FOTOSÍNTESIS

Concepto e importancia de la fotosíntesis.

Esta es realizada por los autótrofos, fabrican su propio alimento a partir de materia prima inorgánica (plantas, algas azules

verdosas y algunas bacterias); que son capaces de transformar la energía solar en energía química almacenada mediante el proceso de

fotosíntesis. Produciendo en un año mas de 200 millones de toneladas de nutrientes.

Algunas bacterias son autótrofas Quimiosintéticos fabricando nutrientes mediante la oxidación de sustancias inorgánicas simples

azufre y amoniaco también algunos no requieren de luz pero la mayor parte son autótrofos Quimiosintéticos. Utilizando la luz para

fabricar compuestos orgánicos a partir de dióxido de carbono y H2O.

La mayor parte de la vida del planeta depende de la fotosíntesis.

Desarrollo histórico

El nombre de algunos historiadores con respecto al proceso de fotosíntesis son:

Van Helmont (1648)

Joseph Priestley (1772)

Jan Ingenhousz (1778)

Hace 140 años; el proceso se expresa del siguiente modo: Dióxido de Carbono, Agua, Energía Luminosa, dan el resultado de oxigeno y

sustancias orgánicas.

Cloroplastos: Sitio en la planta donde se produce el proceso de la fotosíntesis.

Clorofila: No presenta distribución uniforme en la célula, sino esta confinada a pequeñas organelas llamadas cloroplastos. Se puede

observar que los cloroplastos al igual que las mitocondrias poseen membrana interna y una externa. La membrana interna encierra una

zona llena de líquido llamada estroma. Mayor enzima que no requieren de luz

Reacciones que dependen de luz (Reacción de Hill)

La energía solar es captada por la planta por los transportadores de energía (ATP), y los transportadores de electrones (NADPH).

Eventos Luminosos.

Luz captada (pigmentos en los cloroplastos) según el pigmentos así será la longitud de onda que absorba (Luz roja, verde,

amarilla, azul, naranja).

Las reacciones se dan en cúmulos de moléculas llamados: FOTOSISTEMAS.

Cada Tilacoide posee varias copias de (Fotosistemas I y II). Cada uno consta de dos aportes principales:

a) Complejo producción de luz.

b) Sistema de transportación de electrones.

Centro de Reacción:

Energía que se encuentra en una clorofila específica y no en la cadena de transporte.

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Fotosistema II: (P680) El fotón pasa de molécula a molécula hasta llegar al centro de reacción, donde se produce NADPH.

Fotosistema I: (P700) Los electrones fluyen del Fotosistema II, utilizando el sistema de transporte, en el cual se produce, (ATP).

El Fotosistema II, pasa los electrones al Fotosistema I, para que éstos electrones no se gasten el Fotosistema II, los adquiere

de la fotólisis del agua (Rompimiento del agua por acción de la luz, en el oxígeno y los hidrógenos, además 2 electrones por cada dos

fotones).

Al ocurrir la fotólisis del agua se unen los oxígenos que sobran de cada molécula formando oxígeno atmosférico (O 2), El cual

es liberado por la planta por los poros del envés de la hoja llamados: Estomas. (Los cuales se forman por dos células (oclusivas) que

forman un anillo contráctil por el cual sale el oxígeno y entra el dióxido de carbono (intercambio gaseoso).

Tilacoides:

* Forma conjunta de sacos discoidales aplanado e Interconectadas.

* Se ubican en el 3 sistema de membrana de la membrana interna del cloroplasto

Fase luminosa (reacciones dependientes de la luz)

En las reacciones luminosas se utiliza la energía solar para producir ATP y reducir (ganar Hidrógeno) las moléculas de NADP aceptoras

de hidrógeno.

Parte de la energía capturada es temporalmente almacenada en ambos compuestos.

Importancia de la luz

Como los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz es conveniente discutir la naturaleza de esta y la forma en que

permite que la fotosíntesis se lleve a cabo.

