FOTOSINTESIS

• Hoja, el lugar principal de una planta en el cual se desarrolla la fotosíntesis.

• La fotosíntesis (del griego antiguo φῶς "luz" y σύνθεσις "composición") es la base de la vida actual en la tierra. Consiste en una serie de procesos mediante los cuales las plantas, algas y algunas bacterias captan y utilizan la energía de la luz para transformar la materia inorgánica de su medio externo en materia orgánica que utilizarán para su crecimiento y desarrollo. Los organismos capaces de llevar a cabo este proceso se denominan fotoautótrofos. Salvo en algunas bacterias fotoautótrofas, el proceso de fotosíntesis produce liberación de oxígeno molecular (proveniente de moléculas de H2O) hacia la atmósfera (fotosíntesis oxigénica).

• Es ampliamente admitido, que el contenido actual de oxígeno en la atmósfera se ha generado a partir de la aparición y actividad de dichos organismos fotosintéticos. Esto ha permitido la aparición evolutiva y el desarrollo de organismos aerobios, capaces de mantener una alta tasa metabolica (un metabolismo muy eficaz desde el punto de vista energético).

• En algas eucarióticas y en plantas, la fotosíntesis se lleva a cabo en un orgánulo especializado denominado cloroplasto.

• Este orgánulo está delimitado por dos membranas (envueltas de los cloroplastos) que lo separan del citoplasma circundante. En su interior se encuentra una fase acuosa con un elevado contenido en proteínas e hidratos de carbono (estroma del cloroplasto) y una serie de membranas denominadas tilacoides.

• Los tilacoides contienen los pigmentos (sustancias coloreadas) fotosintéticos y proteínas necesarios para captar la energía de la luz. El principal de esos pigmentos es la clorofila, de color verde, de la que existen varios tipos (bacterioclorofilas y clorofilas a, b, c y d). Además de las clorofilas, otros pigmentos presentes en todos los organismos eucarióticos son los carotenoides (carotenos y xantofilas), de color amarillo, rojo o anaranjado y que tienen un papel auxiliar en la captación de la luz, además de un papel protector.

• La fotosíntesis se divide en dos fases. • La primera ocurre en los tilacoides, en donde se capta la

energía de la luz y esta es almacenada en dos moléculas orgánicas sencillas (ATP y NADPH).

• La segunda tiene lugar en los estromas y las dos moléculas producidas en la fase anterior son utilizadas en la asimilación del CO2 atmosférico para producir Carbohidratos e indirectamente el resto de las moléculas orgánicas que componen los seres vivos (aminoácidos, lípidos, nucleótidos, etc).

• Tradicionalmente, a la primera fase se le denominaba fase luminosa y a la segunda fase oscura de la fotosíntesis. Sin embargo, la denominación como "fase oscura" de la segunda etapa es incorrecta, porque actualmente se conoce que los procesos que la llevan a cabo solo ocurren en condiciones de iluminación. Es más preciso referirse a ella como fase de fijación del dióxido de carbono (ciclo de Calvin) y a la primera como "fase fotoquímica" o reacción de Hill.

En la fase luminosa o fotoquímica• La energía de la luz captada por los pigmentos fotosintéticos

unidos a proteínas y organizados en los denominados "fotosistemas“, produce la descomposición del agua (fotolisis), liberando electrones que circulan a través de moléculas transportadoras para llegar hasta un aceptor final (NADP+) capaz de mediar en la transformación del CO2 atmosférico (o disuelto en el agua en sistemas acuáticos) en materia orgánica. Este proceso luminoso está también acoplado a la formación de moléculas que funcionan como intercambiadores de energía en las células (ATP). La formación de ATP es necesaria también para la fijación del CO2.

FASE LUMINICA

• La luz va al fotosistema II, atrapan un fotón en 2 e.

• Los electrones viajan a cadena transportadora.

• Los e llegan al fotosistema I la cual a trapa otro fotón viajando por cadena los 2e se unen a NADP y forman el NADPH

El ciclo de Calvin• En el ciclo de Calvin se integran y convierten moléculas inorgánicas de

dióxido de carbono en moléculas orgánicas sencillas a partir de las cuales se formará el resto de compuestos bioquímicos que constituyen los seres vivos. Este proceso también se puede, por tanto, denominar como de asimilación del carbono. La primera enzima que interviene en el ciclo y que fija el CO2 atmosférico uniéndolo a una molécula orgánica (ribulosa-1-6-bisfosfato) se denomina RuBisCO (por las siglas de Ribulosa bisfosfato carboxilasa-oxigenasa).

