Fotosintesis

Conversion de la Energía Solar

Que esFotosintesis?

Conversión de la materiainorganica a materiaorgánicagracias a la energia queaporta la luz.

Energia luminosa se transforma en energia qq (ATP)

Adaptaciones de las Plantas

La Hoja

• La hoja es el organoadaptativogeneralmenteaplanadoespecialmenteadaptado para llevara cabo la fotosintesis.

Cloroplastos

• Organulos citoplasmaticosde color verde.

• Se ocupan de la fotosintesis

• Limitados por una envolturade 2 membranasconcentricas

• Contiene vesiculas(tilacoides) organizadorasde pigmentos y demasmoleculas como la clorofila

Pigmentos Fotosinteticos

Clorofila

• Pigmentos color verde

• Permite a las plantasabsorber energia a través de la luz

• Ubicado en lasmembranas de los tilacoides

• Asociada a proteinas y otros pigmentosformando fotosistemas

Carotenoides• Coloracion desde

amarillo palido –anaranjado a rojooscuro

• En la fotosintesisapoyan en la transferencia de energia

• Pueden encontrarse en tomates, zanahorias, salmon, langostas entre otros.

Xantofilas

• Colores amarillentos, anaranjados y parduzcos

• Mas estable que la clorofila

Luz y Excitacion Atomica

• Sol emite amplioespectro de radiaciónelectromagnetica

• Fotones: paquetesindividuales de energia.Los de longitudlarga menos energia, los de larga mas energeticos.

Luz y Excitación Atómica• La puede ser :

– Absorbida: calienteobjetos o interviene en procesos como la fotosintesis.

– Reflejada o Transmitida: es la que le da a los objetos su color.

• La luz puede provocar el desplazamiento de electrones a niveles de energia superiores

Estado Basal y Estado Excitado

• Basal: Estado mas bajo de energia de un atomo.

• Cuando se suministraenergia a ese electrón pasaa un nivel mas elevado= ESTADO EXCITADO

• Al bajar nivel liberar energiao puede perderse para seraceptado por agenteoxidante.

Fotosistemas• Complejos

especializados de moleculas de clorofila, pigmentos accesorios y moleculastransportadoras de electrones.

• Fotosistema I: clorofilaa llamada P700, genera NADPH

• Fotosistema II: clorofilaa P680, genera ATP

Fotosistemas

• Centro de Reacción: 300 moleculas de clorofilaintegran el complejo de produccion de luz.

• Molecula antena: pigmentos queabsorben luz, la colectan y transfieren al centro de reacción.

Fotosistemas• Centro de reaccion recibe la

energia de las moleculasantena.

• Electron excitado deja la clorofila y salta de un transportador a otro liberandoenergia en el proceso.

• Energia se utiliza para sintesisde ATP a partir de ADP o NADPH

• Fotofosforilación: energialuminosa agregar grupofosfato al ADP para pasar a ATP

Reacciones Luminosas

• Fase clara o reaccion de Hill

• Primera etapa convierteenergia luminica a quimica

• Solo puede llevarse a cabo en altaluminosidad natural o artificial

Reacciones Luminosas• Energia se trasmite a los

electrones externos de la molecula

• Se incorporan a la cadenade transporte de electrones

• Energia adicional usadapara sintesis de ATP y NADPH (ciclo de Calvin donde se producen los azucares)

• Electrones cedidos son repuestos por oxidacion de H20, liberando el oxigeno

Fotofosforilacion Ciclica• Formacion de moleculas de ATP

por medio de la luz.

• Cloroplastos capturan la energiasolar para luego transformarla a energia quimica y almacenarla en el ATP.

• En este proceso solo participa el fotosistema I.

• Se le dice ciclica dado que los electrons excitados vuelven a susitio original.

• En este proceso no ocurre la fotolisis por lo que no se forma NADPH ni hay liberacion de oxigeno.

Fotofosforilacion Aciclica

• Es la formacion de ATP usandofuente externa de electrones.

• Este proceso usa ambos fotosistemas en el cual el Fotosistema II (P680) genera ATP.

• Fotosistema I (P700) genera NADPH

• En el fotosistema II ocurre la fotolisis del agua produciendooxigeno atmosferico. Este proceso le permite recuperar los electrones perdidos en el proceso

Reacciones Independientes de la Luz o Fase Oscura

• Ocurre en la matriz o estroma de los cloroplastos

• ATP y NADPH se usapara sintetizar materiaorganica

• No requiere de la luzpara concretarse

• Esta sintesis conocidacomo ciclo de Calvin

Reacciones Independientes de la Luz

• La mayoria de las plantas son C3 dado queel principal producto de la fijacion del CO2 es el PGA (Fosfoglicerato)

• Por cada 3 moleculas de CO2 en el ciclo se forma una triosa (PGAL) fosfogliceraldehido.

