fotosíntesis
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Fotosíntesis
FOTOSINTESIS
Fotosíntesis
INTRODUCCIÓN
Fotosíntesis
La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz
para conseguir su alimento
Fotosíntesis
¿Qué es la fotosíntesis?
Fotosíntesis
6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2
enzimas
clorofila
Fotosíntesis
Proceso en virtud del cual los organismos
autótrofos, capturan energía en forma de luz
y la transforman en energía química.
Prácticamente toda la energía que consume
la vida de la biósfera terrestre —la zona del
planeta en la cual hay vida— procede de la
fotosíntesis.
Fotosíntesis
LA REACCIÓN GENERAL SE PUEDE
RESUMIR DE ESTA MANERA:
6 CO2 + 6 H2O + luz C6H12O6 + 6 O2
La fotosíntesis, ¿es una reacción exergónica o endergónica?
enzimas
clorofila
Fotosíntesis
PLANTAS
EUCARIONTESPLURICELULARES
AUTOTÓTROFOS
FOTOSINTESIS
PARASITAS VIDA LIBRESAPROFITAS
Fotosíntesis
Proceso en virtud del cual los organismos
autótrofos, capturan energía en forma de luz
y la transforman en energía química.
Prácticamente toda la energía que consume
la vida de la biósfera terrestre —la zona del
planeta en la cual hay vida— procede de la
fotosíntesis.
Fotosíntesis
AUTÓTROFOS
Organismos que fabrican su propio alimento, poseen
clorofila, como las plantas verdes, las
algas y algunas bacterias, utilizan la energía luminosa.
Fotosíntesis
EN LA FOTOSÍNTESIS
La luz solar es la fuente de energía queatrapa la clorofila, un pigmento verde en las células que los autótrofos utilizan parala fotosíntesis.
El bióxido de carbono y el agua son lasmaterias primas.
Las enzimas y las coenzimas controlan la síntesis de glucosa, a partir de lasmaterias primas.
Fotosíntesis
LA LUZ
Y LOS PIGMENTOS
La luz es una forma de energía radiante.
La energía radiante es energía que se propaga en ondas.
Hay varias formas de energía radiante (ondas de radio, infrarrojas, ultravioletas,
rayos X, etc.).
Para sintetizar alimento, se usan únicamente las ondas de luz.
Fotosíntesis
Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía de la luz se absorbe y se convierteen otras formas de energía.
Cuando en una célula la luz del sol choca con las moléculas de clorofila, la clorofila absorbealguna de la energía de luz que, eventualmente, se convierte en energíaquímica y se almacena en las moléculas de glucosa que se producen.
Fotosíntesis
Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores constituyen el espectro
visible.
Fotosíntesis
Los colores del espectro que el pigmento clorofilaabsorbe mejor son el violeta, el azul y el rojo.
¿Por qué la clorofila es verde?
Fotosíntesis
CLASES DE
CLOROFILA
Hay varias clases declorofila, las cuales,generalmente sedesignan como a, b, c y d.
Algunas bacterias poseenuna clase de clorofila queno está en las plantas nien las algas.
Sin embargo, todas lasmoléculas de clorofilacontienen el elementomagnesio (Mg).
Fotosíntesis
PIGMENTOS
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.
Fotosíntesis
COMPLEJO ANTENA
Fotosíntesis
CARACTERÍSTICAS
GENERALES.
El proceso primario
de la fotosíntesis
ocurre en el
cloroplasto.
En las plantas C3 la
gran mayoría se
encuentran en las
células del mesófilo.
Fotosíntesis
Fase luminosa
(fotoquimica o reacción de hill) reacciones
fotodependientes que ocurren en la membrana
de los tilacoides
Fase oscura
(quimiosintética o ciclode Calvin-Benson-
Basham) reacciones fotoindependientes que
ocurren a nivel del estroma
FASES DE LA
FOTOSÍNTESI
S
Fotosíntesis
FASES DE LA
FOTOSÍNTESIS
Fotosíntesis
REACCIONES DEPENDIENTES DE LUZ
Ocurren en las granas de los cloroplastos:
1. La clorofila y otras moléculas de pigmento
presentes en las granas del cloroplasto
absorben la energía de luz.
2. Esto aumenta la energía de ciertos
electrones en las moléculas de los
pigmentos activándolos. Esto los lleva a
un nivel de energía más alto. A medida que
los electrones de los pígmentos llegan a
un nivel de energía más bajo, liberan
energía.
