FOTOSINTESIS

Autores :Cabrera Guzmán Damir Luis Ramón

López Granados JosuéTorres Rodríguez Karla Mariana

ENP. N0.6 “Antonio Caso”UNAM

FotosíntesisEs el proceso por medio del cual los

organismos autótrofos convierten la energía proveniente del Sol en energía química aprovechable.

6CO2 + 6H2O ENERGIA C6H12O6 + 6O2

Factores que intervienen en la Fotosíntesis

• Cloroplasto

• Pigmentos

• luz

• Agua (H2O)

• Bióxido de Carbono (CO2)

FACTORES QUE PARTICIPAN EN LA FOTOSINTESIS

CLOROPLASTOS

Los cloroplastos son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos

Formados por dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila, en estos es donde se lleva acabo la fotosíntesis.

Estructura

La envuelta, formada por dos membranas, una externa y otra interna, más un espacio intermembranosoLos tilacoides que son sacos aplanados delimitados por una

membrana y amontonados formando estructuras a modo de pilas de monedas denominadas grana y estas están conectadas atreves de membranas donde se sitúan las proteínas. El estroma espacio no ocupado por los tilacoides; que tiene ADN.

CLOROPLASTOS

Cuerpos discoidales que miden de 2 a 10 micras de diámetro y 1 micra de grosor

Se distinguen dos tipos de cloroplastos:El Lamelar (presente en algas) El formado por Grana (presente en plantas superiores)

En las angiospermas se encuentran en las células verdes del mesófilo de las hojas

Poseen 2 membranas una externa muy permeable y una interna casi impermeable

Composición:

Membrana externa: es permeable a la mayor parte de las moléculas pequeñas por la existencia de porina.

Membrana interna: es prácticamente impermeable a la mayoría de las sustancias, pero contiene proteínas transportadoras.Ambas son muy permeables a al CO2.Membrana tilacoidal: es impermeable a la mayoría de las moléculas e iones.

Estroma: contiene una desconcentrada de enzimas, contiene una o mas copias de DNA circular,RNA

Tilacoide: forman parte de la estructura de la membrana interna del cloroplasto; sitio de las reacciones captadoras de luz de la fotosíntesis y de la fotofosforilación

Grana: es una serie de tilacoides apilados

PIGMENTOS FOTOSINTETICOS

Son sustancias colorantes que, disueltas o en forma de gránulos, se encuentran en el citoplasma de muchas células vegetales y animales.

Clorofila

Son compuestos del tipo tetra pirrol. Constan de cuatro anillos de pirrol unidos por medio de puentes de metilo (--CH=) lo que constituye una porfirina

Clorofila a y b

Es el pigmento involucrado directamente en la transformación de la energía lumínica en energía química, las células fotosintéticas casi siempre contienen un segundo tipo de clorofila, la clorofila b y otro grupo de pigmentos llamados carotenoides

CAROTENOIDES

Se dividen en carotenos que son hidrocarburos insaturados y en xantofilas que son derivados oxigenados de los anteriores.Los carotenoides que participan en la

fotosíntesis se designan como carotenoides primarios, diferentes de los secundarios que aparecen en flores y frutos como componentes de los cromoplastos y en organismos heterótrofos como bacterias, levaduras y hongos, también se pueden originar en organismos fotosintéticamente activos como consecuencia de una nutrición mineral deficiente.

Estos pigmentos de color azul-verdoso y rojo-morado están limitados a las cianofíceas (algas verde-azules) y rodofíceas (algas rojas), al lado de la clorofila a y algunos carotenoides.

FICOCIANINAS Y FICOERITRINAS

El cuerpo básico consiste en cuatro anillos de pirrol unidos entre si por puentes de metino, pero en este caso no forman un anillo cerrado, por lo tanto no hay un átomo metálico en posición central.

LuzLa luz blanca se descompone en diferentes colores (color = longitud de onda) cuando pasa por un prismael espectro de radiación electromagnética. Todas las radiaciones de este espectro se comportan como ondas. Cuanto más larga es la longitud de onda, menor es la energía, y cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la energía que transporta

Agua y CO2

Suministrar electrones para las reacciones redox, es decir, el agua interviene como fuente de electrones. Puesto que la molécula de agua es un agente reductor muy débil, sus electrones deben ser energetizados por los fotones de la luz solar,

la energía de los fotones absorbidos por la clorofila se utiliza no sólo para energetizar electrones del agua, sino también para fabricar ATP a partir de fosfato inorgánico. Conocido como fotofosforilación.La foto oxidación de agua dependiente de clorofila y en segundo lugar la reducción asimilatoria de los bioelementos primordiales gracias al poder asimila torio obtenido en la fase anterior.

