fotosintesis audesirk cap 7

Biology: Life on EarthEighth Edition

Biology: Life on EarthEighth Edition

Conferencia para el Capítulo 7La captura de la energía solar: la

fotosíntesis

Conferencia para el Capítulo 7La captura de la energía solar: la

fotosíntesis

Copyright © 2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

Teresa Audesirk • Gerald Audesirk • Bruce E. ByersTeresa Audesirk • Gerald Audesirk • Bruce E. Byers

Capítulo 7 Esquema

• 7.1 ¿Qué es la fotosíntesis? p. 1187,2 reacciones dependientes de la luz: ¿Cómo se trata la luz energía convertida en energía química? p. 1207,3 reacciones oscuras: ¿Cómo se trata de la energía química almacenada en moléculas de glucosa? p. 125 7.4 ¿Qué es la relación entre la luz-dependientes y de luz Independiente Reacciones? p. 1277,5 Agua, CO2, y la vía C4, p. 127

Sección 7.1 Esquema

• 7.1 ¿Qué es la fotosíntesis?Las hojas y los cloroplastos son adaptaciones para la fotosíntesisConsiste en la fotosíntesis de la luz dependiente de la luz y reacciones independientes

¿Qué es la fotosíntesis?

• Las primeras células desarrollaron la capacidad de realizar fotosíntesis alrededor de 2 mil millones de añosLa fotosíntesis es la capacidad de capturar la energía solar y convertirla en energía químicaLa mayoría de las formas de vida en la Tierra depende de la energía química producida por los organismos fotosintéticos

La ecuación fotosintética

6CO2 dióxido de carbono

+ 6H2O agua

+ energía de la luz la luz del sol

C6H12O6

glucosa (azúcar)

+ 6O2

oxígeno

La ecuación fotosintética

• La fotosíntesis se produce en las plantas, algas y algunas procariotasLos organismos fotosintéticos son autótrofos ( "auto-alimentadores")Fotosíntesis de las plantas se produce en los cloroplastos

• La producción de compuestos de carbono como la glucosa (fotosíntesis) está vinculada con la extracción de energía (en la respiración celular)El agua, el CO2, el azúcar, y el ciclo de O2, entre los dos procesos de

¿Qué es la fotosíntesis?

• La fotosíntesis y respiración celular están interconectados

Figure 7-1 Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

fotosíntesis

Respiraciónceluar

(mitocondria)

O2ATP azúcar CO2H2O

(cloroplasto)

Adaptaciones para la fotosíntesis

• Hojas

• Cloroplastos

Hojas

• Forma de la hoja aplanados expone gran superficie para atrapar la luz del solSuperior e inferior de la superficie foliar de una hoja comprenden la epidermis

• Cerosa, la cutícula impermeable en las superficies exteriores reduce la evaporación del agua

hoja Anatomía

• Ajustable poros llamados estomas permiten la entrada de aire con CO2

• Interior capas de células del mesófilo contienen la mayoría de los cloroplastos

• Los haces vasculares (venas) de suministro de agua y minerales a la hoja en el ejercicio de los azúcares fuera de la hoja de

• La estructura de la hoja interior es esencial para la fotosíntesis desde la fotosíntesis se produce principalmente en las hojas de los planes de ordenamiento territorial


(a) Hojas

(b) La estructura interna de una hoja

(c) Células del mesófilo quecontienecloroplastos

(d) cloroplastos

cutícula

epidermis superior

Célulasmesofílicas

Epidermisinferior

cloroplastos

estoma

vaina del hazhaz vascular(vena)

estoma

canalque conecta lostilacoides

estroma

tilacoide

la membrana externa

membrana interna

Figure 7-2a Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

Hojas

Figure 7-2b Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

La estructura interna de una hoja

cutícula

Epidermissuprior

Célulasmesófilicas

Epidermisinferior

cloroplastosestoma

Vaina del haz

hazvascular(vena)

estoma

Figure 7-2c Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

Células del mesófilo contiene cloroplastos

cloroplasto

canalque conecta los tilacoides

estroma

tilacoide

la membrana externa

membrana interna

Anatomía de un cloroplasto

• Las células del mesófilo han 40-200 cloroplastos de cada

• Los cloroplastos son delimitadas por una doble membrana compuesta de las membranas internas y externas

