Fotosíntesis Hernández Jiménez ItzelCarranza Trinidad XimenaFlamenco Aguirre Angel U. Saldaña Gutiérrez Aime Sánchez Coloapa Ulises 607

FotosíntesisEs el proceso anabólico

mediante el cual las sustancias inorgánicas simples (CO2 , H2O y, por extensión, nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos orgánicos simples, utilizando para ello la energía de la luz.

Vegetales eucariontes

Algas

Cianobacterias

Bacterias purpúreasBacterias verdes del azufre

Organismos que la realizan

La fotosíntesis se lleva acabo en los…

Cloroplastos Son organelos, los cuales se

encuentran en las células de los tejidos fotosintéticos de las plantas, estos varían dependiendo de la especie, el tejido y del hábitat del vegetal

Tienen una longitud entre 2 y 6 µ, tienen forma de balón de futbol americano y están rodeados por una doble membrana

El cloroplasto se distingue en 2 regiones: Externa: constituida por una doble membrana Interna: formada por una matriz liquida llama

estroma El estroma contiene un sistema interno de

membranas donde se localizan los tilacoides, grana e intergrana, los espacios que presentan estas dos ultimas se le conoce como lumen.

Contienen las clorofilas y otros compuestos, en especial enzimas, necesarios para realizar las distintas reacciones.

Cuando los pigmentos absorben luz, sus electrones ocupan niveles energéticos más altos, y transfieren la energía a un tipo especial de clorofila llamado centro de reacción.

En las plantas se conocen varios pigmentos entre los mas comunes están las clorofilas a y b que producen colores verdes y los carotenos, xantofilas, y antocianinas que dan colores amarillo, rojo y azul.

Proceso Una ecuación generalizada y no equilibrada de la

fotosíntesis en presencia de luz sería:

CO2 + 2H2A → (CH2) + H2O + H2A H2O = un compuesto oxidable, es decir, un

compuesto del cual se pueden extraer electrones; CH2 = una generalización de los hidratos de

carbono que incorpora el organismo vivo. En las algas y las plantas verdes, H2A es agua

(H2O); pero en algunas bacterias fotosintéticas, H2A es anhídrido sulfúrico (H2S).

Fases

Luminosa

Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos.

La energía de la luz impulsa la formación de poder energético, en forma de ATP, y poder reductor, en

forma de NADPH

Oscura

Ocurre en el estroma de los cloroplastos.

La energía del ATP y el NADPH, obtenidos anteriormente, impulsan la reacciones para la formación de compuestos orgánicos simples a partir de sustancias inorgánicas.

Fases

Fase LuminosaReacciones no cíclicas :Fotosistema II: Se inicia cuando las trampas energéticas,

logran activar a la clorofila a de el centro de reacción, cuando esto ocurre se libera un electrón que es captado por el sistemas de electrones, dicho electrón se mueve atreves de varios acarreadores (enzimas), formándose ATP, y el electrón entra a el Fotosistema I

Fotosistemas I: cuando la luz excita la clorofila a del centro de reacción de dicho fotosistema, se libera un electrón que pasa por varias moléculas acarreadoras, esta energía se utiliza para la reducción de el NADP+ a NADPH

Reacciones cíclicas: Cuando en las células

fotosintéticas ocurre el flujo de electrones, el Fotosistema II es evitado.

Se produce ATP a partir de ADP pero no se libera oxigeno, y el NADP no se reduce.

Esto ocurre en algunas bacterias fotosintéticas.

Producto de la Fase Luminosa:

ATP

Fase OscuraCO 2 + NADPH+H + ATP enzimas---> C 6H12 O6 + NADP+ ADP + Pi

El ciclo de Calvin comprende de 6 reacciones:

• La enzima 1,5 Ribulosa difosfato carboxilasa (rubisco) cataliza la unión de CO2 a un compuesto a un compuesto de cinco carbonos.

• Esto forma un compuesto intermedio de 6 carbonos muy inestable que se separa de inmediato en 2 compuestos de 3 carbonos cada uno

Carboxilación

• 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

Primera Fosforilación

• El NADPH+ H+ sustituye el hidrogeno por el fosforo, formando dos moléculas de gliceraldehido 3 fosfato el NADP y los grupos fosfato de reciclan para ser reutilizados en la fase luminosa

Reducción

• Que las moléculas de tres carbonos utilicen para la formación de ácidos grasos, glicerol o aminoácidos

• Que las dos moléculas se unan para dar lugar a un compuesto de 6 carbonos fructuosa 1,6 difosfato

• La molécula anterior pasa por una desfosforilacion para formar glucosa, la glucosa se puede dirigir a la síntesis de almidón o a la mitocondria en donde por medio de el proceso de respiración celular se utiliza para la producción de ATP

Formación de

Glucosa

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

Regeneración

• Un ATP cede un grupo fosfato a una molécula de 5 carbonos y forma la molécula difosforilada de cinco carbonos (RuBP) con la que se inicia el ciclo.

