FotosíntesisFotosíntesis

Marlene Bocaz B.Marlene Bocaz B.

Visión generalVisión general

�� Se dice que hace 2000 millones de años, Se dice que hace 2000 millones de años, algunas células, gracias a errores en su algunas células, gracias a errores en su maquinaria genética (mutaciones), maquinaria genética (mutaciones), adquirieron la capacidad de aprovechar la adquirieron la capacidad de aprovechar la energía de la luz solar. Estas células energía de la luz solar. Estas células combinaban moléculas inorgánicas simples combinaban moléculas inorgánicas simples combinaban moléculas inorgánicas simples combinaban moléculas inorgánicas simples (dióxido de carbono y agua) para formar (dióxido de carbono y agua) para formar moléculas orgánicas más complejas moléculas orgánicas más complejas (glucosa). Así, en la fotosíntesis, estas (glucosa). Así, en la fotosíntesis, estas células capturan la luz solar y la almacenan células capturan la luz solar y la almacenan como energía química en estas moléculas como energía química en estas moléculas orgánicas complejas, y liberan oxígenoorgánicas complejas, y liberan oxígeno

�� La fotosíntesis es propia de organismos La fotosíntesis es propia de organismos autótrofos, como las plantas.autótrofos, como las plantas.

�� A partir de moléculas sencillas de CO2 y A partir de moléculas sencillas de CO2 y H2O, la fotosíntesis convierte la energía H2O, la fotosíntesis convierte la energía solar en energía química almacenada en solar en energía química almacenada en los enlaces de la glucosa y libera O2, el los enlaces de la glucosa y libera O2, el cual es utilizado por organismos cual es utilizado por organismos heterótrofos, para realizar la respiración heterótrofos, para realizar la respiración heterótrofos, para realizar la respiración heterótrofos, para realizar la respiración celular. La formula química mas sencilla celular. La formula química mas sencilla para este proceso es: para este proceso es:

6CO2 + 12H2O+6CO2 + 12H2O+------------energía solarenergía solar----> C6H12O6 +6 O2+6H2O> C6H12O6 +6 O2+6H2O

�� En las plantas, se efectúa dentro de los En las plantas, se efectúa dentro de los cloroplastos, los que se encuentran en las cloroplastos, los que se encuentran en las células de las hojas.células de las hojas.

HojasHojas

-- La forma aplanada de las hojas y su delgadez. La forma aplanada de las hojas y su delgadez. -- Ambas superficies de la hoja, constan de una capa de Ambas superficies de la hoja, constan de una capa de células llamada Epidermis. La cara exterior de esta capa, células llamada Epidermis. La cara exterior de esta capa, esta cubierta por la cutícula.esta cubierta por la cutícula.

--Los estomas de la hoja, admiten CO2 para la fotosíntesis.Los estomas de la hoja, admiten CO2 para la fotosíntesis.La fotosíntesis, se efectúa primordialmente en las células La fotosíntesis, se efectúa primordialmente en las células mesofílicasmesofílicas de la hoja, las cuales contienen los de la hoja, las cuales contienen los cloroplastos.cloroplastos.--Haces vasculares, o venas, suministran agua y minerales.Haces vasculares, o venas, suministran agua y minerales.

CloroplastosCloroplastos

OrganeloOrganelo compuesto por una doble compuesto por una doble membrana externa que encierra un membrana externa que encierra un medio semifluido, el estroma.medio semifluido, el estroma.Embebidos en el estroma, se Embebidos en el estroma, se encuentran bolsas membranosas en encuentran bolsas membranosas en forma de disco, llamadas forma de disco, llamadas tilacoidestilacoides. . forma de disco, llamadas forma de disco, llamadas tilacoidestilacoides. . Estos contienen la clorofila, Estos contienen la clorofila, pigmento que se encarga de captar pigmento que se encarga de captar la luz.la luz.Los Los tilacoidestilacoides, forman pilas , forman pilas llamadas grana.llamadas grana.En los En los tilacoidestilacoides se efectúan las se efectúan las reacciones de la fotosíntesis que reacciones de la fotosíntesis que dependen de la luz.dependen de la luz.

