Fotosíntesis
- 3. Fotosíntesis La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento
- 4. Fotosíntesis ¿Qué es la fotosíntesis?
- 5. Fotosíntesis 6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2 enzimas clorofila
- 6. Fotosíntesis Proceso en virtud del cual los organismos autótrofos, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química. Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biósfera terrestre —la zona del planeta en la cual hay vida— procede de la fotosíntesis.
- 7. Fotosíntesis LA REACCIÓN GENERAL SE PUEDE RESUMIR DE ESTA MANERA: 6 CO2 + 6 H2O + luz C6H12O6 + 6 O2 La fotosíntesis, ¿es una reacción exergónica o endergónica? enzimas clorofila
- 9. Fotosíntesis Proceso en virtud del cual los organismos autótrofos, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química. Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biósfera terrestre —la zona del planeta en la cual hay vida— procede de la fotosíntesis.
- 10. Fotosíntesis AUTÓTROFOS Organismos que fabrican su propio alimento, poseen clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, utilizan la energía luminosa.
- 11. Fotosíntesis EN LA FOTOSÍNTESIS La luz solar es la fuente de energía que atrapa la clorofila, un pigmento verde en las células que los autótrofos utilizan para la fotosíntesis. El bióxido de carbono y el agua son las materias primas. Las enzimas y las coenzimas controlan la síntesis de glucosa, a partir de las materias primas.
- 12. Fotosíntesis LA LUZ Y LOS PIGMENTOS La luz es una forma de energía radiante. La energía radiante es energía que se propaga en ondas. Hay varias formas de energía radiante (ondas de radio, infrarrojas, ultravioletas, rayos X, etc.). Para sintetizar alimento, se usan únicamente las ondas de luz.
- 13. Fotosíntesis Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de energía. Cuando en una célula la luz del sol choca con las moléculas de clorofila, la clorofila absorbe alguna de la energía de luz que, eventualmente, se convierte en energía química y se almacena en las moléculas de glucosa que se producen.
- 14. Fotosíntesis Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores constituyen el espectro visible.
- 15. Fotosíntesis Los colores del espectro que el pigmento clorofila absorbe mejor son el violeta, el azul y el rojo. ¿Por qué la clorofila es verde?
- 16. Fotosíntesis CLASES DE CLOROFILA Hay varias clases de clorofila, las cuales, generalmente se designan como a, b, c y d. Algunas bacterias poseen una clase de clorofila que no está en las plantas ni en las algas. Sin embargo, todas las moléculas de clorofila contienen el elemento magnesio (Mg).
- 17. Fotosíntesis PIGMENTOS Los autótrofos también poseen unos pigmentos llamados carotenoides que pueden ser de color anaranjado, amarillo o rojo. El color verde de la clorofila generalmente enmascara estos pigmentos. Los cuales, sin embargo, se pueden ver en las hojas durante el otoño, cuando disminuye la cantidad de clorofila. Los carotenoides también absorben luz pero son menos importantes que la clorofila en
- 19. Fotosíntesis CARACTERÍSTICAS GENERALES. El proceso primario de la fotosíntesis ocurre en el cloroplasto. En las plantas C3 la gran mayoría se encuentran en las células del mesófilo.
- 20. Fotosíntesis Fase luminosa (fotoquimica o reacción de hill) reacciones fotodependientes que ocurren en la membrana de los tilacoides Fase oscura (quimiosintética o ciclode Calvin-Benson- Basham) reacciones fotoindependientes que ocurren a nivel del estroma FASES DE LA FOTOSÍNTESI S
- 22. Fotosíntesis REACCIONES DEPENDIENTES DE LUZ Ocurren en las granas de los cloroplastos: 1. La clorofila y otras moléculas de pigmento presentes en las granas del cloroplasto absorben la energía de luz. 2. Esto aumenta la energía de ciertos electrones en las moléculas de los pigmentos activándolos. Esto los lleva a un nivel de energía más alto. A medida que los electrones de los pígmentos llegan a un nivel de energía más bajo, liberan energía.
