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La fotosintesis

Capitulo 7
by

Kristel Castillo

on 11 September 2013

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Transcript of La fotosintesis

Fotosíntesis
La luz como fuente de energía
Se define como una onda electromagnética compuesta por fotones (partículas energizadas), cuya frecuencia y energía determinan la longitud de onda
¿Qué es la luz?
fotones

Paquetes de energía lumínica

Cada tipo de fotón tiene una cantidad de energía específica

Los fotones que poseen mayor energía, viajan en ondas con longitudes cortas (luz azul-violeta)
El espectro electromagnético
Es el rango de todas las longitudes de onda de energía radiante-
Figure 7-2 Page 108
700
650
600
550
500
450
400
Fig. 7-2, p.108
Longitud de onda (nanometers)
Luz visible
Ondas de radio
microondas
Radiación infraroja
Radiación casi-infraroja
Radiación Ultravioleta
Rayos X
Ondas largas
(poca energía)
Rango calor escapa la superficie terrestre
Rayos gamma
Rango de luz que más impacta la Tierra
Ondas cortas
(más energía)
La fotosíntesis
Es la vía metabólica que permite a los organismos utilizar la energía de sol para sintetizar moléculas orgánicas a partir de materias primas inorgánica
Sólo la luz de 380 a 750 nanómetros sirve para la fotosíntesis.

Un pigmento es una molécula orgánica que absorbe selectivamente longitudes de onda específicas de luz.

Los enlaces simples y dobles contienen los electrones capaces de ser excitados a niveles altos de energía al absorber luz
Los pigmentos.
Son los puentes moleculares entre la luz solar y la fotosíntesis.
Pigmentos
La Clorofila a es el pigmento foto sintético mas común en las plantas, protistas fotosintéticos y cianobacterias.
Absorbe la luz violeta y roja
La mayoría de los organismos fotosintéticos emplean una mezcla de pigmentos.
Colectivamente los pigmentos fotosintéticos absorben casi todas las longitudes de onda de la luz visible.
La parte del pigmento que atrapa la luz es un conjunto de átomos en los cuales hay enlaces simples alternados con enlaces dobles.
Pigmentos
Pigmento más común en fitoautótrofos
Clorofila a
Clorofila b
Longitud de onda (nanómetros)
Clorofilas
El cloroplasto
Ubicación del cloroplasto en la hoja
Experimento de T.E. Englemann
Fig. 7-4a, p.110
Fotosíntesis
Fig. 7-6a, p.111
En el interior del mesófilo
Fotosíntesis
estoma apertura en epidermis inferior
vena
Fig. 7-6a, p.111
células fotosintéticas
epidermis foliar
(see next slide)
Estructura del cloroplasto
Fig. 7-6, p.111
Fotosíntesis
Fig. 7-6b, p.111
El interior de un cloroplasto
FOTOSISTEMA I
FOTOSISTEMA II
estroma
transportadores de electrones
receptor
P700
receptor
P680
2H + 1/2O2
H2O
compartimento
tilacoidal
complejo hidrolítifco
Membrana del tilacoide
Etapas de la fotosíntesis
In-text figure Page 111
ENERGÍA LUMÍNICA
Agua
Glucosa
Dióxido carbono
Agua
6O2 + C2H12O6 + 6H2O
12H2O + 6CO2
Oxígeno
Ecuación Fotosíntesis
Una etapa de reacciones dependientes de la luz.
La energía luminosa se transforma en energía de enlaces químicos de ATP y NADPH y O2 como producto que se libera al ambiente

Una etapa de reacciones indepedientes a la luz.
Se emplea la energía suministrada por ATP y NADPH para síntesis de glucosa.
Se necesita CO2 y agua.
Las etapas de la fotosintesis
Fase de reacciones dependiente de la luz
¿Cómo se atrapa la luz?
En la membrana del tilacoide se encuentran millones de complejos que atrapan la luz .
Estos conglomerados circulares de pigmentos foto sintéticos y proteínas atrapan la energía transmitiéndola hasta llegar a un fotosistema
Reacciones lumínicas
Fotosistema
Complejo colector de luz
fotón
Fig. 7-7, p.112
centro de reacción
Pigmentos del fotosistema
FOTOSISTEMA I
FOTOSISTEMA II
estroma
transportadores de electrones
receptor
P700
receptor
P680
2H + 1/2O2
H2O
compartimento
tilacoidal
complejo hidrolítifco
Membrana del tilacoide
En el centro del fotosistema se encuentra un par especial de moléculas de clorofila a.

El fotosistema I: el par de moléculas de clorofila absorbe energía con longitud de onda de 700 nm se llama P700
El fotosistema II: el par de moléculas de clorofila absorbe energía de longitud de honda de 680nm se llama P680
Fotosíntesis
NADP+, ADP
NADPH, ATP
Cloroplasto
azúcares
reacciones independientes de luz
reacciones lumínicas
O2
Fig. 7-6c, p.111
LUZ
H2O
CO2
Cadena de transferencia de electrones

Para que el cloroplasto obtenga la energía necesaria para llevar a cabo la otra fase de reacciones, aprovecha la energía que se obtiene a partir de la cadena de trasnferencia de electrones
Flujo de electrones por cadena permite la creación de ATP en otros sitios de la membrana
ATP
e–
e–
e–
e–
cadena transportadora de electrones
receptor electrones
Flujo Cíclico de Electrones
ATP
e–
e–
e–
e–
transport
cadena
primera
NADPH
transportadora
cadena
segunda
e–
e–
e–
e–
(Fotosistema I)
(Fotosistema II)
1/2O2 + 2H+
H2O
Via
Captación de energía para la fotosíntesis
La luz no participa pero los electrones si.