PigmentosPigmentos

�� La membrana de los tilacoides La membrana de los tilacoides posee distintos tipos de pigmentos posee distintos tipos de pigmentos que absorben diferentes longitudes que absorben diferentes longitudes de onda de la luz. La mas de onda de la luz. La mas importante es la clorofila, importante es la clorofila, pigmento que refleja el color pigmento que refleja el color verde, por lo que la mayoría de las verde, por lo que la mayoría de las plantas se ven de este color.plantas se ven de este color.

�� Hay 2 tipos de clorofila: a y b. Las Hay 2 tipos de clorofila: a y b. Las cuales se diferencian por su cuales se diferencian por su estructura química.estructura química.

�� Dentro de la clorofila “a” podemos Dentro de la clorofila “a” podemos encontrar la clorofila P680 y la encontrar la clorofila P680 y la P700.P700.

�� Los pigmentos accesorios ceden Los pigmentos accesorios ceden energía luminosa a la clorofila. energía luminosa a la clorofila. Están los carotenoides y las Están los carotenoides y las ficocianinas.ficocianinas.

�� La Fotosíntesis se puede La Fotosíntesis se puede dividir en 2 tipos de dividir en 2 tipos de reacciones: reacciones reacciones: reacciones dependientes de la luz y dependientes de la luz y reacciones independientes reacciones independientes de la luz.de la luz.

�� En las primeras, la clorofila y En las primeras, la clorofila y otros pigmentos de la otros pigmentos de la membrana de los tilacoides membrana de los tilacoides captan la luz y se encargan captan la luz y se encargan de transformarla en energía de transformarla en energía química almacenada en química almacenada en química almacenada en química almacenada en ATP y NADPH. Como ATP y NADPH. Como subproducto se elimina subproducto se elimina Oxigeno.Oxigeno.

�� En las segundas, las En las segundas, las enzimas presentes en el enzimas presentes en el estroma utilizan esta estroma utilizan esta energía química energía química almacenada en ATP y almacenada en ATP y NADPH y de esta manera NADPH y de esta manera impulsan la síntesis de impulsan la síntesis de GlucosaGlucosa..

ReaccionesReacciones Dependientes de la LuzDependientes de la Luz�� Se efectúan dentro de la membrana de los Se efectúan dentro de la membrana de los

tilacoides, las que cuentan con sistemas altamente tilacoides, las que cuentan con sistemas altamente organizados de proteínas, pigmentos y moléculas organizados de proteínas, pigmentos y moléculas portadoras de electrones. Estos sistemas son: portadoras de electrones. Estos sistemas son: Fotosistema I y Fotosistema II.Fotosistema I y Fotosistema II.

�� Ambos se dividen en 2 partes: un complejo Ambos se dividen en 2 partes: un complejo recolector de luz y un sistema de transporte de recolector de luz y un sistema de transporte de Ambos se dividen en 2 partes: un complejo Ambos se dividen en 2 partes: un complejo recolector de luz y un sistema de transporte de recolector de luz y un sistema de transporte de electrones.electrones.

�� En el primero, los pigmentos, captan la luz y la En el primero, los pigmentos, captan la luz y la pasan a una molécula especializada de clorofila pasan a una molécula especializada de clorofila denominada Centro de Reacción, la cual está denominada Centro de Reacción, la cual está cerca de la segunda parte del fotosistema, donde cerca de la segunda parte del fotosistema, donde moléculas portadoras de electrones estimulan la moléculas portadoras de electrones estimulan la formación de ATP y NADPH.formación de ATP y NADPH.