- 23. Fotosíntesis 3. Los electrones regresan a un nivel de energía más bajo al pasar por una cadena de transporte de electrones, en forma muy parecida a lo que ocurre en la respiración celular. En el proceso de liberación de energía de los electrones, se produce ATP. En otras palabras, la energía de los elctrones se convierte en energía utilizable en los cloroplastos. El ATP que se produce en las reacciones dependientes de luz se utiliza en las reacciones de oscuridad.
- 24. Fotosíntesis H2O CO2 CH2O (MONOSACÁRIDO) O2 ATP NADPH NADP ADP REACCIONES LUMÍNICAS CICLO DE CALVIN ESQUEMA GENERAL DE LA FOTOSÍNTESIS LUZ CLOROPLASTO
- 25. Fotosíntesis CLOROPLASTOS De esta manera los cloroplasto son capaces de captar la energía de la luz y transformarla en energía química.
- 27. Fotosíntesis GENERALIDADES En general se puede decir que el proceso fotosintético global esta compuesto de tres procesos principales. • Absorción de fotones por los pigmentos (PS I, PS II). • Producción de NADPH Y ATP. • Ciclo de Calvin.
- 28. Fotosíntesis ABSORCIÓN DE FOTONES. Todo inicia en el PS II. Cada “quantum” de energía absorbido por la clorofila es conducido hasta el centro de reacción del fotosistema. En él se eleva la energía de un electrón pasando de un estado basal a uno excitado. Molécula de clorofila con pico de absorción de 680 nm (P680).
- 29. Fotosíntesis Y QUÉ PASA CON ESA ENERGÍA. La absorción de luz de onda corta excita a la clorofila mucho más que la luz roja, sin embargo la luz roja lo hace también de manera considerable. Y puede haber tres maneras de hacerlo. Esta se vuelve muy inestable y pasa esta energía a los alrededores. • Transfiriendo un electrón de alta energía. • Liberando calor. • Emitiendo un fotón de baja energía (Fluorescencia). -e
- 30. Fotosíntesis TRANSPORTE DEL ELECTRÓN. Cadena de transporte de electrones. El electrón debe ser aportado por el agua (fotolisis). Al pasar por la cadena de trasporte de electrones se libera energía que genera una fuerza motriz que bombea protones. El lumen del tilacoide se vuelve ácido. Se crea un gradiente de protones que se usa para formar ATP (fotofosforilación). • Plastoquinonas. • Citocromos.
- 31. Fotosíntesis FOTOSISTEMA II. El PSII es un complejo similar el PSI. Sin embargo el centro de reacción tiene un pico de absorción a 700 nm (P700). De igual manera, las moléculas antenas recogen los fotones y transfieren la energía al centro de reacción.
- 32. Fotosíntesis FOTOSISTEMA II. Esta energía es pasada al electrón que viene a través del citocromo. El electrón cargado pasa por un complejo de federroxinas hasta llegar al NADP y reducirlo a NADPH.
- 34. Fotosíntesis PUEDEN HABER DOS TIPOS DE FOTOFOSFORILACIÓN. Fotofosforilación no cíclica.
- 36. Fotosíntesis CICLO DE CALVIN. Conocido como fase oscura de la fotosintesis. Ocurre en el estroma del cloroplasto. Ribulosa 1,5-bifosfato carboxilasa oxigenasa (Rubisco). CO2. Ribulosa 1,5-bifosfato.
- 37. Fotosíntesis FASE OSCURA O CICLO DE CALVIN La rubisco capta CO2. Luego la Rubisco carboxila al RuBP y genera ac. Fosfoglicérico (PGA). Con el consumo de ATP y NADPH el PGA se transforma en fosfogliceraldehido. Parte de este (1/6) es trasportado al citoplasma. El resto sigue en el ciclo para regenerar Ribulosa bifosfato.