En las reacciones luminosas existen dos vías para el flujo de electrones la fotofosforilación cíclica y acíclica.

Fotofosforilación cíclica

Es la ruta más simple solo participa el fotosistema I, la ruta es cíclica por que los e- excitados originales en las moléculas de clorofila

P700 en el centro de las reacciones al final regresan a su sitio original de partida. Los e- excitados son transferidos a lo largo de una

cadena de transporte en la membrana tilacoidal al pasar de un aceptor a otro los electrones pierden energía parte de esta se emplea en

el bombeo de iones de H. la energía del gradiente protónico se utiliza para formar ATP este proceso forma una molécula de ATP por

cada 2 e- que entra en el ciclo.

Fotofosforilación no cíclica (Acíclica)

Es la más utilizada se utiliza ambos sistemas y el flujo de e- de las moléculas de agua a las de NADP es unidireccional. Por cada e-

utilizado se produce 2 moléculas de ATP y 1 NADPH. El proceso también se inicia con la excitación de la molécula P700 que produce la

transferencia de 2 e- a un aceptor primario luego a la ferredoxina que transfiere los e- de aceptor de e- NADP, cuando el NADP oxidado

posee carga +. Al aceptar electrones estos se unen a los protones y forman hidrógeno por lo que la forma reducida del NADP es NADPH

Al igual que el Fotosistema I al Fotosistema II es activado por un fotón este activado dona dos electrones a un aceptor primario estos

electrones pasan de un aceptor a otro. En una molécula aceptora estos van perdiendo energía, parte de esta se utilizan para establecer

un gradiente protónico que permite la síntesis de ATP. Al final los electrones del fotosistema II son donados al fotosistema I.

Para entonces sea sintetizado ATP, se han transferidos los electrones al NADP y han ingresado a la molécula P 700. Sin embargo a la

molécula de P 680 le hacen faltan electrones estos son remplazados por electrones de una molécula de agua (Fotólisis). Cuando una

molécula P 680 absorbe energía solar, adquiere carga + y ejerce una fuerza de atracción sobre los electrones de la molécula de agua.

El agua mediante un proceso llamado fotólisis se rompe y da lugar a electrones, protones y oxígeno. Los electrones son donados a la

molécula P 680, los protones se transfieren al NADP convirtiéndolo en NADPH + H, el oxígeno se libera en la atmósfera.

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Fase oscura:

Comprende reacciones donde el dióxido de carbono es reducido por átomos de hidrogeno para formar azúcar (Glucosa) (C 6H12O6). Se

puede realizar en la oscuridad. La primera parte la fase oscura comprende la aparición del dióxido de carbono (CO 2), 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)

Cuadro resumen:

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Ilustraciones de la fotofosforilación cíclica o fotosistema I:

Se da en la fase luminosa y se produce ATP (1 molécula de ATP, por cada 2e-).

Es un ciclo de electrones

Solo actúa una clorofila la P700 o clorofila A

Se le llama clorofila P700, porque solo absorbe longitudes de onda de 700nm.

Ilustración de la fotofosforilación Acíclica (Fotosistema I y Fotosistema II)

Se produce NADPH2 (1 molécula por cada e-).

Se produce ATP (2 moléculas por cada e-).

Hay pérdida de electrones

Se usan los electrones de la fotólisis del agua

Actúa tanto la clorofila A como la B

A la clorofila P680 o clorofila B, absorbe longitudes de onda de 680 nm.

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M.Sc. Jac Mix 2009

Organela donde se da el proceso de fotosíntesis y sus partes (Cloroplasto):

Figura 1

Figura 2

Figuras 3 y 4

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Figura 5 y 6

QUIMIOSÍNTESIS

Ciertas bacterias elaboran carbohidratos a partir de sustancias inorgánicas, sin ser necesaria la energía lumínica.

Transforman el ácido sulfhídrico (H2S), del barro en carbohidrato.

Fórmula general

2H2S + O2 2S + 2H2O + Energía

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