FOTOSÍNTESIS
Proceso anabólico y endergónico que utiliza la energía luminosa (fotones) para convertir el CO2 y el H2O en materia orgánica (glucosa).
La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin embargo, la reacción general se puede resumir de esta manera:
6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2 enzimas
clorofila
FOTOSÍNTESIS
La mayoría de los autótrofos fabrican su propio alimento utilizando la energía luminosa.
La energía de luz se convierte en la energía química que se almacena en la glucosa.
La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento.
Bioenergética
sol
+ H2O
CO2C6H12O6
O2CO2
H2O
FOTOSÍNTESIS
Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores
constituyen el espectro visible.
Los colores del espectro que el pigmento clorofila absorbe mejor son el violeta, el azul y el rojo.
¿Por qué la clorofila es verde?
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++).
CAROTENOIDES
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 este proceso.
Se lleva a cabo en los cloroplastos de las hojas o tallos jóvenes que absorben energía solar.
Los cloroplastos están formados por granas y tilacoides.
Estos últimos
contienen los
pigmentos
que absorben
energía del
sol.
¿¿DÓNDE OCURRE LA FOTOSÍNTESIS?
Unidad fotosintética : Cuantosoma, forma-
do por:- Fotosistema I (P700)- Fotosistema II (P680)- Cadena transpor-
tadora de elec-trones.
- ATP Sintetasa.
TIPOS DE FOTOSÍNTESIS
FOTOSÍNTESIS C31. Fase luminosa: Utilizando luz visible como fuente de
energía produce PODER REDUCTOR (NADPH), O2 y
ATP.
2. Fase oscura: Tanto
en presencia como
en ausencia de luz
visible. Se utilizan
el poder reductor
y la energía quími-
ca producidas en
la fase luminosa
para la fijación de
carbono.
Fase luminosa
Fase oscura
FOTOSÍNTESIS C3
FASE LUMINOSA O FOTOQUÍMICA
Convierte la energía de los fotones en energía química (ATP) y NADPH
Ocurre en la membrana de los tilacoides.Fases :
A) Fotoexcitación B) Fotolisis del H2O
C) Fotoreducción del NADP D) Fotofosforilación Existen dos posibles rutas para la fotofosforilación:
A) Fotofosforilación cíclica
B) Fotofosforilación acíclica
FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICA
Interviene el fotosistema II y IUtiliza la cadena de transporte de electrones
(CTE)Produce O2, ATP y NADPHADP + P = ATPNADP + H = NADPHEl O2 proviene de la ruptura del H2O y no
del CO2.
FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICA
FOTOLISIS DEL H2O
FOTORREDUCCIÓN DEL NADP
FOTOFOSFORILACIÓN
FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA
Utiliza sólo el fotosistema IUtiliza la cadena de transporte de
electrones (CTE).No hay fotolisis del H2O ni se genera
NADPH.No se libera oxígeno.Genera sólo ATP.
ADP + P = ATP
FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA
REPASAMOS……..
FORMACIÓN DE ATP
CICLO DE CALVIN-BENSON
Ocurre en el estromaPlantas C3 ( 80% de las plantas terrestres )Fijación del carbono ( independiente de la
luz )Utiliza ATP y NADPH de la fase luminosaUtiliza CO2.Para producir una molécula de glucosa se
necesita 6 vueltas y requiere 18 ATP y 12 NADPH.
FASE OSCURA O CICLO DE CALVIN
La fijación del CO2 se produce en tres fases:1. Carboxilativa: el CO2 es fijado por la ribulosa-2P 2. Reductiva : el PGA se reduce a PGAL utilizándose ATP y
NADPH.3. Regenerativa/Sintética:
de cada seis moléculas PGAL formadas, 5 se utilizan para regenerar la Ribulosa 1,5 BP y una será empleada para poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, amino-ácidos,…
JL M
artin
ez &
G M
orc
illo U
NED
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
FOTOSÍNTESIS C4
(Ciclo de hatch-slack)
FOTOSÍNTESIS C4
Ocurre en gramíneasRealizan el ciclo de Hatch- Slack en células
del mesófilo, y el ciclo de Calvin en células de la vaina vascular.