- 38. Fotosíntesis ENERGÍA DISPONIBLE PARA LAS FUNCIONES CELULARES ENERGÍA DEL SOL FOTOSÍNTESIS PRODUCCIÓN DE OXIGENO Y GLUCOSA NECESIDAD DE AGUA Y CO2 LIBERACIÓN DE AGUA Y CO2 RESPIRACIÓN CELULAR NECESIDAD DE OXÍGENO Y GLUCOSA CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA EN LOS SERES VIVOS
- 40. Fotosíntesis Fotosistema I Fotosistema II Fotosistema I e- e- e- H2O O2 H + H + + Fotón e- e- ADP +Pi ATP Fotón e- Fotón e- ADP +Pi ATP e- e- NADP+ H + H ++ +H + NADPH Cadena de transporte electrónico Cadena de transporte electrónico FLUJO DE ELECTRONES NO CÍCLICO FLUJO DE ELECTRONES CÍCLICO FASE LUMINICA
- 41. Fotosíntesis Fotosistema I Fotosistema II Fotosistema I e- e- e- H2O O2 H + H + + Fotón e- e- ADP+ Pi ATP Fotón e- Fotón e- ADP+ Pi ATP e- e- NADP+ H + H + + + H + NADPH Cadena de transporte electrónico Cadena de transporte electrónico FLUJO DE ELECTRONES NO CÍCLICO FLUJO DE ELECTRONES CÍCLICO 3 x ATP 3 x ADP FASE LUMINICA
- 42. Fotosíntesis REGENERACIÓN DEL RECEPTOR DEL CO2 FIJACIÓN DEL CO2 REDUCCIÓN NADP+ H + H ++ +H + NADPH 3 x CO2 P 1 x gliceraldehido 3-fosfato +H + 6 x NADPH 3 x ATP 6 X ATP 3 x ADP 6 x ADP 6 x Pi 6 x NADP GLUCOSA Y OTROS COMPUESTOS ORGÁNICOS FASE OSCURA CICLO DE CALVIN 6 x 1,3-bifosfoglicerato PP 6 x gliceraldehido 3-fosfato P 6 x 3-fosfoglicerato P 3 x ribulosa 1,5 bifosfato P P 5 x gliceraldehido 3-fosfato P
- 43. Fotosíntesis REGENERACIÓN DEL RECEPTOR DEL CO2 FIJACIÓN DEL CO2 REDUCCIÓN 3 x CO2 P 1 x gliceraldehido 3-fosfato +H + 6 x NADPH 3 x ATP 6 X ATP 3 x ADP 6 x ADP 6 x Pi 6 x NADP GLUCOSA Y OTROS COMPUESTOS ORGÁNICOS FASE OSCURA CICLO DE CALVIN 6 x 1,3-bifosfoglicerato PP 6 x gliceraldehido 3-fosfato P 6 x 3-fosfoglicerato P 3 x ribulosa 1,5 bifosfato P P 5 x gliceraldehido 3-fosfato P
- 44. Fotosíntesis REGENERACIÓN DEL RECEPTOR DEL CO2 FIJACIÓN DEL CO2 REDUCCIÓN Fotosistema I Fotosistema II Fotosistema I e- e- e- H2O O2 H + H + + Fotón e- e- ADP +Pi ATP Fotón e- Fotón e- ADP +Pi ATP e- e- NADP+ H + H ++ +H + NADPH Cadena de transporte electrónico Cadena de transporte electrónico FLUJO DE ELECTRONES NO CÍCLICO FLUJO DE ELECTRONES CÍCLICO 3 x CO2 P 1 x gliceraldehido 3-fosfato +H + 6 x NADPH 3 x ATP 6 X ATP 3 x ADP 6 x ADP 6 x Pi 6 x NADP GLUCOSA Y OTROS COMPUESTOS ORGÁNICOS FASE OSCURA - CICLO DE CALVIN 6 x 1,3-bifosfoglicerato PP 6 x gliceraldehido 3-fosfato P 6 x 3-fosfoglicerato P 3 x ribulosa 1,5 bifosfato P P 5 x gliceraldehido 3-fosfato P FASE LUMINICA
- 45. Fotosíntesis FOTORESPIRACIÓN. La fotorrespiración es un proceso que involucra el consumo de oxígeno por la RUBISCO y no de CO2. Ambos sustratos se toman en el mismo sitio activo de la proteína.