Anatomía de un cloroplasto

• El estroma es el medio semi-líquidos dentro de la membrana interna

• En forma de disco sacos llamados tilacoides encuentran en el estroma en montones llamados grana

Figure 7-2d Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

cloroplasto

Canal que conecta los tilacoides

estroma

tilacoide

la membrana externa

membrana interna

Ubicación de las reacciones fotosintéticas

• Las dos reacciones químicas de la fotosíntesis se localizan:1. La conversión de energía solar en energía química (reacciones dependientes de luz) se produce en las membranas tilacoides2. La síntesis de la glucosa y otras moléculas (reacciones oscuras) se presenta en el estroma circundante

Figure 7-2d Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

cloroplasto

Canal que conecta los tilacoides

estroma

tilacoide

la membrana externa

membrana interna

Dos grupos de reacciones

1. Las reacciones dependientes de luz-La clorofila y otras moléculas de los tilacoides la captación de energía solar-De la energía solar se convierte en portador de energía de las moléculas de ATP y NADPH-El oxígeno es el gas liberado como un subproducto


2. Reacciones oscuras-Las enzimas en el estroma síntesis de glucosa y otras moléculas orgánicas utilizando la energía química almacenada en el ATP y NADPH


• Reacciones oscuras y la luz-dependientes están relacionados


CO2

Reacciones dependientes de la luz

(en tilacoides)

ReaccionesIndependientes de la luz

(en el estroma)

Portadoras agotadas

(ADP, NADP+)

Portadoras energéticas

(ATP, NADPH)

H2O

glucosa

O2


• 7,2 reacciones dependientes de la luz: ¿Cómo se trata la luz energía convertida en energía química?-Durante la fotosíntesis, la luz es capturada por primera Pigmentos en los cloroplastos-Dependiente de la Luz reacciones se producen en asociación con tilacoidal Membranas-Fotosistema II genera ATP-El fotosistema I genera NADPH-Separación del agua mantiene el flujo de electrones a través de los fotosistemas

Las reacciones dependientes de luz

• La energía capturada se almacena la luz solar como energía química en dos moléculas transportadoras-Trifosfato de adenosina (ATP)-Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH)

La energía en luz visible

• El sol irradia energía electromagnética

• La luz visible es radiación, comprendido entre 400-750 nanómetros de longitud de onda

Luz capturada por los pigmentos

• Los paquetes de energía llamados fotones con diferentes niveles de energía.-Fotones de corta longitud de onda son muy energéticos-Ya los fotones de longitud de onda menor que las energías


• Acción de la luz de pigmentos captura.-La absorción de ciertas longitudes de onda (la luz es "atrapada").-Reflejo de ciertas longitudes de onda (la luz rebota).-La transmisión de ciertas longitudes de onda (luz pasa a través).


• Unidades de luz absorbida de los procesos biológicos cuando se convierte en energía química.

• Los pigmentos comunes que se encuentran en los cloroplastos incluyen:-La clorofila A y B.-Pigmentos accesorios, como los carotenoides.


• Clorofila a y b absorber violeta, azul, y la luz roja, sino que reflejan la luz verde (de ahí que aparecen en verde).

• Los carotenoides absorben la luz azul y verde, sino que reflejan amarillo, naranja o rojo (de ahí que aparecen de color amarillo-naranja).


• Pigmento absorbe la luz visible


clorofila b

Longitud de onda(nanómetros)

Micro-ondas

Rayos gamma

Rayos X

UV InfrarrojoOndas de Radio

luz visible

energía(demasiada)

Energía más baja(insuficiene)

abso

rció

n d

e la

luz

(po

rcen

taje

)

Absorción de pigmentos fotosintéticos

Clorofila a

carotenoides

¿Por qué otoño cambia de color las hojas?

• Ambas clorofilas y carotenoides están presentes en las hojas:-La clorofila se descompone antes de morir carotenoides en hojas de otoño que revela los colores amarillo.- Los colores del otoño Roja (pigmentos antocianinas) son sintetizadas por algunas hojas de otoño, los colores rojo productores.