�� Las reacciones dependientes de la luz comienzan cuando el Las reacciones dependientes de la luz comienzan cuando el complejo recolector de luz del Fotosistema II absorbe los complejo recolector de luz del Fotosistema II absorbe los fotones de la luz solar. La energía de estos fotones se fotones de la luz solar. La energía de estos fotones se transfiere de molécula en molécula hasta llegar al centro de transfiere de molécula en molécula hasta llegar al centro de reacción, es decir, a la molécula de clorofila P680. Aquí, un reacción, es decir, a la molécula de clorofila P680. Aquí, un electrón es impulsado, y sale de la molécula de clorofila.electrón es impulsado, y sale de la molécula de clorofila.

�� El electrón energizado es aceptado por el Sistema de El electrón energizado es aceptado por el Sistema de Transporte de electrones, el cual se transporta de una Transporte de electrones, el cual se transporta de una molécula portadora a la otra, liberando energía. molécula portadora a la otra, liberando energía.

Foto sistemaFoto sistema IIII

molécula portadora a la otra, liberando energía. molécula portadora a la otra, liberando energía.

�� Esta energía liberada, se usa para bombear iones H+, lo que Esta energía liberada, se usa para bombear iones H+, lo que estimula la síntesis de ATP.estimula la síntesis de ATP.

�� La clorofila P680 reemplaza sus electrones tomándolos de la La clorofila P680 reemplaza sus electrones tomándolos de la escisión del H2O, es decir, el agua se descompone y cede 2 escisión del H2O, es decir, el agua se descompone y cede 2 electrones a la clorofila P680.electrones a la clorofila P680.

�� El oxigeno del H2O es eliminado a la atmósfera.El oxigeno del H2O es eliminado a la atmósfera.

Foto sistema IFoto sistema I

�� A su vez el complejo recolector de luz del Fotosistema I A su vez el complejo recolector de luz del Fotosistema I también ha estado captando fotones de la luz solar. Por lo también ha estado captando fotones de la luz solar. Por lo que, cada foton hace que se expulse un electrón del Centro que, cada foton hace que se expulse un electrón del Centro de Reacción del fotosistema I, que en este caso, es una de Reacción del fotosistema I, que en este caso, es una molécula de Clorofila P700. Este electrón es aceptado por el molécula de Clorofila P700. Este electrón es aceptado por el sistema de transporte de electrones, y llega al portador de sistema de transporte de electrones, y llega al portador de electrones NADP+.electrones NADP+.

�� Cada molécula de NADP+ capta 2 electrones energizados, y Cada molécula de NADP+ capta 2 electrones energizados, y un ion H+ para formar NADPH.un ion H+ para formar NADPH.

�� La clorofila P700 reemplaza sus electrones tomándolos del La clorofila P700 reemplaza sus electrones tomándolos del ultimo portador de electrones del sistema de transporte de ultimo portador de electrones del sistema de transporte de electrones del Fotosistema II.electrones del Fotosistema II.

Reacciones independientes de la Reacciones independientes de la luzluz

�� Se lleva a cabo en el estroma del Cloroplasto.Se lleva a cabo en el estroma del Cloroplasto.

�� La energía del ATP y el NADPH es utilizada para estimular la La energía del ATP y el NADPH es utilizada para estimular la síntesis de Glucosa y otros carbohidratos del tipo CH2O, a síntesis de Glucosa y otros carbohidratos del tipo CH2O, a partir de dióxido de carbono y agua.partir de dióxido de carbono y agua.

�� Esto se realiza gracias a la acción de una serie de enzimas Esto se realiza gracias a la acción de una serie de enzimas �� Esto se realiza gracias a la acción de una serie de enzimas Esto se realiza gracias a la acción de una serie de enzimas presentes en el estroma.presentes en el estroma.

�� A las reacciones independientes de la luz se les conoce con A las reacciones independientes de la luz se les conoce con el nombre de Ciclo de Calvinel nombre de Ciclo de Calvin--Benson o Ciclo C3, el que tiene Benson o Ciclo C3, el que tiene por función la captura del CO2.por función la captura del CO2.