• Para fijar 3 moleculas de CO2 se requieren9 ATP y 6 NADPH.

• Para que inicie el ciclo se necesitan 3 CO2 y 3 Ribulosa Fosfato.

• De las 6 moleculas de PGAL resultants 5 son utilizadas para formar 3 moleculas de Ribulosa Fosfato, la restante va al procesode formacion de Carbohidratos y otroscompuestos organicos.

• Cada molecula de PGAL es la mitad de unahexosa.

Ciclo de Calvin

Plantas de la Via C4

• Propio de las plantastropicales.

• Se llama asi por el numero de carbonosdel primer compuesto.

• Tienen un mayor rendimientofotosintetico

Via C4

• Se usa de base un compuesto de 3 carbonos(fosfoenolpiruvato)

• Con la incorporacion de CO2 forma Oxaloacetato

• Reduccion del compuesto con ayudadel NADPH para formarMalato.

Via C4• Malato se oxida por el

NADP y se descarboxila(pierde carbono) y lo libera como CO2 que se una con RBP y entra al ciclo de Calvin.

• El compuesto sobrantedel paso anterior esfosforilado 2 veces porel ATP y forma fosfoenolpiruvato y vuelve al ciclo.

Plantas de la Via C4

• Proceso descubierto en la pina, perotambien se puede encontrar en la cana, sorgo, maiz y las gramas.

• Se vio que el primer carbohidratoformado en la fotosintesis es el acidomalico y aspartico (4C).

• Estas plantas utilizan el Ciclo de Calvin para producir CHO incorporando CO2 al compuesto de 3C Fosfoenolpiruvato.

• La ventaja delas C4 es la presencia de fosfoenolpiruvato que es mas afin al CO2 lo cual causa un mayor rendimiento fotosintetico de la planta.

Proposito de la Via C4

• Simplemente aumentar la concentracion del CO2 dentro de las celulas de 10 a 60 veces en comparacion con la via C3.

• Via C4 usa mas ATP

• Pierden menos agua

• Mayores niveles de crecimiento

• Pueden soportar mas luz

Diferencias entre la Via C3 y C4

Plantas C3

• La carboxilacion ocurre a nivel de ribulosa difosfato.

• Fijan CO2 en un compuesto de 3C fosfoglicerato (PGA).

• Ciclo de Calvin ocurre en estroma

• Se invierten 3 mol de ATP y 2 molde NADPH por cada mol de CO2 convertido a CHO.

• Para sintetizar una glucosa se consumen 18ATP + 12 NADPH + 6 CO2

Plantas C4

• La carboxilacion ocurre a nivel de fosfoenol piruvato

• Fijan CO2 en un compuesto de 4C Oxaloacetato

• La Via C4 ocurre en las celulas del mesofilo y el Ciclo de Calvin en las celulasde la vaina de la hoja.

• Pierden menos agua durante la transpiracion y tiene niveles mayores de fotosintesis y crecimiento.

• No se saturan con intesidades altas de la luz.

• Invierten 5 mol de ATP y 2 mol de NADPH por cada mol de CO2 convertido a CHO.

• Para sintetizar una glucose se consumen30 ATP + 12 NADPH + 6 CO2

Factores que Modifican la Fotosintesis

• Concentración de CO2: a mayor concentracionde CO2 y aumento de luz mayor tasafotosintetica

• Temperatura: Minimo0⁰C , optimo 26-30 ⁰C y maximo 50 ⁰C

Factores que Modifican la Fotosintesis

• Intensidad de la Luz: permite la sintesis de clorofila o clorosis. Al aumentar la luz aumenta la sintesis hasta llegar al umbral, el cual al pasarlomas bien se destruye mas rapido al clorofila.

• Factores edaficos: deficiencia de nutrientes en el suelo puede limitar la cantidad de clorofila.

Quimiosintesis

• Sintesis de CHO o nutrientes a partir de Energia quimica en vezde luminica.

• Dentro de los micro organismos autotrofos:

– Fotoautotrofos: energiade la energia solar

– Quimioautotrofos: a partir de la oxidacion de materiales inorgánicos.

Bacterias Quimioautotrofas• Se dividen en base al

element que oxidan.

• Bacterias Nitrificantes: oxidan el amonio (NH4) y lo convierten a nitratos (NO3). Ejem: Nitrosomas y Nitrobacter

• Estas ultimas solo requierensustancias inorganicas para vivir, oxidando ammonia y nitritos lo que enriquece el suelo con nitratos.

Bacterias Quimioautotrofas

• Bacterias Sulfurosas: oxidant azufres para convertirlos a sulfato. Otras de este grupopueden usar los sulfatos de material en descomposicion

• Bacterias Ferrosas: oxidant ferrosos parcialmente oxidadospara la sintesis de azucar. Hacenpossible la asimilacion del N porplantas y animalesse convierte al NH2 de los aminoacidos y luego a proteinas.