• Fotosistemas en tilacoides Figura 7-8 8e:

-Fotosistemas son las asambleas de las proteínas, ch.orophyll, y pigmentos accesorios --Dos fotosistemas (PSI y PSII) en tilacoides.Cada fotosistema está asociado con una cadena de transportadores de electrones

Figure E7-2 (part 1) Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

Cloroplasto

Tilacoide

Figure 7-8 (part 2) Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

C3

cycle

PSII PSIETCstroma

ETC

espacio tilacoideo

La energía de electronesenergético impulsala transportación activa de H+ por ETC

El flujo de H+hacia abajo delgradiente de concentraciónImpulsa la síntesisde ATP

La energía de los electrones energéticos impulsa la síntesis de NADPH

Alta concentraciónde H+ generadapor una transportaciónActiva.

El canal H+ acoplado a la enzimasintetizadora de ATP

La moléculas portadoras de Energía impulsan el ciclo C3


Pasos de las reacciones de luz:

1.Pigmentos accesorios en fotosistemas absorben la luz y pasan de la energía a los centros de reacción que contiene clorofila

2.Los centros de reacción recibir energía de electrones ...


3. Electrones energéticos luego se transmite de una serie de moléculas transportadoras de electrones (la cadena de transporte de electrones).

4. Energía liberada por los electrones pasa utiliza para sintetizar ATP a partir de ADP y fosfato.

5. Electrones energéticos también se utiliza para hacer NADPH de NADP + + H +.


• Reacciones dependientes de luz se asemejan a un juego de pinball


NADPH

H2O2e–

2H+

centro dereacción

Fotosistema II

cadena transportadora de electrones

Energía para impulsarla síntesis de ATP

niv

el d

e en

erg

ía d

e lo

s el

ectr

on

es

Fotosistema I

la luz del sol

cadena de transporte

de electrones

2e–

1/2 O2

H+

NADP+

2e–

2e–

2e–

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Fotosistema II genera ATP

• Fotosistema II coloca delante PS I en tilacoides.Hay cuatro pasos en la generación de ATP por PSII ...


Pasos de la generación de ATP por PSII:1. Dos fotones son absorbidos por el Fotosistema II.-La energía luminosa pasado entre las moléculas de pigmento.2. En el centro de reacción, dos electrones impulsado a partir de dos moléculas de clorofila, cuando la energía llega ...


3. Portador de electrones Primera acepta dos electrones energéticos-A continuación, los electrones pasan entre moléculas portadoras.-Energía liberada por los electrones utiliza para bombear H + en el compartimiento tilacoides de estroma.

4. H + gradiente de concentración de iones utilizados para impulsar la síntesis de ATP (quimiosmosis)


NADPH

H2O2e–

2H+

centro dereacción

Fotosistema II



niv

el d

e en

erg

ía d

e lo

s el

ectr

on

es

Fotosistema I

la luz del sol


de electrones

2e–

1/2 O2

H+

NADP+

2e–

2e–

2e–

1

2

3

4

5

6

7

8

9

El fotosistema I genera NADPH

5. Los fotones de la luz absorbida por el fotosistema I-De energía aprobada a la clorofila del Centro de Reacción

6. De dos electrones de alta energía aumentó y expulsado del centro de reacción

7. Los electrones se transmite de la cadena de transporte de electrones para PS I

El fotosistema I genera NADPH

8. Dos electrones, NADP +, y de iones de H + para formar 1 molécula de NADPH

9. De iones H + obtenido de la división de H2O en H + y 2 ½ O2


NADPH

H2O2e–

2H+

centro dereacción

Fotosistema II



niv

el d

e en

erg

ía d

e lo

s el

ectr

on

es

Fotosistema I

la luz del sol


de electrones

2e–

1/2 O2

H+

NADP+

2e–

2e–

2e–

1

2

3

4

5

6

7

8

9

El mantenimiento de flujo de electrones

• El flujo de electrones desde el PSII en un solo sentido en PS I

El mantenimiento de flujo de electrones

• Los electrones dejando PS II sustituirá al dividir H2O:

-H2O ½ O2 + 2H + + 2e --Dos electrones del agua de compensar las pérdidas cuando 2 fotones impulsar 2 electrones de PSII.-De dos iones de hidrógeno utilizado para formar NADPH.-Los átomos de oxígeno se combinan para formar O2

