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FotosíntesisPHOTO LUZ
SYNTHESIS FORMAR COMPUESTOS
QCA- BIOLOGÍA FORMAR MOLECULAS COMPLEJAS A
PARTIR DE MOLECULAS SIMPLES
Capacidad de las plantas de transformar energía lumínica en energía
química
MOLECULAS INORGÁNICAS H2O Y CO2
MOLECULAS ORGÁNICAS GLUCOSA
6CO2 + 12 H2O + Energía lumínica C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Flujo de energía dentro de un ecosistemaLight energy
ECOSYSTEM
CO2 + H2O
Photosynthesis
in chloroplasts
Cellular respiration
in mitochondria
Organic
molecules+ O2
ATP
powers most cellular work
Heat
energy
FotosíntesisLas cientos de reacciones que tienen lugar durante la
fotosíntesis se pueden dividir en dos grupos:
1. Reacciones dependientes de la luz (FASE LUMÍNICA):
membrana tilacoides
2. Reacciones independientes de la luz (FASE OSCURA):
estroma, los productos de las reacciones de luz son
utilizados para formar enlaces covalentes carbono-carbono
(C-C), de los carbohidratos.
Reacciones fotosintéticas
Reacciones Lumínicas
(dependientes de la luz)
Ocurren en las membranas tilacoidales
Rompen moléculas de agua
Liberan oxígeno
Usan ADP
Producen ATP
Producen NADPH
Usan NADP+
Reacciones Oscuras (independientes de la luz)
(Ciclo de Calvin)
Ocurren en el estroma
Forman azúcar
Utilizan CO2
Usan ATP
Producen ADP
Producen NADP+
Usan NADPH
Los cloroplastos contienen diferentes tipos de
moléculas que aprovechan las diferentes longitudes
de onda de la luz:
Molécula Absorbe Emite
Clorofila Violeta, Azul, Roja Verde
Carotenoides Azul, verde Amarilla, Naranja,
Roja
Ficocianinas Verde y amarilla Azul, Violeta
LIGHT
REACTOR
NADP+
ADP
ATP
NADPH
CALVIN
CYCLE
[CH2O] (sugar)STROMA
(Low H+ concentration)Photosystem II
LIGHT
H2O CO2
Cytochrome
complex
O2
H2OO2
1
1⁄2
2
Photosystem I
Light
THYLAKOID SPACE
(High H+ concentration)
STROMA
(Low H+ concentration)
Thylakoid
membrane
ATP
synthase
PqPc
Fd
NADP+
reductase
NADPH + H+
NADP+ + 2H+
To
Calvin
cycle
ADP
P
ATP
3
H+
2 H++2 H+
2 H+
organización de la membrana tilacoidal
*
*El ATP y el NADPH producidos durante la fase lumínica (fase
exergónica) se disuelven en el estroma para potencializar los
procesos que ocurren en la fase oscura (fase endergónica).
*En la fase oscura se produce glucosa a partir de dióxido de
carbono y agua.
La ruta completa de asimilación del CO2 fue
descrita por Calvin y col.
Posee tres fases:
*Fijación del CO2 (carboxilación de ribulosa
bifosfato)
*Reducción del carbono (con aporte de energia y
poder reductor)
*Regeneración de la Ribulosa bifosfato (requiere
aporte de ATP)
FASE OSCURA
Estroma cloroplasto
1. Atmosfera
(3 CO2)
FIJACIÓN DEL
CARBONO
REDUCCION
REGENERACIÓN
DEL CO2
(C3)
Ocurre en tres fases:1. Fijación del carbono2. Reducción3. Regeneración del CO2
REDUCCION
ACIDO 3
FOSFOGLICERI
CO
GLICERALDEHIDO 3
FOSFATO
RUBISCO
Resumen del Proceso fotosintético
Light reactions:
Ocuure en las membranes de los
tilacoides
Convierte energía solar en energái
química de ATP y NADPH
Rompe H2O y la convierte en O2 para la
atmósfera
Calvin cycle reactions:
ocurre en el estroma
Usa ATP y NADPH para convertir
CO2 en azucar G3P
produce ADP, fosfato inorgánico y
NADP+ en las reacciones lumínicas
O2
CO2H2O
Light
Light reaction Calvin cycle
NADP+
ADP
ATP
NADPH
+ P 1
RuBP 3-Phosphoglycerate
Aminoacid
o
Acid.graso
s
almidón
Sucrose
(export)
G3P
Fotosistema II
Cadena Transportadora
de electrones
Fotosistema I
Cloroplasto
Las reacciones iniciales para la degradación de la glucosa se denominan glucolisis, ypermiten que la glucosa se convierta en dos moléculas de piruvato, con ganancia neta dedos moléculas de ATP.
La respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida enlas moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP
Cuando la glucosa se degrada una proporción significativa de la energía contenida en lamolécula vuelve a empaquetarse en losenlaces fosfato de las moléculas de ATP.
La primera fase en la degradación de la glucosa es la glucólisis que se efectúa en elcitoplasma de la célula.
La segunda fase es larespiración aeróbica, que requiere oxígeno y, en las células eucarióticas, tiene lugar en lasmitocondrias. La respiración aerobica comprende elciclo de Krebs y el transporte de electrones acoplado al proceso de fosforilación oxidativa.
En las células eucariotas estas reacciones tienen lugar dentro de las mitocondrias; en las procariotas se llevan acabo en estructuras respiratorias de la membrana plasmática.
*
En condiciones anaeróbicas,
el proceso de fermentación
transforma al ácido pirúvico
producido por la glucólisis en
etanol o en ácido
láctico.
Ciclo de Krebs
Llamado también ciclo de ácido
cítrico. Es cuando el acetil-coA
entra en una serie de reacciones
y se completa la degradación de
la glucosa.
El acetil-coA se une a un
compuesto de cuatro
carbonos (ácido oxaloacético)
para formar un compuesto de
seis carbonos (ácido cítrico).
En estas reacciones, el ácido
cítrico vuelve a formarse en
ácido oxaloacético.
En algunos puntos se libera
CO2, se genera NADH (o
FADH2, transportador
semejante de hidrógeno) y se
produce ATP. Y el ciclo
empieza de nuevo.
El ciclo de ácido cítrico puede degradar otras sustancias además del acetil-
coA.
Algunas de las sustancias producidas por la degradación de lípidos y
proteínas pueden entrar en las reacciones del ciclo de ácido cítrico, y se
obtiene energía.
El CO2 que se forma en el ciclo de ácido cítrico es un producto de
desperdicio que se elimina.
La cadena de transporte de electrones
Durante cada ciclo de ácido cítrico se libera ATP pero la mayor cantidad de
energía la llevan el NADH y el FADH2, y los electrones que se asociaron
para formar el NADH y el FADH2.
Estos electrones sufren una serie de transferencias entre compuestos
portadores de electrones, que se encuentran en las crestas de las
mitocondrias.
A la serie de portadores de electrones se conoce como la cadena de
transporte de electrones.
Perdida de electrones – Oxidación
Ganancia de electrones – Reducción
Durante las reacciones químicas un átomo puede ceder o recibir electrones,
si los dona, se dice que se oxida; si los gana, se dice que se reduce.
Las sustancias pueden actuar como oxidantes o como reductores. El oxígeno
molecular, por ser muy electronegativo, es un fuerte oxidante, mientras que el
carbono (de baja electronegatividad) es un reductor fuerte.