FOTOSINTESIS
Norma Cruz Tapia
Noviembre 2013
Organismos Autótrofos: capaces de producir su propio
alimento, ej. Cianobacterias, algas y las Plantas
Organismos Heterótrofos: Se alimentan de los autótrofos,
de otros heterótrofos y de desechos orgánicos. Ej. La
mayoría de bacterias, protistas, los hongos y los animales
CICLO DE LA MATERIA Y FLUJO DE LA ENERGÍA EN LA BIÓSFERA
La VIDA en la Tierra depende actualmente de 2
procesos:
Uno, de creación de materia orgánica, la
FOTOSÍNTESIS.
Y otro que utiliza esa misma materia orgánica,
quemándola, para obtener energía, la RESPIRACIÓN.
No obstante, algunos ecosistemas se basan en la
QUIMIOSÍNTESIS, y también algunos seres vivos
obtienen energía en ausencia de O2 mediante
FERMENTACIÓN.
CO2
O2
cloroplastos
Producción de materia orgánica (generalmente azúcares) a partir de la luz del
Sol, dióxido de carbono, agua y sales minerales, desprendiéndose oxígeno.
Solo pueden realizarla los Vegetales, y ciertas Algas y Bacterias.
RESPIRACIÓN
Combustión de materia orgánica para obtener energía (en forma de
ATP). Para quemar la materia orgánica se utiliza oxígeno,
desprendiéndose CO2 y obteniéndose H2O. La realizan todos los seres
vivos (vegetales y animales) para poder llevar a cabo sus funciones
vitales.
mitocondrias
O2
CO2
Energía
(ATP)H2O
No solo los animales consiguen energía alimentándose de
otros seres vivos, algunas plantas también capturan
animales para obtener ciertos nutrientes escasos en su
hábitat, como esta insectívora (Pingüicola vallisneripholia)
¿QUÉ ES LA LUZ?
La luz es una radiación que se propaga en todas
direcciones y siempre en línea recta en forma de ondas
electromagnéticas.
La línea amarilla muestra el tiempo que tarda la
luz en recorrer el espacio entre la Tierra y la
Luna, alrededor de 1,29 segundos.
NATURALEZA DE LA LUZ
La longitud de onda, es decir, la distancia entre la cresta
de una onda y la cresta de la siguiente, va desde décimas
de nanómetro (1 nm = 10-9 m) en los rayos gamma, hasta
kilómetros (1 km = 103 m) en las ondas de radio de baja
frecuencia
DIFERENTES LONGITUDES DE ONDA
A menor longitud de onda es mayor su energía
PROCESO DE FOTOSÍNTESIS
Plantas son fotoautótrofos o fotótrofos: mediante la
fotosíntesis elaboran azúcares usando la luz como fuente
de energía y el dióxido de carbono como fuente de carbono
El carbono fijado por la fotosíntesis es espectacular, la
producción anual de materia orgánica seca: 1,55 x 1011
toneladas, con aprox. 60% formada en la tierra, el resto
en océanos y aguas continentales.
12 H2O + 6 CO2 6 O2 + C6 H12 O6 + 6 H2O
EnergEnergíía luminosaa luminosa
EnzimasEnzimasdióxido de
carbono
agua aguaoxígeno glucosa
CLOROPLASTOS
SECCIÓN TRANSVERSAL CELULA DEL MESOFILO
Hoja
CloroplastoMesófilo
CLOROPLASTO
Espacio intermembranoso
Membranaexterna
Membranainterna
EspaciotilacoideoTilacoideEstroma
Granos
EstromaGranos
Cloroplasto. (1) Membrana externa, (2) Espacio intermembrana, (3)
Membrana interna, 4) Estroma, (5) Tilacoide, (6) Membrana
tilacoidal, (7) Grana, (8) Tilacoide, (9) Granulo de almidón, (10)
Ribosomas, (11) DNA plastídial, (12) Gotita de lípido.
Eucariotas fotosintéticos (plantas y algas), la clorofila a es el principal pigmento fotosintético:
Absorbe luz violeta, azul, anaranjado - rojizo, rojo.
Pigmentos accesorios
Incluyen clorofila b, c, d y e
Los carotenoides que pueden ser de dos tipos: loscarotenos (amarillos) y las xantofilas (naranjas). Ej. Tomate, chile y zanahorias.
Las Ficobilinas: Ficocianina y Ficoeritrina, pigmentos presentes en algas y cianobacterias
Estos absorben energía que clorofila no puede absorber
PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS
ESPECTRO DE ABSORCIÓN DE LA CLOROFILA Y
PIGMENTOS ACCESORIOS
Luz
Cloropla
sto
Luz
refleja
da
Luz
absorbi
da
Luz
transmiti
da
La Clorofila absorbetodas las longitudes deonda de luz visibleexcepto el verde, el cuales reflejado, de ahí lacoloración verde de lashojas y otras estructuras
CLOROFILA
ESTRUCTURA DE LA CLOROFILA
La molécula de clorofila está
formada por una cabeza
tetrapirrólica con un átomo de
magnesio en su centro, y una
cola de fitol (alcohol de
cadena larga).
Clases de clorofila, dependiendo de su estructura química:
-Clorofila a: Presente en casi todas las plantas en sus
fotosistemas.
-Clorofila b: Presente en plantas, algas multicelulares y
cianobacterias.
- Clorofila c y d: Presente en fotosintetizadores protistas
FOTOSISTEMAS
En el cloroplasto, los complejos
proteína-clorofila se encuentran
empaquetados en la bicapa
lipídica de los tilacoides.