Oxígeno

• Puede ser usado por la planta o liberados en la atmósfera


• 7,3 reacciones oscuras: ¿Cómo se trata de la energía química almacenada en moléculas de glucosa?.-El dióxido de C3 Ciclo de Captura de Carbono-De carbono fijo durante el Ciclo C3 se utiliza para sintetizar la glucosa

Luz-Independiente Reacciones

• De NADPH y ATP a partir de reacciones dependientes de la luz utilizada para la síntesis de glucosa en el poder

• La luz no directamente necesarios para la luz independiente de si las reacciones de la ATP y NADPH disponibles

• Reacciones independientes de luz llamado el ciclo de Calvin-Benson o C3 Ciclo de

El ciclo del C3

• 6 de CO2 utilizado para sintetizar 1 de glucosa (C6H12O6).

• El dióxido de carbono es capturado y vinculado a la ribulosa bifosfato (RuBP).

• ATP y NADPH reacciones dependientes de la luz utilizada para alimentar las reacciones C3


ATP

ADP

NADPH

NADP+

12

12

12

1212

G3PATP

ADP

6

6

6

6 RuBP

6 CO2

12PGA

2 la síntesisde G3P empleaenergía.

Ciclo C3 (Ciclo de Calvin-Benson)

glucosa(u otras moléculas)

3 La síntesis RuBPutiliza energía10 de G3P.

1 la fijaciónde carbono combinael CO2 conRuBP.

4 Dos G3P disponiblespara la síntesis dede glucosa.

C3 ciclo consta de tres partes

1. De fijación de carbono (captura de carbono)-6 ribulosa bifosfato (RuBP) las moléculas se combinan con 6CO2.-Paso de fijación y posteriores reacciones de rendimiento doce ácido 3-carbono fosfoglicérico (PGA), las moléculas de ...


2. Síntesis de gliceraldehído 3-fosfato (G3P)-La energía es donada por el ATP y NADPH-Ácido fosfoglicérico (PGA), las moléculas se convierten en gliceraldehído 3-Phophate (G3P), las moléculas de ...


3. La regeneración de la ribulosa bis-fosfato (RuBP).-10 de 12 moléculas de G3P convertida en 6 moléculas RuBP.-2 de 12 moléculas de G3P utilizado para sintetizar 1 de glucosa.-Energía ATP utilizado para estas reacciones.


ATP

ADP

NADPH

NADP+

12

12

12

1212

G3PATP

ADP

6

6

6

6 RuBP

6 CO2

12PGA

2 la síntesisde G3P empleaenergía.

Ciclo C3 (Ciclo de Calvin-Benson)

glucosa(u otras moléculas)

3 La síntesis RuBPutiliza energía10 de G3P.

1 la fijaciónde carbono combinael CO2 conRuBP.

4 Dos G3P disponiblespara la síntesis dede glucosa.

Síntesis de la glucosa

• Un ciclo del Ciclo C3 producir dos "sobrantes" las moléculas de G3P

• Dos moléculas de G3P (3 carbonos cada uno) utilizados para el formulario número 1 de la glucosa (6 carbonos)

• La glucosa más adelante se pueden desglosar en la respiración celular o almacenados en las cadenas como el almidón o celulosa


• 7.4 ¿Qué es la relación entre la luz-dependientes y de luz Independiente Reacciones?

Relación entre las reacciones

• La "foto" parte de la fotosíntesis se refiere a la captura de energía de la luz (reacciones de luz dependiente).

• La "síntesis" de parte de la fotosíntesis se refiere a la síntesis de glucosa (reacciones oscuras)

Relación entre las reacciones

• Las reacciones dependientes de luz producir ATP y NADPH que se utiliza para impulsar las reacciones independientes de luz.