En el ciclo de Hatch- Slack el CO2 es fijado por el fosfoenolpiruvato, que luego se convierte en malato.
El malato se descarboxila y origina al CO2 , éste es liberado y pasa al ciclo de Calvin.
IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LA FOTOSÍNTESIS
Producción de alimentos.Inicia la cadena alimenticia.Oxigenación ambiental.Formación y regeneración de la capa de
ozono.Disminuye el efecto invernadero.
UNIVERSIDAD DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN
RESPIRACIÓN CELULAR : Serie de reacciones mediante las cuales la célula degrada moléculas orgánicas y produce energía.
Todas las células vivas llevan a cabo respiración celular para obtener la energía necesaria para sus funciones.
Usualmente se usa glucosa como materia prima, la cual se metaboliza a CO2 y H2O, produciéndose energía que se almacena como ATP (adenosin trifosfato).
RESPIRACIÓN CELULAR
Combustión de materia orgánica para obtener energía (en forma de ATP). Para quemar la materia orgánica se utiliza oxígeno, desprendiéndose CO2 y obteniéndose H2O. La realizan todos los seres vivos (vegetales y animales) para poder llevar a cabo sus funciones vitales.
mitocondrias
O2
CO2
Glucosa C6H12O6Materia orgánica
Energía (ATP)
H2O
INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN
CC66HH1212OO6 6 + + OO2 2 COCO2 2 + H+ H22O + O + ATPATP glucosa oxígeno glucosa oxígeno bióxido bióxido agua agua e energíanergía de de carbonocarbono
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
ATP- formada por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos con enlaces ricos en energía.
Cuando la molécula se hidroliza (rompe), el fosfato terminal se separa para formar ADP (difosfato de adenosina) y se libera energía.
El ATP es la fuente de energía que se usa como
combustible para llevar a cabo el metabolismo celular.
MITOCONDRIAMITOCONDRIA
Membrana externa
Matriz o mitosol
MembranaInterna - Crestas mitocondriales
RESPIRACIÓN CELULARRESPIRACIÓN CELULAR
La respiración celular se divide en pasos y sigue distintas rutas en presencia o ausencia de oxígeno: Respiración aeróbica- en presencia de
oxígeno. Respiración anaeróbica- en ausencia
de oxígeno.
¡Ambos procesos comienzan con la glucólisis!
GLUCÓLISISGLUCÓLISIS Es la conversión de glucosa
en dos moléculas de ácido pirúvico (compuesto de 3 carbonos). Se usan dos moléculas de
ATP, pero se producen cuatro.
El H+, junto con electrones, se unen a una coenzima que se llama nicotín adenín dinucleótido (NAD+) y forma NADH.
Ocurre en el citoplasma. Es anaeróbica.
GlucosaGlucosa
2 Piruvato2 Piruvato
2 Acetil CoA2 Acetil CoA
2 Etanol + 2CO22 Etanol + 2CO22 Lactato2 Lactato
Glucólisis (10) reacciones sucesivas
Condiciones anaeróbicas
Condiciones aeróbicas
Fermentación Alcoholica en levaduras
Conversión a Lactato en vigorosa contracción muscular, en eritrocitos y en microorganismos
Animales, plantas y muchos microorganismos en condiciones aereóbicas.
Condiciones aeróbicas
Cíclo del Acido cítrico
4 CO2 + 4 H2O4 CO2 + 4 H2O
RESPIRACIÓN AERÓBICA : Formación de RESPIRACIÓN AERÓBICA : Formación de AcetilAcetil
Es la conversión del ácido pirúvico (3 C) en Acetil o Acetilo (2 C); el cual se une a la coenzima A
(coA). Se produce una molécula de CO2 y NADH.
CICLO DE KREBS ( ÁCIDO CICLO DE KREBS ( ÁCIDO CÍTRICO)CÍTRICO)
Luego, el acetil-coA entra en una serie de reacciones conocidas como el ciclo del ácido cítrico, en el cual se completa la degradación de la glucosa. El acetil-coA se une al
ácido oxalacético (4C) y forma el ácido cítrico (6C).