El pro ducto de desecho de la fotosíntesis (el oxígeno) permite la existencia de los organismos aerobios.

CO2

La fotosíntesis es la principal fuente de materia orgánica: transforma el CO2 en sustancias orgánicas utilizando la energía luminosa.

Tipos de Fotosíntesis

Fotosíntesis Anoxigènica

Los organismos foto autótrofos anoxigénicos convierten la energía de la luz en energía química necesaria para el crecimiento,no se produce oxígeno (O2)Contienen además carotenoides, pigmentos encargados de la absorción de la energía de la luz y posterior transmisión a la bacterioclorofila.

La reacción global es la siguiente: 2H2S + CO2 → [CH2O] + H2O + 2 S

Fotosíntesis Oxigenada

El donante primario de electrones y que, por lo tanto, libera oxígeno (O2) como subproducto. Esta modalidad metabólica es propia de las cianobacterias y de sus descendientes por endosimbiosisEl proceso de combinación de dióxido de carbono con agua para formar azúcar, resulta en un exceso de oxígeno, el cual es liberado.

Las fases de la fotosíntesis

Reacciones lumínicas: es un proceso dependiente de la luz (etapa clara), requiere de energía para fabricar ATP y moléculas portadoras de energía NADPH reducido, a usarse en la segunda etapa. Ocurre en la grana

• Fase lumínica• Fase obscura

Etapa oscura: es la fase independiente de la luz (Ciclo de Calvin- Benson), los productos de la primera etapa mas CO2 son utilizados para formar los enlaces C-C de los carbohidratos. Los transportadores de energía provenientes de la etapa clara están presentes. La enzima más importante esta estimulada indirectamente por la luz. Ocurre en el estroma de los cloroplastos.

Fotosistemas

Función es captar la energía luminosa para utilizarla durante el transporte de electrones para sintetizar moléculas energéticas

Fotosistema I. Capta la energía luminosa de longitud de onda inferior o igual a 700nm. En él, encontramos diferentes pigmentos:· Pigmentos antena. Sólo sirven para captar la luz y no inician ningún tipo de reacción.

· Centro de reacción. Encontrar clorofila a, pero en este caso es la molécula diana (clorofila aI). Mayoritariamente absorbe la longitud de onda de 700nm, pero los pigmentos antena que recordemos únicamente captaban luz, “ceden” la energía electromagnética capturada por ellos también al centro de reacción

Fotosistema II. Capta la energía luminosa de longitud de onda igual o menor a 680nm.

· Pigmentos antena. Funcionan igual que en el caso del fotosistema I, clorofila b en mayor cantidad que en el uno y también xantofilas.

· Centro de reacción. Aquí la molécula diana es la clorofila aII El aceptor primario de electrones en este caso es la feofitina (Pheo) y el donador primario recibe el nombre de donador Z.

FACE LUMINOSA(REACCIONES LUMINICAS)

•Síntesis de ATP o fotofosforilación que puede ser:- a cíclica o abierta- cíclica o cerrada•Síntesis de poder reductor NADPH•Fotolisis del agua

FOSFORILACIÓN ACÍCLICA Fotofosforilación: proceso de conversión de la energía del electrón excitado por la luz

FOSFORILACIÓN CÍCLICACaracterísticas:

· No hay fotólisis del agua· No se forma NADPH + H+· No se desprende O2

Proceso similar al a cíclico, pero sin participación del fotosistema II

La realización repetida de este ciclo aumenta mucho la concentración de protones que son utilizados por las ATP-sintetasas para sintetizar ATP y así soluciona el déficit energético que tenía para iniciar la fase biosintética.El flujo cíclico de electrones ocurre en algunos eucariotas y en bacterias fotosintéticas.

FASE OSCURA O CICLO DE CALVIN

En esta fase se da la creación de la glucosa. Requiere la participación de enzimas y productos energéticos como ATP y NADPH+H.

Comienza con la unión del CO2 a un compuesto de cinco carbonos en el estroma del cloroplasto.

