TEMA 11. METABOLISMO CELULAR: ANABOLISMO II · PDF filede 3-fosfoglicerato, estando la...

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XI Biologa. 2 Bachillerato. IES SANTA CLARA.

Beln Ruiz Departamento Biologa- Geologa.

https://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/2o-biologiaI IES Santa Clara

TEMA 11. METABOLISMO CELULAR: ANABOLISMO II

LA FOTOSNTESIS INTRODUCCIN

PROCESO GENERAL : 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 +

6 H2O

ETAPAS: FASE LUMINOSA sntesis de ATP y NADPH FASE OSCURA Fijacin de CO2 y sntesis orgnica:

Consumo de los productos de la fase lumnica (ATP y NADPH)

PIGMENTOS: Clorofilas (verdes)

a y b (vegetales y cianobacterias) c y d (algas) Bacterioclorofila (bacterias fotosintticas),

Carotenoides (vegetales, algas y cianobacterias) Carotenos (marrones y anaranjados) Xantofilas (amarillos)

Ficobilinas (algas y cianobacterias) Ficocianinas (azules) Ficoeritrinas ( rojos)

FASE LUMINOSA sntesis de ATP y NADPH

CLOROFILAS

CAROTENOIDES

Xantofilas

Carotenos

Ficobilinas

Ficoeritrina

Ficocianina

Cromatografa

PIGMENTOS: ESPECTRO TIL (visible 400- 700 nm)

UNIDADES FUNCIONALES: LOS FOTOSISTEMAS:

CCL (c.antena) + Centro de reaccin (Clor. a, dador y aceptor) Fotosistema I (P700) y Fotosistema II (P680)

1. CCL: Centro colector de luz. Diferentes pigmentos: clorofilas, carotenos,

2. Centro de reaccin: 3. Dmero de clorofila A 4. Dador de electrones 5. Aceptor de electrones

6. Membrana de un tilacoide

UNIDADES FUNCIONALES: LOS FOTOSISTEMAS: (PSI y PSII)

Fotosistema I (P700) y Fotosistema II (P680)

FASE LUMINOSA sntesis de ATP y NADPH PIGMENTOS: clorofilas a y b (vegetales y cianobacterias) c y

d (algas) bacterioclorofila (bacterias fotosintticas), carotenoides y ficobilinas (algas)

ESPECTRO TIL (visible 400- 700 nm) FUNDAMENTO: resonancia, excitacin electrnica y

transporte redox de e-

UNIDADES FUNCIONALES: LOS FOTOSISTEMAS:

CCL (c.antena) + Centro de reaccin (Clor. a, dador y aceptor) Fotosistema I (P700) y Fotosistema II (P680)

ATPasa TRANSPORTADORES ELECTRNICOS

FASE LUMINOSA sntesis de ATP y NADPH FUNDAMENTOS:

vFluorescencia: No se da en la fotosntesis

El electrn excitado vuelve al orbital original y pierde la energa absorbida en forma de luz y calor

FUNDAMENTOS: Resonancia

La energa pasa por resonancia de unos pigmentos a otros hasta el centro de reaccin

FUNDAMENTOS:

Excitacin electrnica

UNIDADES FUNCIONALES: ATPasa TRANSPORTADORES ELECTRNICOS

Estroma

Espacio intra8lacoidal

FUNDAMENTOS: Transporte de e- (cadena redox)

Transporte electrnico dependiente de la luz

La energa de los fotones activa o impulsa electrones de la molcula de clorofila del centro de reaccin de niveles energticos bajos a niveles muy altos. Cuando los electrones adquieren un nivel energtico alto tienden a saltar de la clorofila a molculas aceptoras.

Fotosistema es el conjunto de la clorofila asociada a las molculas aceptoras de los electrones que ella cede. En los fotosistemas es donde ocurren los procesos qumicos dependientes de la luz.

Hay dos fotosistemas: I o P700 y II o P680 segn la longitud de onda de la luz a que son sensibles.

A su vez el fotosistema II recibe electrones del agua que es el donador electrnico, en un proceso denominado fotlisis del agua, que libera oxgeno molecular.

Los electrones cedidos fluyen por unas cadenas transportadoras de electrones hasta un aceptor electrnico final y desde aqu sern transportados hasta la fase oscura o Ciclo de Calvin.

FLUJO NO CCLICO de e-

(Fotofosforilacin acclica)

Esquema en Z: Genera ATP y NADPH Fotolsis del H2O O2 atmosfrico

FLUJO NO CCLICO de e-

(Fotofosforilacin acclica)

FLUJO CCLICO de e-

(Fotofosforilacin cclica)

Esquema en D: Genera solamente ATP:

Existe mayor requerimiento Anoxignica

Sntesis de ATP o fotofosforilacin

La energa que van perdiendo los electrones al

descender o fluir por la cadena transportadora sirve

para bombear protones (H+) desde el estroma hacia

el espacio interior del tilacoide; as se forma un

gradiente electroqumico entre ambos lados de la

membrana tilacoidal. El paso de H+ a travs de las

ATPasas situadas en la membrana produce la

fosforilacin del ADP y su transformacin en ATP.

