¿EN QUÉ CONSISTE LA FOTOSÍNTESIS?

Proceso por medio del cual los organismos autótrofos convierten la energía proveniente del sol en energía química aprovechable.

En la fotosíntesis se diferencian dos etapas, con dos tipos de reacciones:

Fase luminosa: Se realiza en el tilacoide en ella se producen transferencias de electrones. Fase oscura: Se realiza en el estroma. En ella se realiza la fijación de carbonoFASE LUMINOSA O ETAPA CLARANecesita la presencia de luz y tiene lugar en los tilacoides de los cloroplastos.

FASE LUMINOSA

La luz golpea a la clorofila que excita a un electrón a un nivel energético superior. En una serie de reacciones la energía se

convierte (a lo largo de un proceso de transporte de electrones )

en ATP y NADPH. El agua se descompone en el proceso liberando oxígeno como producto secundario

de la reacción. El ATP y el NADPH se utilizan para fabricar los enlaces C-C en la etapa oscura.

Los fotosístemas son los conjuntos de moléculas de clorofila y

otros pigmentos empaquetados en los tilacoides. En el "corazón"

del fotosistema se encuentra la clorofila que absorbe la luz para

convertirse en una forma "activada". La energía contenida en esta

clorofila activada se utiliza para hacer funcionar la maquinaria

química de la cual depende gran parte de la vida.

Cada fotosistema esta formado por tres partes, el centro de reacción, la trampa energética y el sistema de transporte de electrones.

Centro de Reacción: Existen dos centros de reacción.

1) El P700 en el fotosistema, constituido por una molècula de clorofila a, que absorbe mejor la luz de color rojo, con longitud de onda de 700 nm.

2) El otro centro de reacción, conocido como P680, se encuentra en el fotosistema II, y su clorofila a, absorbe mejor la luz a 680 nm (un tono mas anaranjado que el rojo).

Antenas colectoras de luz: También conocidas como trampas energéticas, están formadas por moléculas de clorofila y otros pigmentos ubicados cerca de cada centro de reacción. Cuando la clorofila a del centro de reacción absorbe suficiente energía un electrón de dicha molécula se excita y se escapa de su órbita dando inicio a la transformación de energía luminosa en energía química.

Sistema de transporte de electrones El sistema de transporte de electrones de los fotosistemas I

y II utiliza la energía de los electrones fotoactivados pora concentrar protones en el lumen del tilacoide donde la energía libre se utiliza para formar ATP.

Reacciones no cíclicas de la fase luminosa: De manera contraria a lo que podríamos pensar el proceso de captación de luz inicia en el fotosistema II y continúa en el I.

Fotosistema II (P680) Las reacciones no cíclicas se inician cuando la energía de las antenas colectoras del fotosistema II, logra activar a la clorofila a del centro de reacción y por consiguiente se libera un electrón que es captado por el sistema de transporte de electrones. El electrón liberado se mueve a través de varios acarreadores de electrones, en uno de los pasos se forma ATP, luego el electrón liberado entra al fotosistema I.

Fotosistema I (P7000) Cuando la luz excita la clorofila a del centro de reacción del fotosistema I, se libera un electrón, que pasa a varias moléculas acarreadoras de electrones. En el fotosistema I se utiliza la energía del electrón para la reducción del NADP+ a NADPH, esta reducción requiere dos electrones del fotosistema I, y dos protones del estroma.

REACCIONES CÍCLICAS

FOTOSISTEMA 1 (P7000) Cuando un electrón del fotosistema I es activado por la luz, pasa a través de un sistema de transporte de electrones y regresa (cíclico). En estas reacciones no se produce NADPH, y la energía del electrón se utiliza para transportar protones del estroma hacia el lumen, donde se produce ATP.

FASE OSCURA O CICLO DE CALVIN

En la fase luminosa de la fotosíntesis se producen ATP y el NADPH + H+

Se realiza en el estroma, se utiliza el CO2 tomado del aire, y se forma la glucosa.

En esta fase, se va a utilizar la energía química obtenida en la fase luminosa, en reducir CO2, Nitratos y Sulfatos y asimilar los bioelementos C, H, y S, con el fin de sintetizar glúcidos, aminoácidos y otras sustancias.

LA FASE OSCURA CONSTA DE LAS SIGUIENTES SEIS REACCIONES

1) Carboxilación. La enzima 1,5-Ribulosa difosfato carboxilasa (RuBP) cataliza la unión del CO2 a un compuesto de cinco carbonos, pero es muy inestable y se separa en dos compuestos de 3 carbonos cada uno.

2) El ATP transfiere un fosfato de alta energía a cada uno de los compuestos de tres carbonos. El ADP resultante pasa a las reacciones de la fase luminosa para volver a ser fosforilado.

