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Las reacciones anabólicas son reacciones de síntesis. Estas reacciones requieren energía para producirse. Se distinguen dos grandes grupos de procesos.

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2 Las reacciones anabólicas son reacciones de síntesis. Estas reacciones requieren energía para producirse. Se distinguen dos grandes grupos de procesos anabólicos: – Procesos que permiten la obtención de moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas (organismos autótrofos). – Procesos que permiten la síntesis de moléculas orgánicas a partir de otras también orgánicas (organismos autótrofos y heterótrofos)

3 La célula lleva a cabo numerosos procesos anabólicos: – Gluconeogénesis: proceso de síntesis de glucosa a partir de otras moléculas. Citosol. – Glucogenosíntesis: proceso de síntesis de glucógeno a partir de glucosa 6-P. Citosol – Lipogénesis (Biosíntesis de ácidos grasos): proceso de síntesis de ácidos grasos a partir de acetil- CoA (procedente del catabolismo de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos). Citosol – Biosíntesis de aminoácidos: síntesis de aminoácis no esenciales. Citosol.

4 Clasificación de los organismos en función de la forma de nutrición

5 Compartimento: citosol Todos los seres vivos sintetizan polisacáridos a partir de monosacáridos. – Almidón y celulosa (vegetales) – Glucógeno (animales) Las plantas obtienen los monosacáridos por medio de la fotosíntesis. Los animales los consiguen del medio externo por medio del alimento o de la transformación de otras moléculas. Biosíntesis de polisacáridos

6 Para que las reacciones de polimerización tengan lugar es necesario que la glucosa esté activada. La glucosa se activa por unión al GTP, formando UDP-glucosa que las hace más reactivas, lo que favorece la polimerización.

7 Compartimentos: citosol, matriz mitocodrial. Cuando la célula necesita glucosa y no posee reservas de glucógeno, puede sintetizarla a partir de otros intermediarios metabólicos. Es una ruta inversa a la glucolisis (en un tramo), pero las enzimas participantes son distintas, por lo que se pueden regular los procesos de forma independiente. La síntesis de glucosa es costosa, a nivel energético para la célula, ya que se consumen 6 ATP Biosíntesis de glucosa. GLUCONEOGÉNESIS

8 La primera parte de las reacciones tienen lugar en la matriz mitocondrial, la segunda parte en el citosol. 1.Cada molécula de ácido pirúvico se une a 1 molécula de CO 2, formando ácido oxalacético (intermediario del ciclo de Krebs). Se produce gasto de 2 ATP 2.El ácido oxalacético se reduce formando ácido málico. Se produce NADH. El ácido málico es transportado al citosol 3.El ácido málico se oxida dando lugar de nuevo a ácido oxalacético. Se produce NAD+ 4.El ácido oxalacético se transforma en una molécula de ácido fosfoenolpirúvico. Se libera una molécula de CO 2.. El fosfato es cedido por una molécula de GTP. 5.El resto de los pasos son inversos a la glucolisis Reacciones de la gluconeogénesis

9 Ruta anabólica. gluconeogénesis Ruta anabólica. gluconeogénesis

10 Ruta anabólica de síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Ácido láctico Aminoácidos Metabolitos del ciclo de Krebs Tiene lugar en el hígado y riñones Gluconeogénesis GLUCOSA gluconeogénesis Metabolitos del ciclo de Krebs Aminoácidos Ácido Láctico

11 El acetil CoA es el precursor de los ácidos grasos. El acetil CoA se produce en la matriz mitocondrial y sale al citoplasma donde tienen lugar las reacciones de condensación, deshidratación y reducción que conducen a la síntesis de ácidos grasos. El complejo ácido graso sintetasa es quien hace posible todo este proceso. Biosíntesis de ácidos grasos. LIPOGÉNESIS

12 Los triacilglicéridos se forman por esterificación de 3 moléculas de ácidos grasos con 1 molécula de glicerina. Para que se produzca la esterificación ambos componentes tienen que estar activados. – Los ácidos grasos se activan uniéndose al acetil CoA. – La glicerina se activa uniéndose a un grupo fosfato. Biosíntesis de triacilglícéridos

13 Síntesis de aminoácidos Compartimento: citosol Los aminoácidos son necesarios para la formación de proteínas Sólo los autótrofos son capaces de sintetizar todos los aminoácidos El resto de organismos pueden sintetizar algunos y el resto (aminoácidos esenciales) los tienen que tomar en la dieta. El nitrógeno necesario procede de la fijación de N 2 atmosférico (bacterias fijadoras de nitrogeno) o de la asimilación de nitritos, nitratos o amoniaco por las plantas. Nitratos Amonio Acido glutámico Nitritos Reducción Incorporación de α-cetoglutárico

14 En la biosíntesis de aminoácidos intervienen dos procesos fundamentales: – Síntesis del esqueleto carbonado a partir de precursores metabólicos. – Incorporación del grupo amino a través de reacciones de transaminación. Los aminoácidos suelen agruparse en familias según el precursor del que parte la biosíntesis de su esqueleto carbonado. Una vez se han sintetizado los aminoácidos. Estos forman proteínas a partir de las ordenes dictadas en el ARNm