�� El Ciclo C3 requiere de: CO2, un azúcar que captura el CO2 El Ciclo C3 requiere de: CO2, un azúcar que captura el CO2 (Rubp), enzimas catalizadoras y energía en forma de ATP y (Rubp), enzimas catalizadoras y energía en forma de ATP y NADPH.NADPH.

Ciclo C3 se divide en:Ciclo C3 se divide en:�� Fijación del Carbono:Fijación del Carbono: el ciclo inicia y termina con el ciclo inicia y termina con

Rubp. Gracias a la acción de enzimas, 6 moléculas Rubp. Gracias a la acción de enzimas, 6 moléculas de Rubp se combinan con CO2 para formar 6 de Rubp se combinan con CO2 para formar 6 moléculas de un compuesto de 6 carbonos; este moléculas de un compuesto de 6 carbonos; este reacciona a su vez con H2O para formar 12 reacciona a su vez con H2O para formar 12 moléculas de 3 carbonos de ácido fosfoglicérico moléculas de 3 carbonos de ácido fosfoglicérico (PGA).(PGA).(PGA).(PGA).

�� Síntesis de G3P:Síntesis de G3P: la energía del ATP y el NADPH se la energía del ATP y el NADPH se utiliza para transformar el PGA en G3P.utiliza para transformar el PGA en G3P.

�� Regeneración de Rubp:Regeneración de Rubp: Mediante reacciones que Mediante reacciones que requieren ATP, 10 de las 12 moléculas de G3P se requieren ATP, 10 de las 12 moléculas de G3P se utilizan para regenerar las 6 moléculas de Rubp y utilizan para regenerar las 6 moléculas de Rubp y las 2 restantes se utilizan para sintetizar Glucosa.las 2 restantes se utilizan para sintetizar Glucosa.

��

Glucosa y energíaGlucosa y energía

FotorrespiraciónFotorrespiración

�� Ocurre cuando la planta esta en peligro de secarse, y cierra sus estomas.Ocurre cuando la planta esta en peligro de secarse, y cierra sus estomas.

�� El cierre de los estomas provoca la disminución en la entrada de CO2 e El cierre de los estomas provoca la disminución en la entrada de CO2 e impide que se libere O2.impide que se libere O2.

�� De esta manera, en vez de combinarse Rubp con CO2, se combina con O2.De esta manera, en vez de combinarse Rubp con CO2, se combina con O2.

�� En este proceso se consume O2 y se produce CO2, como en la respiración En este proceso se consume O2 y se produce CO2, como en la respiración �� En este proceso se consume O2 y se produce CO2, como en la respiración En este proceso se consume O2 y se produce CO2, como en la respiración celular. Sin embargo, la fotorrespiración impide que se efectúe el ciclo C3 y celular. Sin embargo, la fotorrespiración impide que se efectúe el ciclo C3 y así la síntesis de glucosa.así la síntesis de glucosa.

�� Generalmente cuando el tiempo es cálido y seco, predomina la Generalmente cuando el tiempo es cálido y seco, predomina la fotorrespiración.fotorrespiración.

�� Sin embargo, existen unas plantas que utilizan una vía distinta para reducir la Sin embargo, existen unas plantas que utilizan una vía distinta para reducir la fotorrespiración: la vía C4.fotorrespiración: la vía C4.

Plantas C4Plantas C4�� Estas plantas también tienen Estas plantas también tienen

cloroplastos en las células que rodean cloroplastos en las células que rodean los haces vasculares.los haces vasculares.

�� Las células mesofílicas de estas plantas Las células mesofílicas de estas plantas tienen una molécula de 3 carbonos tienen una molécula de 3 carbonos llamada fosfoenolpiruvato (PEP), en vez llamada fosfoenolpiruvato (PEP), en vez de Rubp.de Rubp.