3) Reducción. El NADPH + H+ sustituye el hidrógeno por el fósforo, formando dos moléculas de gliceraldehído 3 fosfato (G3P). El NADP y los grupos fosfato se reciclan para ser reutilizados en la fase luminosa.

4) Formación de la glucosa. Existen 3 posibilidades:

A) Las moléculas de tres carbonos e utilizarán para formar ácidos grasos, glicerol o aminoácidos.

B) Las dos moléculas se unen para dar lugar a un compuesto de seis carbonos (fructosa 1,6 difosfato)

C) La molécula anterior para por una desfosforilación para formar glucosa.

LA GLUCOSA SE PUEDE DIRIGIR A LA SÍNTESIS DE ALMIDÓN COMO SUSTANCIA DE RESERVA EN LAS PLANTAS O DIRIGIRSE A LA MITOCONDRIA Y ENTRAR A LA RESPIRACIÓN CELULAR PARA PRODUCIR ATP.

5) Regeneración. En esta parte del ciclo, las moléculas de tres carbonos que no pasan a la producción de glucosa, se utilizan de nuevo en la formación de una molécula de cinco carbonos.

6) Segunda fosforilación. En esta reacción, un ATP cede un grupo fosfato a una molécula de cinco carbonos y forma la molécula difosforilada de cinco carbonos (RuBP) , con la que se inicia el ciclo.

¿HAY DIFERENTES TIPOS DE FOTOSÍNTESIS? Fotosíntesis del carbono, nitrógeno y

azufre.

FOTOSÍNTESIS DEL CARBONO Fotosíntesis del carbono: se lleva acabo mediante el ciclo

de Calvin.

Primera fase se llama de carboxilación Necesita de la incorporación de CO2 por los cloroplastos para transformarlos en materia orgánica. Se lleva a cabo en el cloroplasto, la ribulosa 1.5 bifosfato se carboxila para originar dos moléculas de 3 fosfoglicerato.

Esta reacción es catalizada por una enzima ( ribulosa 1.5 bifosfato carboxilasa-oxigenasa) o mejor conocido como Rubisco.

La segunda etapa es de reducción en donde el 3

fosfoglicerato se reduce a gliceraldehído 3 fostato a través de reacciones que consumen ATP y NADPH.

La tercera etapa es la de regeneración de la ribulosa 1-5 bifosfato en una serie de reacciones en las que intervienen azúcares-fosfato de 3 a 7 átomos de carbono, a partir del gliceraldehído 3 fosfato.

FOTOSINTESIS DE NITROGENO Y AZUFRE

En la fotosíntesis del nitrógeno y el azufre es necesario reducirlos ya que en el suelo se encuentran en forma de compuestos oxidados (NO-3 Y CO2-4 ).La reducción fotosintética del hidrogeno comprende dos etapas: la transformación de nitratos NO-3 en nitritos NO -2 está catalizada por la enzima nitratorreductasa, y la de nitritos en amoniaco, por la nitritoreductasa. A diferencia de otros procesos asimilatorios fotosintéticos, necesita poder reductor, pero no ATP. El amoniaco se incorpora en los esqueletos carbonados combinándose con el ácido alfa cetoglutarato para formar ácido glutámico, mediante una reacción catalizada por la enzima glutamato deshidrogenasa, el amoniaco se combina con el ácido glutámico a través de una reacción catalizada por la enzima glutaminsintetasa y forma glutamina, la glutamina puede transferir grupos –NH2 mediante las enzimas transaminasas a otros compuestos para sintetizar los demás aminoácidos y nucleótidos.

La reducción fotosintética del azufre es un proceso lineal en el que el sulfato se reduce a sulfito y este a sulfuro de hidrógeno, requiere poder reductor y ATP. El sulfuro de hidrogeno se puede incorporar como un grupo tiol a la cisteína.

¿PARA QUÉ SE UTILIZA LA MOLÉCULA DE AGUA? El agua, que es una molécula indispensable para la vida,

tiene un papel preponderante en el proceso fotosíntetico.

Es absorbida por las raíces y es el solvente que transporta las sales minerales en el interior de la planta.

Durante la fotosíntesis, y en presencia de luz, las moléculas de agua que se encuentran dentro del cloroplasto se rompen en electrones, protones y oxigeno.

Los electrones del agua son utilizados para reponer los electrones que se desprenden de la clorofila durante la fase luminosa.

Los protones sirver para formar un gradiente quimiosmótico para la formación del ATP. Cada átomo de oxígeno se une a otro (proveniente de otra molécula de agua) para formar el oxigeno molecular que se libera a la atmosfera y constituye el oxígeno que respiramos.