El ácido cítrico vuelve a convertirse en ácido oxalacético.
Se libera CO2, se genera NADH y FADH2 y se produce ATP.
El ciclo empieza de nuevo.
Célula
Núcleo
Mitocondria
GlucosaGlucosa Glucosa
Ac. Pirúvico
Acetil CoAADP
ATP
GlucólisisGlucólisis
• Ciclo de Krebs
• cadenarespiratoria
• Fosforilación oxidativa
• Ciclo de Krebs
• cadenarespiratoria
• Fosforilación oxidativa
C6H12O6
O2O2
CO2
H2OCO2
H2O
Rutas metabólicas incluidas en la Respiración Celular
Ocurre en el citoplasma
Ocurren en la mitocondria
C
C
C
C
C Coenzima A
CO2 CITOSOL
MITOCONDRIA (matriz)
C
C
C
C
C
C Coenzima A
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
CCO2
CO2
PIRUVATO
Acetil CoA
CITRATO
Α CETO GLUTARATO
OXAL ACETATO H+
H+
CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONESCADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES
En el ciclo del ácido cítrico se ha producido 4 CO2, que se elimina, y 2 moléculas de ATP.
Sin embargo, la mayor parte de la energía de la glucosa la llevan el NADH y el FADH2, junto a los electrones asociados.
Estos electrones sufren una serie de transferencias entre compuestos que son porta-dores de electrones, deno-minados cadena de trans-porte de electrones, que se encuentran en las crestas mitocondriales.
CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONESCADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES
Uno de los portadores de electrones es una coenzima, los demás contienen hierro y se llaman citocromos.
Esta cadena produce 32 - 34 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa degradada,
más 2 ATP de la
glucólisis y 2 ATP del
ciclo del ácido cítrico,
hay una ganancia neta
de 36 – 38 ATP por cada
glucosa que se degrada
en CO2 y H2O.
REPASAMOS…
BALANCE ENERGÉTICOBALANCE ENERGÉTICO Una molécula de glucosa totalmente oxidada nos
proporciona de 36 a 38 ATP. Los protones (H+) liberados por el NADH permiten
sintetizar 3 ATP, en cambio los liberados por el FADH2 permiten sintetizar 2 ATP.
RESPIRACIÓN ANAERÓBICARESPIRACIÓN ANAERÓBICA
No todas las formas de respiración requieren oxígeno.
Algunos organismos (bacterias) degradan su alimento por medio de la respiración anaeróbica.
Aquí, el aceptor final de electrones es otra sustancia inorgánica diferente al oxígeno.
Se produce menos ATP que en la respiración aeróbica.
FERMENTACIÓNFERMENTACIÓN Es la degradación de la glucosa y liberación de
energía utilizando sustancias orgánicas como aceptores finales de electrones.
Algunos organismos como las bacterias y las células musculares humanas, pueden producir energía mediante la fermentación. La primera parte de la fermentación es la
glucólisis. La segunda parte
difiere según el tipo
de organismo.
FERMENTACIÓN ALCOHÓLICAFERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Este tipo de fermentación produce alcohol etílico y
CO2, a partir del ácido pirúvico. Es llevada a cabo por las células de levadura
(hongo). La fermentación
realizada por las levaduras hace que la masa del pan suba y esté preparada para hornearse.
FERMENTACIÓN LÁCTICAFERMENTACIÓN LÁCTICA
Este tipo de fermentación convierte el ácido pirúvico en ácido láctico.
Al igual que la alcohólica, es anaeróbica y tiene una ganancia neta de 2 ATP por cada glucosa degradada.
Es importante en la producción de lácteos.
CICLO DE CORICICLO DE CORIEl ciclo de Cori involucra la utilización del lactato producido por tejidos no-hepáticos (músculo y eritrocitos) como fuente de carbono para la gluconeogénesis hepática. De esta forma el hígado transforma el lactato, en glucosa para ser utilizada en tejidos no-hepáticos.
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