Comprende seis reacciones:

1. CARBOXILACIÓN. La enzima 1,5-Ribulosa di fosfato carboxilos (rubisco) cataliza la unión del CO2 a un compuesto de cinco carbonos. Esto forma un compuesto intermedio inestable de seis carbonos, el cual se separa en dos compuestos de tres carbonos cada uno.

2. PRIMERA FOSFORILACIÓN. El ATP transfiere un fosfato de alta energía a cada uno de los compuestos de tres carbonos. El ADP resultante pasa a las reacciones de la fase luminosa para volver a ser fosforilado.

3. REDUCCIÓN. El NADPH+H sustituye el hidrógeno por el fósforo, formando dos moléculas de gliceraldehído 3 fosfato (G3P). El NADP y lo grupos fosfato se reciclan para ser reutilizados en la fase luminosa.

4. FORMACIÓN DE GLUCOSA. Puede ocurrir que:

a) Las tres moléculas de carbono se utilicen para la formación de ácidos grasos, glicerol o aminoácidos.

b) Que las dos moléculas se unan para dar lugar a la fructosa.

c) Que la fructosa pase por una desfosforilación para formar glucosa.

La glucosa puede dirigirse a la síntesis de almidón como sustancia de reserva o utilizarse para producir ATP.

5. REGENERACIÓN. Las moléculas de tres carbonos que no pasan a la producción de glucosa, se utilizan de nuevo en la formación de una molécula de tres carbonos.

6. SEGUNDA FOSFORILACIÓN. Un ATP cede un grupo fosfato a una molécula de cinco carbonos y forma la molécula difosforilada (RuBP), con la que se inicia el ciclo.

Factores que afectan a la Fotosíntesis- Intensidad luminosa. En general, a mayor intensidad luminosa, mayor actividad fotosintética. Pero, cada especie está adaptada a unos niveles de iluminación óptima, de intensidad variable. Si se superan esos niveles, se llega a la saturación lumínica e, incluso, podrían deteriorarse los pigmentos fotosintéticos. Por otro lado, también influye el color de la luz: el mejor es el que absorbe (y no refleja) la clorofila. - Concentración de O2. Al aumentar la concentración de O2 baja el rendimiento de la fotossíntesis debido a la foto respiración

- Temperatura. Como norma general, a mayor temperatura, mayor actividad fotosintética, hasta que se llega a un máximo, superado el cual se pueden desnaturalizar algunas enzimas. La temperatura óptima variará de unas especies a otras. - Concentración de CO2. A mayor concentración de CO2 mayor actividad fotosintética, hasta que se llega

C4 y CAM

Solo en plantas vasculares

Para las plantas C4 el resultado de las modificaciones evolutivas es que el CO2 es fijado en dos compartimientos diferentes: en el mesó filo el CO2 es fijado como HCO3- por la AC para ser tomado a continuación por la PEPc que incorpora el carbono en un ácido C4. Este ácido C4 es transportado hacia la vaina del haz vascular por la acción de acarreadores específicos ATP dependientes en donde es descarboxilado para liberar CO2 que es fijado por RUBISCO e incorporado en el ciclo de Calvin-Benson.

Las plantas CAM si muestran adaptaciones para tolerar estrés hídrico severo: suculencia de tejidos o suculencia celular, disminución drástica en la relación área/volumen de los órganos fotosintéticos, cierre estomático diurno que limita fuertemente la pérdida de agua combinado con apertura nocturna con lo cual no se compromete la ganancia de CO2 Durante la noche la apertura de los estomas permite la difusión de CO2 que es fijado como HCO3- por la AC y es tomado por la PEPc que lo incorpora en ácidos C4 que se acumulan en las vacuolas vía una bomba de membrana ATP dependiente

Durante el día los estomas cierran y los ácidos C4 son llevados al citoplasma, a través de un mecanismo aparentemente pasivo, en donde son descarboxilados. El CO2 liberado, que alcanza concentraciones internas muy altas, es fijado en los cloroplastos por RUBISCO para incorporarlo al ciclo de Calvin-Benson. Las plantas C4

•maíz, •caña de azúcar, •sorgo, •algunas amarantáceas •quenopodiáceas

Las plantas CAM

•piña (Ananas comosus)

•cactáceas como Opuntia spp.

GRACIAS POR SU ATENCION