La Hiptesis quimiosmtica de Mitchell

FASE OSCURA Fijacin de CO2 y sntesis orgnica Consumo de los productos de la fase luminica (ATP y NADPH)

FASES: 1 . - F i j a c i n o

Carboxilacin 2.- Reduccin:

cido a aldehdo 3.- Regeneracin:

Compleja va de las pentosas que r e g e n e r a l a Ribulosa 1,5 diP

F. Fijacin

F. Regeneracin

F. Reduccin

1. Fijacin del carbono: se incorpora el tomo de carbono procedente

del CO2 en la pentosa ribulosa-1,5-difosfato formndose 2 molculas

de 3-fosfoglicerato, estando la reaccin catalizada por la enzima

ribulosa-1,5-difosfato-carboxilasa o rubisco.

2. Reduccin del tomo de carbono procedente del CO2: en dos

reacciones consecutivas fosforilacin primero y reduccin despus.

Estas reacciones requieren ATP y NADPH respectivamente. 3-fosfoglicerato 1,3-difosfdoglicerato gliceraldehdo-3-fosfato

3. Regeneracin de la ribulosa-1,5-difosfato: para que el ciclo pueda

seguir funcionando y contine la fijacin del CO2 es preciso regenerar

la ribulosa-1,5-difosfato, lo que se consigue tras una serie de

reacciones que reorganizan la molcula catalizadas por la

fosforribuloquinasa.

Estequiometra del ciclo de Calvin

En cada paso de vuelta del Ciclo de Calvin se fija 1 tomo de carbono.

Para incorporar 6 molculas de CO2 o lo que es lo mismo una molcula

de hexosa necesita cubrir 6 ciclos completos. El balance ser el

siguiente:

- 6 molculas de ribulosa-1,5-difosfato, que generarn 12

molculas de 3-fosfoglicerato.

- 12 molculas de NADPH

- 12 + 6 molculas de ATP

Por tanto para obtener 1 molcula de hexosa a partir de CO2 los

organismos fotosintticos consumen 12 molculas de NADPH y 18

molculas de ATP.

Proceso general, fase luminosa: 12 H2O + 18 ADP + 18Pi + 12 NADP + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H + + 6O2

Proceso general, fase oscura: 6 CO2 + 18 ATP + 12 NADPH +12 H+ + 6 H2O HEXOSA + 12 H2O +18 ADP + 18Pi +12 NADP+

Sumemos ambos procesos:

Proceso global: 6 CO2 + 12 H2O HEXOSA (C6H12O6) + 6O2 + 6 H2O

Proceso global simplificado: 6 CO2 + 6 H2O HEXOSA (C6H12O6) + 6O2

LA FOTOSNTESIS

ASPECTOS ECOLGICOS Y EVOLUTIVOS

1 FOTOSISTEMA I Fotosntesis anoxignica (Ej.actual: sulfobacterias fotosntticas verdes)

2 FOTOSISTEMA II Fotosintesis oxignica (Ej. cianobacterias y plantas superiores): Implicaciones:

Atmsfera oxidante (O2) aparicin y expansin de los aerobios

Capa de ozono: O2 + O2 O3 + O2 proteccin (aspectos evolutivos)

Aparicin de los PRODUCTORES (auttrofos), base de las cadenas y redes trficas (aspectos ecolgicos)

ASPECTOS ECOLGICOS Y EVOLUTIVOS

1 FOTOSISTEMA I Fotosntesis anoxignica Ej.actuales (Con bacterioclorofila):

Sulfobacterias fotosntticas verdes Sulfobacterias fotosntticas prpuras Bacterias No sulfureas fotosntticas verdes Bacterias No sulfureas fotosntticas prpuras

ASPECTOS ECOLGICOS Y EVOLUTIVOS

1 FOTOSISTEMA I Fotosntesis anoxignica Ej.actuales: Bacterias No sulfureas fotosntticas prpuras

ASPECTOS ECOLGICOS Y EVOLUTIVOS

1 FOTOSISTEMA I Fotosntesis anoxignica Ej.actuales: Sulfobacterias fotosntticas verdes

LA QUIMIOSNTESIS

Concepto: Energa a partir de la oxidacin de compuestos INORGNICOS normalmente por fosforilacin oxidativa y sntesis orgnica Auttrofos no fotosintticos.

Fases: 1Sust. inorgnica A Sust. Inorgnica B + ATP (por

fosforilacin oxidativa) Aceptor final: normalmente, O2 tipo especial de respiracin

aerobia NADH por flujo inverso de e- con gasto de ATP

2 Biosntesis orgnica (c. Calvn o c. Krebs inverso)

oxidacin

1Sust. inorgnica A Sust. Inorgnica B + ATP (por fosforilacin oxidativa) Aceptor final: normalmente, O2 tipo especial de

respiracin aerobia

Ej. NO2- + 2H+ NO3-

O2 Cadena de transporte Electrnico (redox)

LA QUIMIOSNTESIS

H2O

oxidacin

ATP

1Sust. inorgnica A Sust. Inorgnica B + ATP NADH por flujo inverso de e- con consumo de parte del ATP sintetizado.

NAD+ NADH + H+

NO3 -

Cadena de transporte Electrnico (redox)

LA QUIMIOSNTESIS

NO2-

oxidacin

Consumo de ATP

LA QUIMIOSNTESIS

LA QUIMIOSNTESIS

Grupos de organismos quimiosintticos: Organismos: Todos son bacterias Todos quimiolitotrficos (QUIMIOAUTTROFOS) Transformadores cierran los ciclos biogeoqumicos

LA QUIMIOSNTESIS

Grupos de organismos quimiosintticos:

A) B. Nitrificantes: ej. NH3 NO2 NO3-

Importantes en el ciclo del nitrgeno B) B. Del hierro:

Fe+2 Fe+3 ej. Ferrobaci