADP+

◦Una serie de reacciones redox◦ Electrones que provienen de P680 son reemplazados por los queprovienen del H2O◦Ocurre fotolisis

Page 26: Fotosíntesis` final2009

H2O -- ½ O2 + 2H+ 2e_

Page 27: Fotosíntesis` final2009

Oxi

dat

ion

-re

du

ctio

n p

ote

nti

al (

volt

s) (

rela

tive

en

ergy

leve

l)

Primaryelectronacceptor

Primaryelectronacceptor

NADPHNADP+

H2O

ATP

O2

ADP

1

2

Photosystem II(P680)

Productionof ATP bychemiosmosis

H+

Ferredoxin

Plastiquinone

Cytochromecomplex

Plastocyanin

1/2 + 2 H+

Pi

A0

A1

FeSx

FeSB

FeSA

Photosystem I(P700)

(from medium)

Electrontransportchain

Electrontransportchain

2e-

2 e

Page 28: Fotosíntesis` final2009

Figure 7-8 (part 2) Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

C3

cycle

PSII PSIETC

stroma

ETC

thylakoid space

Energy fromenergizedelectrons powersNADPH synthesis.

Flow of H+ downconcentration gradientpowers ATP synthesis.

Energy from energizedelectrons powers activetransport of H+ by ETC.

High H+ concentrationgenerated by activetransport.

H+ channel coupledto ATP-synthesizingenzyme.

Energy-carriermolecules powerthe C3 cycle.

Page 29: Fotosíntesis` final2009

Síntesis de ATP y transporte de electrones◦ Electrones se mueven en cadena de electrones◦ Protones (H+) se mueven de la estroma hacia el lumen del tilacoide, creando un gradiente de protones

Page 30: Fotosíntesis` final2009

Figure E7-2 (part 2) Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

stroma

thylakoidmembrane

photosystem II

2e–

ATPADP

P

Active transport

of hydrogen ions.

High H+ concentration

in thylakoid space.

H+ ion channel coupled

to ATP synthesizing

enzyme.

Flow of H+ powers

ATP synthesis.

Page 31: Fotosíntesis` final2009

ATP se utilizan en estroma

NADPH se utiliza en estroma

O2 se libera al aire

Page 32: Fotosíntesis` final2009
Page 33: Fotosíntesis` final2009

Stroma

Thylakoid lumen

Thylakoid membrane Photons (H+)

Page 34: Fotosíntesis` final2009

Light-dependent reactions Carbon fixation reactions

ATP

ADP

NADPH

NADP+

Lightreactions

Calvincycle

H2O O2CO2

Carbohydrates

Chloroplast

Page 35: Fotosíntesis` final2009

Fijación del Carbono◦ Se forma carbohidrato a partir de CO2 , ATP, y NADPH

12 NADPH + 18 ATP + 6 CO2 →

C6H12O6 + 12 NADP + + 18 ADP + 18 Pi + 6 H2O

Page 36: Fotosíntesis` final2009

Fases del ciclo de Calvin

◦ capturar CO2

◦ reducción del carbono

◦ regeneración de RuBP

Page 37: Fotosíntesis` final2009

Figure 7-12a Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

CO2

C3 plants use the C3 pathway

bundle-sheathcells

In a C3 plant, mesophyll cellscontain chloroplasts; bundle-sheath cells do not.

Much photorespirationoccurs under hot, dryconditions.

Little glucoseis synthesized.

rubisco

G3P

CO2

PGA

O2

RuBP

glucose

within mesophyll chloropaststoma

C3

Cycle

Page 38: Fotosíntesis` final2009

CO 2 molecules arecaptured by RuBP,resulting in an unstableintermediate that isimmediately brokenapart into 2 PGA

PGA is phosphorylatedby ATP and reduced byNADPH. Removal of aphosphate results information of G3P.

Through a series ofreactions G3P isrearranged into newRuBP molecules oranother sugar

Glucose and othercarbohydrate synthesis

2 moleculesof glyceraldehyde-3-phosphate (G3P)

6 molecules ofribulose bisphosphate(RuBP)

CALVINCYCLE

Carbonreductionphase

RuBPregenerationphase

CO2 uptakephase

12 NADPH

12 ADP

12 molecules ofphosphoglycerate(PGA)

12 ATP

6 molecules of CO2

10 moleculesof G3P

6 molecules of ribulosephosphate (RP)

ATP

6 ADP

P

P

P

P

P

P P

P

12 moleculesof glyceraldehyde-3-phosphate (G3P)

1

32

12 NADP+

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