Fotosintesis Bio 3 2012

METABOLISMO
RUTAS ANABOLICAS
FOTOSÍNTESIS
Diversidad de los procesos anabólicos
La nutrición autótrofa en el planeta existe
en dos modalidades:
La quimiosíntesis
La fotosíntesis
Nutrición
Autótrofa
está presente en
Fotoautótrofos
a este grupo pertenecen
utilizan
Luz solar
CO2
Algas
Fuente
Carbono
llevan a cabo
Fotosíntesis
a este grupo pertenecen
utilizan
como
Fuente
energía
Quimioautótrofos
Plantas
Sustancias
inorgánicas
Cianobacterias
tales como
Compuestos
de S y Fe
como
Fuente de
Energía
Arqueobacterias
por
ejemplo
CO2
Eubacterias
Halobacterium
por ejemplo
como
Fuente de
Carbono
Bacterias
del Fe
llevan a cabo
Quimiosíntesis
Bacterias
del N
Fotosíntesis y quimiosíntesis
• Tanto en la fotosíntesis como en la
quimiosíntesis, se distinguen dos fases:
– Primera fase: síntesis de ATP y NADH
– Segunda fase: el ATP y NADH se utilizan
para sintetizar glucosa y otros compuestos
orgánicos a partir de CO2.
¿QUÉ ES LA FOTOSÍNTESIS?
• Es un proceso anabólico que
consiste en la síntesis de
compuestos orgánicos a partir de
bióxido de carbono (CO2) y agua,
usando como fuente de energía la
luz solar.
• Ecuación general:
6CO2 + 6H2O
C6H12O6 + 6O2
Esquema general de la fotosíntesis
(ecuación)
FOTOSÍNTESIS
¿Quién la realiza?
• Todas las plantas
verdes
• Algas
• Cianobacterias
Algas filamentosas
Algas microscópicas
Cianobacterias
FOTOSÍNTESIS
¿Qué se requiere?
• Agua (H2O)
• Energía Luminosa
• Dióxido de Carbono
(CO2)
• Clorofila
FOTOSÍNTESIS
Energía luminosa
FOTOSÍNTESIS
Pigmentos
FOTOSÍNTESIS
Clorofila
¿Dónde se realiza?
•
•
•
Se lleva a cabo en los cloroplastos de las hojas o tallos jóvenes, mientras
que en las cianobacterias ocurre en el citoplasma y membrana celular.
Los cloroplastos están formados por granas y tilacoides.
Estos últimos contienen los pigmentos que absorben la luz blanca.
FOTOSÍNTESIS
Sitio de
reacción
FOTOSÍNTESIS
Estructura del Cloroplasto
FOTOSÍNTESIS
Ultraestructura del cloroplasto
FOTOSÍNTESIS
Esquema General
¿En cuantas etapas ocurre?
• En dos etapas:
– Las reacciones dependientes de la luz
(fase luminosa): Síntesis de ATP y NADPH
– Las reacciones independientes de la luz
(Ciclo de Calvin o fase oscura) : síntesis
de carbohidratos
FOTOSÍNTESIS
Esquema General
Cada fotosistema
contiene carotenos,
clorofilas y proteínas.
Estas moléculas
captan la energía
luminosa y la ceden a
las moléculas vecinas
presentes en cada
fotosistema hasta
que llega a una
molécula de clorofilaa denominada
molécula diana.
Fotosistema
Las diferentes
sustancias captan luz
de diferente longitud
de onda. De esta
manera, gran parte
de la energía luminosa
es captada.
Flujo de electrones: ácíclico y cíclico
Durante la fase luminosa puede ocurrir:
• Un flujo constante de electrones desde
el fotosistema II hasta el I, donde el
aceptor final es el NADP:
Fotofosforilación acíclica o
• Un flujo de e- que circulen sólo en el
fotosistema I donde únicamente se
obtiene ATP y no se libera oxígeno:
Fotofosforilación cíclica.
Flujo de electrones: ácíclico y cíclico
Fotofosforilación acíclica
FOTOSÍNTESIS
Fase Luminosa: transporte de electrones acoplado a la
síntesis de ATP
Funcionamiento de los fotosistemas y
síntesis de ATP en los tilacoides
El ciclo de Calvin
El ciclo de Calvin
Rutas alternativas para fijar CO2
Fotorrespiración en
una planta C3
1. Compuesto de tres Carbonos (gliceraldehído fosfato)
2. Fijación del Carbono por medio del Ciclo de Calvin
3. Con la enzima RuBP carboxilasa que combina una
molécula de dióxido de carbono con la ribulosa difosfato.
Fijación de C en una
planta C4
1. La enzima PEPC une primero el dióxido de carbono al
PEP para formar un compuesto de cuatro carbonos (ácido
málico u ácido aspartico).
2. Luego de una serie de reacciones químicas el ácido es
transportado a espacios internos dentro de la hoja y
finalmente se libera CO2 que ingresa en el ciclo de Calvin.
Fijación de C en una
una planta CAM
1. Incorporación de dióxido de carbono en la noche
2. Dióxido de carbono fijado en ácidos orgánicos
3. Liberación de CO2 en el día y utilizado en el Ciclo de
Calvin
4. Reducción de la pérdida de agua, los estomas están
cerrados de día.
FOTOSÍNTESIS
Productos Finales
Energía química:
Glucosa (C6H12O6) u
otros compuestos
orgánicos
Oxígeno (O2)
• Relación entre la
fotosíntesis y la
respiración celular