�� El CO2 reacciona con ésta, El CO2 reacciona con ésta, �� El CO2 reacciona con ésta, El CO2 reacciona con ésta, produciendo una molécula de 4 produciendo una molécula de 4 carbonos, el oxalacetato. Este se utiliza carbonos, el oxalacetato. Este se utiliza para transportar carbono a las células para transportar carbono a las células de los haces vasculares.de los haces vasculares.

�� Ahí se descompone y libera otra vez Ahí se descompone y libera otra vez CO2. Así, se crea una gran CO2. Así, se crea una gran concentración de CO2 que permite a la concentración de CO2 que permite a la planta realizar nuevamente el ciclo C3. planta realizar nuevamente el ciclo C3.

�� Estas plantas predominan en lugares Estas plantas predominan en lugares donde haya harta luz y poca agua.donde haya harta luz y poca agua.

FOTOSÍNTESISFOTOSÍNTESIS

�� RESUMEN FOTOSÍNTESISRESUMEN FOTOSÍNTESIS

FOTOSÍNTESISFOTOSÍNTESIS

FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESISFACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESIS

LUZ:LUZ:-- Cuando los otros factores ambientales son Cuando los otros factores ambientales son

adecuados, la fotosíntesis aumenta adecuados, la fotosíntesis aumenta cuando aumenta la intensidad lumínica, cuando aumenta la intensidad lumínica, hasta alcanzar un máximo.hasta alcanzar un máximo.

FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESISFACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESIS

TEMPERATURA:TEMPERATURA:--Importante en las reacciones de Importante en las reacciones de

la fase oscura, en un rango de la fase oscura, en un rango de 10 a 35ºC representa una 10 a 35ºC representa una buena condición para la buena condición para la buena condición para la buena condición para la fotosíntesis.fotosíntesis.

FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESISFACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESIS

CO2:CO2:--Como en la atmósfera se encuentra en una concentración Como en la atmósfera se encuentra en una concentración

de 0,03%, cuando ésta se eleva a 0,5%, la fotosíntesis de 0,03%, cuando ésta se eleva a 0,5%, la fotosíntesis aumenta proporcional a la intensidad.aumenta proporcional a la intensidad.

Variación de OxígenoVariación de Oxígeno

FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESISFACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESIS

HUMEDAD AMBIENTAL:HUMEDAD AMBIENTAL:--En ambiente seco, la planta cierra los estomas, disminuye En ambiente seco, la planta cierra los estomas, disminuye

la absorción de CO2 y por consiguiente la intensidad la absorción de CO2 y por consiguiente la intensidad fotosintética.fotosintética.

FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESISFACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESIS

SUSTANCIAS INORGÁNICAS:SUSTANCIAS INORGÁNICAS:--La clorofila es una molécula que contiene C, H, O, N y Mg. La clorofila es una molécula que contiene C, H, O, N y Mg.

Estos dos últimos componentes provienen de las sales Estos dos últimos componentes provienen de las sales minerales presentes en el medio y son necesarias para minerales presentes en el medio y son necesarias para la síntesis de pigmento. la síntesis de pigmento. la síntesis de pigmento. la síntesis de pigmento.

¿Por qué las plantas en su ¿Por qué las plantas en su mayoriamayoria son verdes?son verdes?

¿Por qué las plantas en su ¿Por qué las plantas en su mayoriamayoria son verdes?son verdes?

FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESISFACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSÍNTESIS

Resumen.Resumen.

Fase clara o dependiente de luz:Se realiza en las membranas tilacoidales.Reactantes: H2O, ADP y NADP+

Productos: O2, ATP y NADPH

• Fotooxidación de los pigmentos• Fotólisis del agua• Reducción del NADP+

• Fosforilación del ADP

Fase oscura o independiente de luz:Se realiza en el estromaReactantes: ATP, NADPH y CO2Productos: moléculas orgánicas (glucosa, aminoácidos, ácidos grasos)

• Fijación del CO2 atmosférico• Ciclo de Calvin

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