BIOQUIMICA
FOTOSÍNTESIS
Ronald Révolo Acevedo
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE
FOTOSÍNTESISFOTOSÍNTESIS
Nutrición autótrofa
QuimiosíntesisFotosíntesis
algas
vegetales
bacterias
Luz solar fuente deenergía
Oxidación´C. inorgánicos
fuente deenergía
Cloroplastos
PigmentosHojas
Estomas
Intercambiode gases
F. lumínica F. oscura
Doblemembrana
Estroma
Tilacoides
Clorofilas Carotenoides ficobilinas
Fotosistemas
Energíaquímica
Poderreductor
Materiaorgánica
oxígeno
CO2
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• La mayoría de los autótrofos fabrican su propio alimento utilizando la energía luminosa.
• La energía de luz se convierte en la energía química que se almacena en la glucosa.
• El proceso mediante el cual los autótrofos fabrican su propio alimento se llama fotosíntesis.
• La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento
Las condiciones necesarias para la fotosíntesis
Cómo fabrican el alimento los autótrofos?
• El proceso más común es la fotosíntesis que se realiza en estructuras especializadas llamadas cloroplastos, que se encuentran principalmente en hojas y partes verdes de los vegetales.
• Los cloroplastos tienen una estructura compleja formada por: tilacoides, granas y estroma
Partes del cloroplasto
• El tilacoide es la unidad estructural donde se produce la fotosíntesis, posee vesículas aplanadas en cuyo interior se encuentra la molécula de clorofila .
• Los tilacoides se apilan como paquetes tomando el nombre de grana
• El área entre las granas se denomina estroma
Estructura de un cloroplasto
Fotosíntesis• Es un proceso metabólico mediante el cual los seres
vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa procedente del sol, la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno:
La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin embargo, la reacción general se puede resumir de esta manera:
6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2
La fotosíntesis, ¿es una reacción exergónica o endergónica?
enzimas
clorofila
Fases de la fotosíntesis:
• Fase lumínica : Las reacciones de luz ocurren en los tilacoides. Aquí se absorbe luz solar y se convierte en energía química. El agua se fotodescompone liberando oxígeno O2 y se sintetizan ATP y NADPH2 .
• Fase no lumínica : Las reacciones de oscuridad ocurren en el estroma. El CO2 es transformado
en carbohidratos usando el ATP y el NADPH2 de
los tilacoides.
Formación de ATP
• Las plantas consumen oxígeno del exterior llevando a cabo respiración celular.
• La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos, mientras la respiración celular ocurre en el mitocondrio.
Pigmentos de las plantas
• Son necesarios para absorber la luz solar.
• Pigmento principal para la fotosíntesis es la clorofila a.
• Pigmentos accesorios como la clorofila b, el caroteno y la xantofila, absorben la luz y la transfieren a la clorofila a.
Espectro lumínico
Tipos de Fotosíntesis
• Dependiendo del tipo de condiciones medioambientales las plantas pueden realizar el proceso de fotosíntesis mediante 3 tipos diferentes:
– C3
• Tomate
– C4
• Caña de azucar
– CAM • Cactus
Plantas C3
• Las plantas C3 son las más comunes y las más ampliamente distribuidas.
• Algunas de ellas son la avena y tomate.
• En un día seco, una planta C3 cierra sus estomas (los poros de la superficie de la hoja).
• Ésto reduce la velocidad de la fotosíntesis.
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C3 C4
Fotorrespiración
• El cierre de los estomas es una adaptación que reduce la pérdida de agua, pero también impide la entrada de CO2 a la hoja y la salida de O2.
• Como resultado, los niveles de CO2 en la hoja pueden volverse muy bajos, mientras que se acumula el O2 producto de las reacciones lumínicas. No se produce moléculas de azúcar y no se produce ATP
Plantas C4
• Poseen adaptaciones especiales para almacenar agua y así prevenir la fotorrespiración.
• Cuando el clima se vuelve cálido y seco, una planta C4 mantiene cerrados los estomas la mayor parte del tiempo, conservando así el agua.
• Al mismo tiempo, continúa fabricando azúcares por
medio de la fotosíntesis.
Plantas CAM
• Conservan el agua al abrir sus estomas e incorporar CO2 sólo por la noche. Cuando el CO2 entra en la hoja es almacenado.
• El CO2 almacenado es liberado al ciclo de Calvin durante el día.
• Esto mantiene la fotosíntesis funcionando durante el día, aun cuando la hoja no admita más CO2.
Plantas CAM
• CAM es la abreviatura para metabolismo ácido de las crasuláceas, por la familia de las plantas Crasulaceae (uñas de gato y otras), en las que fue descubierta por primera vez esta importante adaptación para el ahorro de agua.
• Este modo de fijación de carbono y de conservación de agua ha evolucionado en las piñas, muchos cactus y la mayoría de las plantas suculentas (aquellas con tejidos muy jugosos).
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PLANTA CAM
Opuntia con sus frutos
PLANTASC3 C4 MAC
• Especies típicamente Especies típicamente Especies típicamente
temperadas: semitropicales: suculentas. Usualmente
espinaca, trigo caña de azúcar, muy pobre productividad.
o cebada.Usualmente maíz, armaranto.
de productividad Siempre muy productivas.
moderada.
• Carecen de anatomía Anatomía tipo Kranz Carecen de anatomía
tipo Kranz característica esencial. tipo Kranz.
• El aceptor inicial El aceptor inicial El aceptor de CO2
de CO2 es la RbP de CO2 es el es el FEP en oscuridad
(azúcar de 5 carbonos) fosfoenolpiruvato y RBF en luz
(ácido de 3 carbonos)
PLANTASC3 C4 MAC
• Primer producto Primer producto Igual a C4
formado es formado es
fosfoglicerato (3C) oxalacetato (4C)
• Sólo 1 proceso de 2 procesos 2 procesos de fijación de CO2 principales de fijación fijación separados principal de CO2 separados en el tiempo. espacialmente
• Fotorespiración Fotorespiración Fotorespiración
marcada mínima mínima
PLANTASC3 C4 MAC
• La mayoría Casi siempre Generalmente
presentan una presentan presentan
tasa fotosintética alta tasa baja tasa
moderada fotosintética fotosintética
• Desarrollan bien Desarrollan bien Desarrollan bien
en climas templados en alta luminosidad, en ambientes
altas T y ambientes Áridos
semiáridos.
• Tienen una pérdida Tienen una pérdida Conservan el agua
de agua real de agua real en forma eficaz
Se fotosaturan con un Realmente no se No se logran
1/5 de la luz solar. fotosaturan fotosaturar.