Fotosíntesis
3. Los electrones regresan a un nivel de energía más bajo alpasar por una cadena de transporte de electrones, en formamuy parecida a lo que ocurre en la respiración celular. En elproceso de liberación de energía de los electrones, seproduce ATP. En otras palabras, la energía de los elctronesse convierte en energía utilizable en los cloroplastos. El ATPque se produce en las reacciones dependientes de luz seutiliza en las reacciones de oscuridad.
Fotosíntesis
H2O CO2
CH2O(MONOSACÁRIDO)O2
ATP
NADPH
NADP
ADP
REACCIONES LUMÍNICAS CICLO DE CALVIN
ESQUEMA GENERAL DE LA FOTOSÍNTESIS
LUZ CLOROPLASTO
Fotosíntesis
CLOROPLASTOS
De esta manera los
cloroplasto son
capaces de captar la
energía de la luz y
transformarla en
energía química.
FotosíntesisCLOROPLASTOS
Fotosíntesis
GENERALIDADES
En general se puede decir que el
proceso fotosintético global esta
compuesto de tres procesos
principales.
• Absorción de fotones por
los pigmentos (PS I, PS II).
• Producción de NADPH Y
ATP.
• Ciclo de Calvin.
Fotosíntesis
ABSORCIÓN DE FOTONES.
Todo inicia en el PS II.
Cada “quantum” de energía absorbido por la clorofila es conducido hasta el centro de reacción del fotosistema.
En él se eleva la energía de un electrón pasando de un estado basal a uno excitado. Molécula de clorofila
con pico de absorción
de 680 nm (P680).
Fotosíntesis
Y QUÉ PASA CON ESA
ENERGÍA.
La absorción de luz de onda corta excita a la clorofila mucho
más que la luz roja, sin embargo la luz roja lo hace también
de manera considerable.
Y puede haber tres maneras de hacerlo.
Esta se vuelve muy
inestable y pasa esta
energía a los alrededores.
• Transfiriendo un electrón de
alta energía.
• Liberando calor.
• Emitiendo un fotón de baja
energía (Fluorescencia).
-e
FotosíntesisTRANSPORTE DEL
ELECTRÓN.
Cadena de transporte de electrones.
El electrón debe ser aportado por el agua (fotolisis).
Al pasar por la cadena detrasporte de electrones selibera energía que genera unafuerza motriz que bombeaprotones.
El lumen del tilacoide se vuelve ácido.
Se crea un gradiente de protones que se usa para formar ATP (fotofosforilación).
• Plastoquinonas.
• Citocromos.
Fotosíntesis
FOTOSISTEMA II.
El PSII es un complejo similar
el PSI.
Sin embargo el centro de
reacción tiene un pico de
absorción a 700 nm (P700).
De igual manera, las moléculas
antenas recogen los fotones y
transfieren la energía al centro
de reacción.
Fotosíntesis
FOTOSISTEMA II.
Esta energía es pasada al electrón que viene a través del
citocromo.
El electrón cargado pasa por un complejo de federroxinas hasta
llegar al NADP y reducirlo a NADPH.
FotosíntesisFORMACIÓN DE ATP
FotosíntesisPUEDEN HABER DOS
TIPOS DE
FOTOFOSFORILACIÓN.
Fotofosforilación no cíclica.
Fotosíntesis
FOTOFOSFORILACIÓN
CÍCLICA.
Fotosíntesis
CICLO DE CALVIN.
Conocido como fase oscura de la
fotosintesis.
Ocurre en el estroma del cloroplasto.
Ribulosa 1,5-bifosfato carboxilasa
oxigenasa (Rubisco).
CO2.
Ribulosa 1,5-bifosfato.
Fotosíntesis
FASE OSCURA O CICLO DE CALVIN
La rubisco capta CO2.
Luego la Rubisco carboxila al
RuBP y genera ac. Fosfoglicérico
(PGA).
Con el consumo de ATP y
NADPH el PGA se transforma en
fosfogliceraldehido.
Parte de este (1/6) es trasportado
al citoplasma.
El resto sigue en el ciclo para
regenerar Ribulosa bifosfato.
Fotosíntesis
ENERGÍA DISPONIBLE PARA LAS FUNCIONES
CELULARES
ENERGÍA DEL SOL
FOTOSÍNTESIS PRODUCCIÓN DE OXIGENO Y GLUCOSA
NECESIDAD DE AGUA Y CO2
LIBERACIÓN DE AGUA Y CO2
RESPIRACIÓN CELULAR
NECESIDAD DE OXÍGENO Y GLUCOSA
CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA EN LOS SERES VIVOS
Fotosíntesis
SE PRODUCEN
MUCHAS
SUSTANCIAS.