• Para un total de 6 moléculas de CO2 fijado, la estequiometría final del ciclo de Calvin se puede resumir en la ecuación:

• 6CO2 + 12NADPH + 18 ATP → C6H12O6P + 12NADP+ + 18ADP + 17 Pi+6H2O• Que representaría la formación de una molécula de azúcar-fosfato de 6

átomos de carbono (hexosa) a partir de 6 moléculas de CO2.

Fase oscura La primera parte la fase oscura comprende la aparición del dióxido de carbono (CO2), este deber ser incorporado como parte de un compuesto químico no gaseoso, esto se logra cuando el carbono reacciona con el azúcar ( de 5 carbonos) ribulosa 1-5, difosfato (este es un azúcar que se produce mediante la fase oscura y se forma otro azúcar de 6 carbonos el cual es inestable y se romperán en 2 ácidos orgánicos de 3 carbonos cada uno, este ácido orgánico es el 3 fosfogliceraldehído, el cual se abrevia con las iniciales PGAL, esto se lleva a cabo por una enzima, el PGAL es convertido en fructuosa fosfato en este paso interviene el ATP y el NADPH, formados en la fase luminosa cediendo su energía para permitir la síntesis de la fructuosa fosfato (6 c) la cual se convierte en posteriormente en glucosa (carbohidrato – Azúcar)

• El ciclo consta de tres fases:• Fase de fijación del CO2: La RubisCO cataliza la reacción entre la Ribulosa bisfosfato (una

pentosa, es decir un azúcar de 5C, RuBP) con el CO2, para crear 1 molécula de 6 carbonos, la cual al ser inestable termina por separarse en 2 moléculas que contienen 3 átomos de carbono, PGA (Fosfoglicerato). La importancia de la RuBisCo queda indicada por el hecho de ser la proteína más abundante en la naturaleza.

• Fase de reducción: Primero ocurre un proceso de activación en el cual una molécula de ATP, proveniente de la fase fotoquímica, es usada para la fosforilización del PGA, transformandolo en difosfoglicerato. Esa transferencia de un enlace fosfato permite que una molécula de NADPH+H+ reduzca el PGA, mediante la acción de la enzima gliceraldehido -3-fosfato-deshidrogenasa, para formar gliceraldehído-3-fosfato (PGAL). Esta última molécula es una triosa-fosfato, es decir un azúcar de tipo aldosa con 3C, que es una molécula estable y con mayor energía libre (capaz de realizar mayor cantidad de trabajo) que las anteriores. Parte de PGAL se transforma en su isómero dihidroxiacetona fosfato (cetosa de 3C). Estas dos triosas-fosfato serán la base a partir de la cual se formen el resto de azúcares (como la fructosa y glucosa), oligosacáridos (como la sacarosa o azúcar de caña) y polisacáridos (como la celulosa o el almidón). También, a partir de estos azúcares se formarán directa o indirectamente las cadenas de carbono que componen el resto de moléculas que constituyen los seres vivos (lípidos, proteínas, ácidos nucleícos y otros).

• Fase de regeneración: El ciclo continua a lo largo de una serie de reacciones hasta formar ribulosa-fosfato, que mediante el consumo de otra molécula de ATP regenera la ribulosa bisfosfato (RuBP) original, dejándola disponible para que el ciclo se repita nuevamente.

• A Sachs se debe la formulación de la ecuación básica de la fotosíntesis:

• 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

• La fórmula General de la Fotosíntesis es • 6CO2 +12H2O + LUZ → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Reacciones fotoquímicas de la fotosíntesis

• Es el proceso por el cual la planta se encarga de absorver dióxido de carbono y eliminar oxígeno.

• Factores intrínsecos que afectan a la fotosíntesis:• Cantidad de clorofila; • Cantidad de cloroplastos; • Cantidad de hojas. • Factores ambientales que afectan a la fotosíntesis:• Concentración de CO2; • Cantidad de luz; • Cantidad de agua; • Temperatura.

Fotosíntesis bacteriana o Quimiosíntesis

• La fotosíntesis bacteriana, consiste en la mezcla de potasio, azufre y otros materiales que obtiene del suelo. Así la bacteria puede alimentarse, y obtener su propia energía.

• En cianobacterias (que no poseen cloroplastos) los carotenoides son sustituidos por otro tipo de pigmentos denominados ficobilinas, de naturaleza química diferente a los anteriores.