- 46. Fotosíntesis El balance de carboxilación/oxidación. La Rubisco tiene mayor afinidad por el CO2 que por el O2. En igualdad de concentraciones la enzima favorece la vía de Calvin más que la fotorespiración. La concentración de oxígeno en la atmósfera es de 21% y la de dióxido de carbono de 0,03 %. Por lo tanto, la fotorespiración es alta. Conforme la temperatura incrementa la relación entre CO2 y O2 cambia y se favorece la proporción de oxígeno. Por lo tanto, la fotorespiración aumenta. A altas temperaturas la RUBISCO incrementa su capacidad de oxigenación. • Cinética de la RUBISCO. • Concentración de sustratos (CO2 y O2). • Temperatura.
- 48. Fotosíntesis POSIBLES VENTAJAS Lleva a la formación de aminoácidos y otros compuestos nitrogenados esenciales para las plantas. Entre ellos: Glicina, Serina, Acido glutámico, Glutamina, Cetoglutarato, Hidroxipiruvato, Amonio. Muchas plantas cierran los estomas a medio día y al disminuir el CO2 intracelular se puede disipar el exceso de ATP formado por la alta intensidad de las reacciones lumínicas. Esto puede evitar daños al aparato fotosintético. Podría evitar el exceso de carbohidratos producidos cuando existen condiciones propicias para la fotosíntesis.
- 49. Fotosíntesis SUMINISTRO Y DEMANDA DE CO2. La tasa de asimilación de carbono fotosintético depende del suministro y demanda del CO2. • El suministro de CO2 hasta los cloroplastos esta determinado en general por la difusión del gas. • Por supuesto, este flujo puede ser afectado en cualquier punto a través de la ruta que va desde el aire alrededor de la hoja hasta los sitios propios de carboxilación. • Concentración de CO2. • Resistencia de la Vía. •Conductancia. • Grosor de la capa borde. • Resistencia del estoma. • Resistencia interna al flujo.
- 50. Fotosíntesis DEMANDA. La demanda de CO2 está determinada por la tasa de procesamiento de este. • Estructura y bioquímica del cloroplasto. • Factores ambientales (Luz). • Factores propios de la planta (demanda de carbohidratos).
- 51. Fotosíntesis RESPUESTA DE LA FOTOSÍNTESIS A LA LUZ. Es obvio que la cantidad de radiación afecta en gran manera la actividad fotosintética. Por ejemplo, una baja intensidad de radiación podría limitar la fotosíntesis, por tanto a la ganancia neta de C y el crecimiento. Sin embargo las plantas pueden tener mecanismos adaptativos hacia la falta de luz o al exceso. De esta manera se puede pensar en plantas de sol y plantas de sombra.
- 52. Fotosíntesis PLANTAS C4 Realizada por plantas de rápido crecimiento, como las gramineas, ortigas, platano
- 53. Fotosíntesis La fijación de CO2 comienza por la síntesis de un compuesto de 4 carbonos. Existen tres rutas clasificadas de acuerdo a la enzima que descarboxila la molécula de 4 carbonos: 1. NADP-malato deshidrogenasa = NADP-ME 2. NAD-malato deshidrogenasa = NAD-ME 3. Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa = PEP Carboxykinase PEPC = Fosfoenolpiruvato carboxilasa PPDK = Piruvatofosfato diquinasa PEPC PPDK PEPC PPDK PEPC PPDK Plantas c4