Fotosíntesis

La transducción de energía radiante en energía química

BMC2 Felipe Alcántara Sánxhez

Fotosintético no siempre es sinónimo de autótrofo

• La luz impulsa una cadena de transporte de electrones en los organismos fotosintéticos.

• En los fotoautótrofos, esta fuente de energía impulsa la fijación de carbono atmosférico

• Plantas, algas y cianobacterias son organismos fotoautótrofos

• Existen bacterias fotosintéticas: las púrpura y verdes dependientes de azufre y otras más

Requisitos para la fotosíntesis

• Complejos membranales formados por pigmentos fotosensibles y proteínas.

• Oxidorreductasas para el transporte de electrones

• Un donador de electrones

• Un aceptor de electrones

• Una ATP sintasa

• Que las reacciones sean vectoriales

Estructura y compartimentación del cloroplasto

Estructura y compartimentación del cloroplasto

Definición y fases de la fotosíntesis

• Es un proceso en el cual la energía de la luz es capturada y almacenada por un organismo, y esta energía es usada para impulsar procesos celulares

• El almacenamiento de energía consta de 4 fases:– Absorción de luz y transferencia de energía por los

sistemas antena– Transferencia primaria de electrones en los centros

de reacción– Estabilización de la energía por procesos

secundarios– Síntesis y exportación de los productos estables

Dos etapas de la fotosíntesis oxigénica

• En los organismos fotoautótrofos, la fotosíntesis se divide en dos:

• Reacciones luminosas o dependientes de la luz o fase luminosa o fase de oxidación fotoquímica del reductor

• Reacciones oscuras o independientes de la luz o fijación del carbono o reducción fotosintética del carbono

Fase luminosa

• La luz es capturada por complejos colectores de luz.

• La luz excita a los electrones y estos pasan por una cadena de transporte de electrones

• Para esta cadena, el donador es el agua y el aceptor el NADP+

• Se sintetiza ATP por un mecanismo quimiosmótico.

• Estas reacciones ocurren en la membrana tilacoidal

Los fotosistemas

• Son complejos formados por proteínas asociadas a pigmentos

• Contienen proteínas con grupos redox que forman una cadena de transporte de electrones

• Contienen un centro de reacción formado por clorofilas

• Asociado al centro de reacción existen pigmentos accesorios en los llamados complejos antena

Captura de los fotones y transferencia al centro de reacción

Organización de los complejos en el tilacoide

La energía de excitación es cosechada por dos procesos

Reacciones de bacterias fotosintéticas

Mecanismos quimiosmóticos

Flujo cíclico acoplado a la fotofosforilación cíclica

Fase oscura• El ATP y el NADPH obtenidos

de la fase luminosa son utilizados para la síntesis reductora de carbohidratos a partir de CO2

• La fijación del carbono es un proceso cíclico

• Participa un aceptor de carbono: la ribulosa 1,5-bisfosfato (RuBP)

• La enzima carboxilante es la ribulosa 1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa (RuBisCO)

• Estas reacciones ocurren en el estroma

El ciclo de Calvin

Reacción de fijación

Conversión en triosa fosfato

La regeneración del aceptor

Estequiometría del ciclo de

Calvin

Reacciones para la síntesis de otros

mono y disacáridos• Se requiere la participación

de distintas isomerasas, ligasas, y fosfotransferasas.

• La glucosa fosfato es sustrato para la síntesis de almidón

• La glucosa unida a ADP o UDP sirve para la síntesis de polisacáridos estructurales

• La sacarosa es el principal fotosintato que viaja por el floema

Síntesis de otros

carbohidratos

La fotorrespiración o

ciclo C2• Cuando las pCO2 son

bajas y las temperaturas son altas

• Debido a la alta afinidad de la RuBisCO por el O2

• El fosfoglicolato tiene 2 carbonos (C2)

• Se pierde carbono, ATP, poder reductor y el balance redox de los orgánulos es alterado

• Se genera un compuesto sumamente tóxico: NH3

En la fotorrespiración participan tres

orgánulos

Metabolismo C4: estrategia para evitar la fotorrespiración

Fijación del

carbono en

plantas C4

Metabolismo C4

Metabolismo ácido de las crasuláceas

(CAM)