• Compañías empobrecido (ADP y NADP +) volver a la luz las reacciones dependientes para la recarga


O2

Energía dela luz solar

cloroplasto

Las reaccionesindependientes dela luz (ciclo C3)tienen lugar en elestroma

Las reaccionesdependientes de la luz se asociancon tilacoides

CO2

NADP+

azúcar

NADPH

ADP

ATP

H2O


• 7,5 Agua, CO2, y la vía C4.-Cuando los estomas están cerrados para conservar el agua, el gran villano Fotorrespiración produce.-Las plantas C4 Reducir Fotorrespiración por medio de una dos etapas del proceso de fijación de carbono.-C3 y C4 y las plantas son cada una adaptada a distintas condiciones ambientales.

Agua, CO2, y la vía C4

• La hoja de ideales:-Ideal deja tener una superficie grande para interceptar la luz solar.-Ideal hojas son muy porosos para permitir la entrada de CO2 del aire

Agua, CO2, y la vía C4

• Agua, CO2, y la vía C4

Cuando los estomas están cerrados

• Cuando están cerca de los estomas, los niveles de reducción de CO2 y aumento de los niveles de O2.

• La fijación de carbono de la enzima combina O2 en lugar de CO2 con RuBP (llamado fotorrespiración)


• Fotorrespiración:-O2 se utiliza como se genera CO2.-No energía celular útiles hechas.-No glucosa producida.-Fotorrespiración es improductivo y despilfarro.


• El clima caliente y seco hace que los estomas están cerradas.

• Aumento de los niveles de oxígeno como los niveles de dióxido de carbono cae dentro de la hoja.

• Fotorrespiración muy común en esas condiciones.

• Las plantas pueden morir por falta de síntesis de glucosa.

Las plantas C4 Reducir Fotorrespiración

• "Plantas C4" tienen cloroplastos en las células de vaina, así como las células del mesófilo:-Células vaina envolvente profunda haces vasculares dentro del mesófilo-Las plantas C3 falta paquete vaina cloroplastos de la célula

Las plantas C4 Reducir Fotorrespiración

• Las plantas C4 utilizar la vía C4.-Dos de carbono vía la etapa de fijación

La vía C4

1. Ultraterrestre con las células del mesófilo contienen fosfoenolpiruvato (PEP) en lugar de RuBP.

2. El dióxido de carbono específico de la enzima vínculos de CO2 con PEP (no afectado por O2 alta).

3. 4 molécula de carbono luego trasladado de las células del mesófilo de vaina ..

La vía C4

4. De CO2 liberado en las células de vaina, la construcción de la concentración de CO2 alto.

5. De CO2 en el paquete vaina de células fijadas por la vía C3 estándar.

6. 3 transbordador regresa molécula de carbono a las células del mesófilo.

Figure 7-12a Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

CO2

Las plantas C3 usan la vía C3

Células devaina del haz

En una planta C3, casi todoslos cloroplastos están en célulasmesófilas

Hay muchafotorrespiraciónen condiciones cálidas,y secas.

Se sintetizapoca Glucosa

rubisco

G3P

CO2

PGA

O2

RuBP

glucosa

dentro del cloroplasto mesófilicoestoma

C3

Ciclo

Figure 7-12b Biology: Life on Earth 8/e ©2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

Dentro del cloroplastomesofílico

dentro del cloroplastoDe la vaina del haz

CO2rubisco

G3P

CO2

PGA

O2

RuBP

glucosa

piruvato

4-carbonomolécula

PEP

CO2

ATP

AMP

Las plantas C4 usan la vía C4

Paquete-vainacélulas

estoma

El CO2 es captado conuna enzima muy específica.

En una planta C4, la células mesófilicasy las de la vaina del haz contienencloroplastos.

Se sintetiza bastante glucosa.

Casi no hayfotorrespiraciónen condicionescálidas y seca

C3

Ciclo

C4

Camino

Condiciones ambientales

• La vía C4 consume más energía que la vía C3.

• Las plantas C4 prosperan cuando la luz es abundante, pero el agua es escasa (los desiertos y los climas calientes).-Ejemplos de plantas C4: maíz, caña de azúcar, sorgo, pasto de cuaresma, algunos cardos,

Condiciones ambientales

• Crecen las plantas C3, donde el agua es abundante, o si los niveles de luz son bajas (frío y húmedo, y los climas nublados).-Ejemplos de plantas C3: la mayoría de los árboles, trigo, avena, arroz, pasto azul de Kentucky

fotosintesis audesirk cap 7

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