15 Las bases púricas y pirimidínicas (presentes en los ácidos nucleicos y algunos nucleótidos no nucleicos y algunas vitaminas) se obtienen por dos vías: – Síntesis a partir de precursores metabólicos (proceso muy complejo) – A través de la recuperación de bases nitrogenadas liberadas en el catabolismo de los ácidos nucleicos. Síntesis de bases nitrogenadas

16 Fotosíntesis Transforma la energía de la luz en energía química, almacenándola en forma de ATP y NADPH y utilizándola para la biosíntesis de moléculas orgánicas. Se lleva a cabo en el cloroplasto. Del proceso fotosintético se obtiene materia y energía. La biomasa obtenida se pone a disposición del resto de los eslabones de las redes tróficas. Productores primarios Transforma la energía de la luz en energía química, almacenándola en forma de ATP y NADPH y utilizándola para la biosíntesis de moléculas orgánicas. Se lleva a cabo en el cloroplasto. Del proceso fotosintético se obtiene materia y energía. La biomasa obtenida se pone a disposición del resto de los eslabones de las redes tróficas. Productores primarios

17 Hay dos tipos de fotosíntesis – Fotosíntesis oxigénica: la llevan a cabo las plantas y las cianobacterias. Libera oxígeno como producto final. Este oxígeno procede de la fotolisis del agua, que actúa como donador de electrones. – Fotosíntesis anoxigénica: la llevan a cabo las bacterias fotosintéticas. No desprende oxígeno, ya que no utiliza el agua como donador de electrones. Tipos de fotosíntesis

18 La fotosíntesis consta de dos procesos o fases: – Fase luminosa o fotoquímica (membranas de los tilacoides). – Fase oscura o biosintética (estroma del cloroplasto)

19 Generalidades de la fotosíntesis Tiene dos fases Fase luminosa Fase oscura Membrana de los tilacoides NADP+ NADPH Fotofosforilación (ATP) Membrana de los tilacoides NADP+ NADPH Fotofosforilación (ATP) Estroma Fijación del CO2 Obtención de biomoléculas Gasto de ATP y NADPH Estroma Fijación del CO2 Obtención de biomoléculas Gasto de ATP y NADPH

20 Fase luminosa

21 Ocurren en las membranas de los tilacoides: 1.La clorofila y otras moléculas de pigmento absorben la energía de luz. 2.Aumenta la energía de los electrones en las moléculas de los pigmentos activándolos (nivel de energía más alto). 3.Los electrones regresan a un nivel de energía más bajo al pasar por una cadena de transporte de electrones, en forma muy parecida a lo que ocurre en la respiración celular. 4.En el proceso de liberación de energía de los electrones, se produce ATP y poder reductor que se utiliza en las reacciones de la fase oscura.

22 Membranas de los tilacoides. Son reacciones dependientes de la luz En estas reacciones las moléculas fotorreceptoras captan la luz (energía luminosa) y la transforman en energía química (ATP, NADPH). En la fase luminosa ocurren tres procesos íntimamente relacionados: – Captación de energía luminosa – Transporte electrónico dependiente de la luz – Síntesis de ATP o fotofosforilación Fase luminosa o fotoquímica

23 Los fotosistemas son las unidades estructurales de la membrana tilacoidal en las que se produce la captación de energía luminosa y la liberación de electrones de alta energía. Existen dos fotosistemas: – Fotosistema I (PS700) – Fotosistema II (PS 680) Un fotosistema está formado por: – Complejo antena – Centro de reacción fotoquímico – Dador y aceptor de electrones. 1.- Captación de energía luminosa

24 Formado por cientos de moléculas de clorofila y pigmentos accesorios (carotenoides). Están unidas a proteínas de la membrana tilacoidal. Cada molécula absorbe la luz de una determinada longitud de onda. La energía captada es transferida al centro de reacción fotoquímico Complejo antena

25 Situado en una proteína transmembrana de la membrana tilacoidal Tiene dos moléculas especiales de clorofila que recogen la energía que les suministra el complejo antena. Esta energía sirve para impulsar los electrones hacia la cadena de transporte electrónico. Centro de reacción fotoquímico

26 Son distintos en cada fotosistema El aceptor de electrones se encarga de aceptar el electrón de alta energía procedente del centro de reacción. El dador de electrones es el que cede un electrón para ocupar el hueco en la molécula de clorofila Dador y aceptor de electrones

27 Cuando una molécula de clorofila absorbe un fotón, pasa a un estado inestable de mayor energía, denominado estado excitado, en el que un electrón periférico se desplaza hacia una posición más externa. Si este electrón pasa a otra molécula (fotooxidación), la energía se habrá transmitido y la molécula de clorofila permanecerá excitada. Para volver a su estado fundamental deberá recibir otro electrón que ocupe el hueco dejado por el primero