Los pigmentos captan la luz como
una antena (complejo antena) y
pasan la energía de una molécula
de pigmento a otra, hasta que
alcanza una forma especial de
clorofila a que constituye el centro
de reacción del fotosistema, que
la utiliza para iniciar las
reacciones redox.
..
Hay dos Fotosistemas:
Fotosistema I (FSI): asociado a clorofila a, absorbe luz a
longitudes de onda de 700 nm (P700)
Se localiza, casi exclusivamente, en las lamelas estromales
y en la periferia de los grana.
Se transfieren dos e- a la molécula de NADP+ reduciéndola
para formar NADPH (en el lado de membrana tilacoidal
que mira hacia el estroma)
El FSI se considera entonces como un fuerte reductor
FOTOSISTEMAS
Fotosistema II (FSII): asociado a clorofila a, con un
centro de reacción absorbe luz a una longitud de onda de
680 nm (P680)
Se produce fotólisis del agua (oxidación) y liberación de
oxígeno
2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e¯
Ambos fotosistemas operan en serie, transportando
electrones, a través de una cadena transportadora de
electrones
Se considera el FSII como un fuerte oxidante
FASE CLARA
Requiere energía de luz del sol
Ocurre en los tilacoides, a través de los fotosistemas
Genera energía (e-) que es transportada por moléculas
especiales (ATP y NADPH2) para utilizarse en segunda
fase
Un fotón es capturado por el pigmento fotosintético de un
centro de reacción, provocando la excitación de un e- el
cual es elevado a un nivel de energía superior (estado
excitado) y por reacciones redox la energía del e- se
almacena en el ATP y NADPH– y a la vez ocurre fotólisis
del agua.
FASES DE LA FOTOSÍNTESIS: FASE LUMINOSA
Independiente de la luz solar
Ocurre en el estroma
Productos de la fase luminosa (ATP y NADPH) son
utilizados para formar enlaces covalentes C – C (en los
carbohidratos)
FASE OSCURA O NO DEPENDIENTE DE LA LUZ
CICLO DE CALVIN - BENSON
Se reduce el CO2 utilizando ATP y NADPH provenientes de
Primera Fase, para formar compuestos más complejos.
Se forman los enlaces C – C de los carbohidratos (ciclo de
Calvin) a partir del CO2 proviene de la atmósfera o del agua
(en plantas acuáticos/marinos).
Incorporación del CO2 se conoce como fijación del Carbono.
CICLO DE CALVIN - BENSON
1. Fijación de una molécula de carbono: Un azúcar de 5carbonos, la ribulosa difosfato (RuDP) se une al CO2,
formando una mol. de 6 carbonos, que se rompe en 2 mol.de 3 carbonos (3-Fosfoglicérico o PGA). Esta reacción estácatalizada por la enzima RuDP carboxilasa oxigenasa(RuBisCO).
2. Síntesis del Fosfogliceraldehído (PGAL): El ATP devuelve laenergía y el NADPH2 cede los hidrógenos al 3-Fosfoglicérico,formando el PGAL.
3. Por cada seis vueltas del ciclo se forma una glucosafosforilada.
4. Formación de compuestos orgánicos: El PGAL puede darorigen a la Glucosa, Fructosa, Almidón, también puedeformar grasas y aminoácidos para formar proteínas.
Fosforilación
Enzima
Catalizadora
RuBisCO
Reducción
Oxidación
PGAL
PGA
I Fase
Fijación del
C
II Fase
Reducción
12 ATP
12 ADP + 12 Pi
RuBP
Fosforilación
FOSFORILAD
A (unida a un
Pi o grupo
fosfato)
Se pierde
otro Pi
III Fase de
Regeneración
PGAL ES BASE PARA FORMAR OTRAS BIOMOLÉCULAS
IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS
La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica, la
cual irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las
cadenas tróficas, para ser transformada en materia propia por
los diferentes seres vivos.
Produce la transformación de la energía luminosa en
energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos
En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la
respiración aerobia como oxidante.
De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en
combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.
La diversidad de la vida depende de la fotosíntesis.
FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESIS
La cantidad de luz: fuente de energía
La concentración atmosférica de CO2: fuente de
carbono
La disponibilidad de agua: Fotólisis y medio para los
procesos metabólicos
La temperatura, influye en todos los procesos
enzimáticos y metabólicos; juegan un papel la
disponibilidad de agua, puede afectar al grado de
apertura estomática y por tanto a la difusión del CO2, y
la disponibilidad de nutrientes.
FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESIS
Las características propias del vegetal (estructurales,
bioquímicas, etc.)
- La densidad de los estomas y su sensibilidad
- La edad de la hoja y el área foliar
Disponibilidad de sustrato, obtención de nutrientes y
minerales
Fotorrespiración
FOTOSÍNTESIS
VÍAS PARA LA FIJACIÓN DE CARBONO
Los estomas regulan la entrada y
salida de gases de la planta
Son aperturas que atraviesan la
epidermis de las hojas.
Se abren y cierran según las
condiciones ambientales, altas
temperaturas se cierran,
evitando la pérdida de agua,
pero impide la entrada de CO2
BIBLIOGRAFÍA
http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Fotosintesis.htm
http://www.botanical-online.com/fotosintesis.htm
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1ESO/reino_v
egetal/activ_video.htm
Textos
Invitación a la Biología. H.Curtis
Biología. Villée
Biología. Solomon
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