Segunda Fosforilación

La fotorrespiración: Ocurre cuando la concentración de CO2 en la hoja

es baja en relación con la de O2. Consiste en la oxidación de la ribulosa bifosfato,

con la formación de CO2 y agua. Es un proceso que disminuye la eficiencia

fotosintética de las plantas.

Productos de la Fase Oscura:

•La nutrición de las plantas y de los seres vivos que se alimentan de ellas

Glucosa•La fase luminosa como materia

prima para la formación ATP

ADP

•La fase luminosa como materia prima en la formación de NADP + H+

NADP

Modalidades Fotosíntesis oxigénica Se denomina así porque

en ella se desprende O2 (a partir del H2O ). Es la que realizan las plantas, las algas y las cianobacterias.

Fotosíntesis anoxigénica Llamada así porque en ella no se libera O2, ya que el agua no interviene como dadora de electrones. Existen diferentes modalidades y la realizan algunas bacterias sulfúreas y no sulfúreas.

Plantas C4

En las células del mesófilo de las plantas C4, el CO2 se une a un compuesto de tres carbonos (fosfoenolpiruvato) y forma oxalacetato.

Este ultimo se convierte en malato y pasa a las zonas mas profundas de la hoja, donde se libera CO2 que ingresa al ciclo de Calvin.

Este proceso, que involucra gasto de energía, representa una adaptación a las sequias, a intensidades lumínicas y temperaturas altas.

Plantas C3 Plantas C4

Aceptor del CO2 RuBP PEPEnzima que cataliza la captura del CO2 en el mesófilo

RuBP carboxilasa PEP carboxilasa

Primer producto de la fijación del CO2

PGA (compuesto de 3 C)

Ác. Oxalacético (compuesto de 4 C)

Primer producto del ciclo de Calvin

PGA PGA

Sitio donde ocurre el ciclo de Calvin

Células de mesófilo Células de la vaina del haz conductor

Fotorrespiración Frecuentemente mayor

Frecuentemente menor

Inhibicion de la fotosíntesis por el Oxigeno

Si No

Eficiencia del uso de Agua

Baja Media

Hábitad Amplio Área tropicales abiertas y hábiat árido

Plantas CAM Son plantas de ambientes

secos. La fijación del CO2 ocurre

durante la noche y con él se forma malato, que se almacena en las vacuolas.

Durante el día, el malato es liberado, se descarboxila y el CO2 ingresa al ciclo de Calvin.

Factores que Influyen y alteran

Concentración de CO2. Si la intensidad luminosa es elevada y constante, el proceso Fotosintético aumenta en relación directa con la concentración de CO2 en el aire, hasta llegar a un cierto limite, en el cual se estabiliza.

Concentración de O2. Cuanto mayor es la concentración de oxigeno en el aire, menor es el rendimiento fotosintético, debido a los procesos de fotorrespiracion.

Escasez de agua. La escasez de agua en el suelo y de vapor de agua en el aire disminuye el rendimiento fotosintético. Así, ante la falta de agua se cierran los estomas para evitar la desecación, y la entrada de CO2 es menor.

Temperatura. Cada especie esta adaptada a vivir dentro de un intervalo de temperaturas. Dentro de ese intervalo, a mayor temperatura, mayor eficacia de las enzimas y, por tanto, mayor rendimiento fotosintético. Si se sobrepasan los limites de temperatura, se producen alteraciones enzimáticas y el rendimiento disminuye. Si se llega a producir la desnaturalización de las proteínas, sobreviene la muerte de la planta.

Tiempo de iluminación. Hay especies en las que, a mas horas de luz, mayor rendimiento fotosintético. Otras, en cambio, precisan de periodos nocturnos.

Intensidad luminosa. Cada especie esta adaptada a vivir dentro de un intervalo de intensidad de luz. Hay especies de penumbra y especies fotófilas. Dentro de cada intervalo, a mayor iluminación, mayor rendimiento, hasta superar ciertos limites, en los que se produce la fotooxidación irreversible de los pigmentos fotosintéticos.

Color de la luz. La clorofila a y la clorofila b absorben energía lumínica en la región azul y roja del espectro; los carotenos y xantofilas, en la azul; las ficocianinas, en la naranja; y las ficoeritrinas, en la verde. Todos estos pigmentos pasan la energía a las moléculas diana. La luz monocromática menos aprovechable en los organismos que carecen de ficocianinas y ficoeritrinas es la luz verde. En las cianofíceas, que si las poseen, la luz roja estimula la síntesis de ficocianina, y la luz verde, la de ficoeritrina.

Fotosíntesis en el Otoño La fotosíntesis es un proceso que

únicamente se produce en plantas que contengan clorofila, es decir en las partes verdes del vegetal. Por lo tanto, un árbol sin hojas no puede fotosintetizar.

Durante el otoño e invierno, cuando el árbol carece de hojas, entra en una etapa de letargo, consumiendo sus reservas hidratocarbonadas en el proceso de la respiración, hasta la espera de la aparición de nuevas hojas.

Importancia La síntesis de materia orgánica a partir de la

inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.

Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos

Se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante.

Fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora.

De ella depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.

El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.