Fotosíntesis
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
FASE LUMINICA
Fotosíntesis
Fotosistema I
Fotosistema IIFotosistema 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 transporteelectrónico
Cadena de transporteelectrónico
FLUJO DE ELECTRONES NO CÍCLICO
FLUJO DE ELECTRONES CÍCLICO
3 x ATP
3 x ADP
FASE LUMINICA
Fotosíntesis
REGENERACIÓN DEL RECEPTOR DEL CO2
FIJACIÓN DEL CO2
REDUCCIÓN
NADP+
H+H
++ +H+
NADPH
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
Fotosíntesis
REGENERACIÓN DEL RECEPTOR DEL CO2
FIJACIÓN DEL CO2
REDUCCIÓN
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
Fotosíntesis
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
FotosíntesisFOTORESPIRACIÓN.
La fotorrespiración es un proceso que
involucra el consumo de oxígeno por la
RUBISCO y no de CO2.
Ambos sustratos se toman en el mismo
sitio activo de la proteína.
Fotosíntesis
El balance de carboxilación/oxidación.
La Rubisco tiene mayor afinidad por el CO2 que por el O2.En igualdad de concentraciones la enzima favorece la víade Calvin más que la fotorespiración.
La concentración de oxígeno en la atmósfera es de 21% yla de dióxido de carbono de 0,03 %. Por lo tanto, lafotorespiración es alta.
Conforme la temperatura incrementa la relación entre CO2y O2 cambia y se favorece la proporción de oxígeno. Por lotanto, la fotorespiración aumenta. A altas temperaturas laRUBISCO incrementa su capacidad de oxigenación.
• Cinética de la RUBISCO.
• Concentración de sustratos (CO2 y O2).
• Temperatura.
Fotosíntesis
Fotorespiración
Fotosíntesis
POSIBLES VENTAJAS
Lleva a la formación de aminoácidos y otros compuestos nitrogenadosesenciales para las plantas. Entre ellos: Glicina, Serina, Acidoglutámico, Glutamina, Cetoglutarato, Hidroxipiruvato, Amonio.
Muchas plantas cierran los estomas a medio día y al disminuir el CO2intracelular se puede disipar el exceso de ATP formado por la altaintensidad de las reacciones lumínicas. Esto puede evitar daños alaparato fotosintético.
Podría evitar el exceso de carbohidratos producidos cuando existencondiciones propicias para la fotosíntesis.
Fotosíntesis
SUMINISTRO Y
DEMANDA DE CO2.
La tasa de asimilación de carbono fotosintético depende del
suministro y demanda del CO2.
• El suministro de CO2 hasta los cloroplastos esta
determinado en general por la difusión del gas.
• Por supuesto, este flujo puede ser afectado en cualquier
punto a través de la ruta que va desde el aire alrededor
de la hoja hasta los sitios propios de carboxilación.
• Concentración de CO2.
• Resistencia de la Vía.
•Conductancia.
• Grosor de la capa borde.
• Resistencia del estoma.
• Resistencia interna al flujo.
Fotosíntesis
DEMANDA.
La demanda de CO2 está determinada por
la tasa de procesamiento de este.
• Estructura y bioquímica del
cloroplasto.
• Factores ambientales (Luz).
• Factores propios de la planta
(demanda de carbohidratos).
Fotosíntesis
RESPUESTA DE LA
FOTOSÍNTESIS A LA LUZ.
Es obvio que la cantidad de radiación afecta en gran
manera la actividad fotosintética.
Por ejemplo, una baja intensidad de radiación podría
limitar la fotosíntesis, por tanto a la ganancia neta de C y
el crecimiento.
Sin embargo las plantas pueden tener mecanismos
adaptativos hacia la falta de luz o al exceso.
De esta manera se puede pensar en plantas de sol y
plantas de sombra.
Fotosíntesis
PLANTAS C4
Realizada por
plantas de rápido
crecimiento, como
las gramineas,
ortigas, platano
Fotosíntesis
La fijación de CO2 comienza por la síntesis
de un compuesto de 4 carbonos.
Existen tres rutas clasificadas de acuerdo
a la enzima que descarboxila la molécula
de 4 carbonos:
1. NADP-malato deshidrogenasa =
NADP-ME
2. NAD-malato deshidrogenasa =
NAD-ME
3. Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa =
PEP Carboxykinase
PEPC = Fosfoenolpiruvato carboxilasa
PPDK = Piruvatofosfato diquinasa
PEPC
PPDK
PEPC
PPDK
PEPC
PPDK
Plantas c4
Fotosíntesis
Gracias!!!