A través de una serie de reacciones redox pasan de una molécula de la cadena de transferencia de electrones a la siguiente.

En cada reacción los electrones liberan un poco de su energía adicional.
Via no ciclica
corte transversal de un disco tilacoidal
H2O
O2
e-
H+
e-
e-
e-
e-
e-
e-
H+
Fig. 7-8, p.113
complejo colector de luz
FOTOSISTEMA II
LUZ
FOTOSISTEMA I
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
ADP + Pi
ATP
estroma
membrana
tilacoidal
compartimento
tilacoidal
NADP + + H+
NADPH
segunda cadena
primera cadena transportadora de electrones
e–
ADP + Pi
FOTOSISTEMA II
FOTOSITEMA I
ATP SINTETASA
ATP
e–
NADPH
NADP+
H2O
fotólisis
Proceso de dos pasos de absorción y excitación
Usa dos fotosistemas, el I y el II
Produce ATP y NADPH
Involucra la fotolisis – romper agua
Flujo no cíclico de electrones
Electrones
son donados por la P700 en el fotosistema I.

Los e- fluyen por cadena transportadora de electrones y regresan a la P700
Flujo electrones forma ATP
No se forma NADPH
No se forma O2
Flujo de elctrónes cíclico
Fig. 7-9a, p.114
Fotofosforilación
Cualquier reacción impulsada por la luz en la cual el fosfato se une con la molécula como el ADP se llama fosforilación.
Hay fotofosforilación ciclica
Hay fotofosforilación aciclica.
Reacciones independientes de la luz
Reacciones independientes de luz
Son reacciones mediadas enzimaticamente que dan lugar a la sintesis de azucares
Puede darse en auscencia de luz
Se lleva a cabo en el estroma
Ciclo Calvin-Benson
Dan lugar a la sintesis de glucosa a partir de CO2
Vía es cíclica y la RuBP (ribulosa
bifosfato) se regenera
Productos
Glucosa
ADP
NADP+
Reactivos
Dióxido Carbono
ATP
NADPH
Ciclo de Calvin-Benson
Sucede cuando se extraen atomos de carbono de una fuente inorgánica y luego se incorporan a una molécula orgánica.
Molécula inorgánica:CO2
Molécula orgánica: C6H12O6
Fijación de Carbono
Ciclo Calvin- Benso
REACCIONES SE DAN EN EL ESTROMA
Fig. 7-10a, p.115
Para forman una molécula de glucosa (6C) es necesario unir 6 CO2 a seis moleculas de RuBP de modo que se formen 12 PGAL.
Dos PGAL se combinan y forman un azucar de 6C
Los 10 PGAL restantes se combinan y regenera las 6 RuBP
Ciclo Calvin- Benson
12
12
1
4 Pi
12 PGAL
12 NADP+
NADPH
6CO2
12 Pi
12 ADP +
ATP
6 ADP
Fig. 7-10b, p.115
Ciclo
Calvin-Benson
12 PGA
1 Pi
10 PGAL
glucosa fosforilada
6 RuBP
ATP
Formas de llevar a cabo fotosíntesis
La Vía C3
Se le llama C3 porque el producto de la fijación del CO2 es un producto de 3 C

En el ciclo de Calvin-Benson, el primer compuesto estable es uno de tres carbones PGA
Es la via presente en cianobacteris, algas verdes, y mayoria de plantas vasculares.
De las plantas 89% son C3, 10% son CAM, 1% C4
¿Que sucede a una planta cuando está bajo el estrés de perder agua?
Los estomas cierran en días calientes y secos
Dentro de la hoja
Aumentan niveles de oxígeno
Niveles de dióxido carbono bajan
Rubisco pega la RuBP al oxígeno en vez de al CO2.
Algunos compuestos intermedios que participan en el ciclo de Calvin se degradan en CO2 y H2.
Ocurre durante la luz diurna
Requiere oxigeno como la respiración
Produce CO2 y H2O
Reduce la eficacia de la fotosintesis ya que elimina algunos compuestos intermedios que participan en el ciclo de calvin.
Trigo, papas, frijol de soya les pasa en dias calidos.
Fotorespiración en plantas C3
Fig. 7-11b1, p.117
video de la hoja al tilacoide
vídeo de las etapas
video fotofosforilación
Plantas C4
Maiz, caña de azucar son ejemplos de este tipo de plantas.
El CO2 se fija en un compuesto de 4C llamado oxalacetato.
En ambientes con restricciones hidricas constantes, zonas áridas, y ambientes epifiticos las plantas C4 y CAM funcionan como especialistas de gran éxito.
Dióxido de carbono se fija dos veces
El CO2 se fija en el mesófilo para formar un oxalacetato de 4 carbonos
El oxalacetato se transfiere a células almacenamiento
Dióxido de carbono se libera y se fija nuevamente en ciclo de Calvin-Benson
Plantas CAM
Metabolismo del Acido de las crasulaceas. Aunque está presente en muchas otras plantas. Eje. Piñas y cactus.
Son plantas que provinenen de condiciones de extrema sequedad.
Adaptaciones
Sus estomas se abren durante la noche.
Tienen tejidos suculentos.
Sistemas radicales extensivos.
El CO2 se fija en la noche convirtiendolo en malato( 4C) que se almacena en las vacuolas.
En el dia el malato se descarboxila pata tener nuevo CO2 y se usa la via C3.
Fotosíntesis
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