28 Pigmentos fotosintéticos Clorofilas Clorofila a (E. luminosa a E. química) Clorofila b (plantas) Clorofila C (diatomeas y protozoos) CarotenosXantofilasFicobilinas En algas rojas (eucariotas ) y algas verde-azuladas (procariotas)

29 Clorofila Dos regiones: 1.Anillo de porfirina con Mg 2.Fitol (lípido isoprenoide: favorece la unión de la clorofila a los fosfolípidos y a las partes hidrofóbicas de las proteínas de la membrana tilacoidal) Hay dos tipos principales de clorofila (a y b) que absorben la luz del espectro azul-roja Los dobles enlaces facilitan el transporte de electrones. La absorción de luz provoca la redistribución electrónica y la pérdida de un electrón hacia otra molécula (un aceptor de electrones )

30 Carotenos y xantofilas. Se encuentran en todos los organismos fotosintéticos. Absorben la luz en la región verde-azul del espectro. Ayudan a eliminar el exceso de energía que acumulan la clorofila protegiéndolas de los procesos de oxidación Carotenoides

31 Ficocianina, ficoeritrina Algas y bacterias Absorben la luz de la zona media del espectro Ficobilinas

32 La clorofila y los pigmentos accesorios absorben luz de distintas longitudes de onda.

33 No toda esa luz es útil para la planta. En general la clorofila se especializa en absorber las longitudes de ondas que forman el azul y el rojo. El resto es transmitida y reflejada.

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35 Hay dos tipos de fotosistemas: 1.Fotosistema I (PS I) 2.Fotosistema II (PS II) Hay dos tipos de fotosistemas: 1.Fotosistema I (PS I) 2.Fotosistema II (PS II)

36 La clorofila esta en el interior de los cloroplastos, en unas membranas especializadas, los tilacoides, junto a otros pigmentos. Los tilacoides, normalmente, presentan un aspecto de sacos o vesículas aplanadas.

37 Fotosistemas Aceptor y dador de electrones Centro de reacción fotoquímico Complejo antena

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39 En plantas verdes y cianobacterias hay dos tipos de fotosistemas. – Fotosistema I (P700) – Fotosistema II (P680) Ambos llevan a cabo la fotosíntesis oxigénica Están conectados por una cadena de transporte electrónico. En bacterias fotosintéticas tienen un fotosistema y realizan la fotosíntesis anoxigénica. Tipos de Fotosistemas

40 Se localiza a lo largo de toda la membrana tilacoidal. El centro de reacción fotoquímico posee dos moléculas de clorofila (P700), su máxima absorción la tienen a una longitud de onda de 700 nm. La clorofila del centro de reacción (P700) cede su electrón a un aceptor primario (molécula de clorofila A 0 y el hueco electrónico es ocupado por un electrón procedente de un transportador de la cadena de transporte (plastocianina) Fotosistema I

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42 Se localiza en las zonas donde las membranas tilacoidales se apilan para formar grana Las dos moléculas del centro de reacción fotoquímico se denominan P680. El centro de reacción P680 cede su electrón al aceptor primario que es la Feofitina y el hueco electrónico es rellenado por un electrón que procede del dador de electrones que es el agua. En el fotosistema II se produce la fotolisis del agua, en la que se produce la ruptura de la molécula de agua y se libera oxígeno. Fotosistema II

43 Relación entre ambos fotosistemas

44 Los electrones cedidos por el centro de reacción al aceptor primario de electrones descienden por una cadena de transporte de electrones situada en la membrana tilacoidal, hasta un aceptor final de electrones. – Cuando el aceptor final de electrones es el NADP+, el flujo de electrones se denomina flujo electrónico abierto. – Cuando el aceptor final de electrones es el propio centro de reacción del fotosistema, el flujo se denomina flujo electrónico cíclico. 2.- Transporte electrónico dependiente de la luz

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46 La llegada de un fotón al fotosistema II induce la liberación de un electrón rico en energía de su centro de reacción (P680). Este electrón pasa a la cadena de transporte de electrones de la membrana tilacoidal: feofitina-plastoquinona- citocromo B6-f-plastocianina, hasta llegar al fotosistema I. Los huecos electrónicos dejados en el fotosistema II se cubren con los electrones procedentes de la fotolisis del agua (ruptura de la molécula de agua por acción de la luz, que se produce también en el fotosistema II). De la reacción de fotolisis se generan electrones para reponer en el fotosistema II y se desprende oxígeno (fotosíntesis oxigénica). La captación de un fotón por el fotosistema I permite que su centro de reacción P700 libere un electrón de alta energía, que pasa por otra cadena de transporte formada por Clorofila A0-filoquinona-ferredoxina-sistema ferredoxina-NADP reductasa, hasta llegar al NADP+ que pasa a NADPH. El flujo de electrones a lo largo de la cadena de transporte provoca un bombeo de protones entre la membrana tilacoidal, generando un gradiente quimiosmótico que servirá para la síntesis de ATP. Flujo electrónico abierto, acíclico (esquema en Z)

47 Fot.IIP680Fot.IIP680 2e - H2OH2O H2OH2O Potencial Redox 2H + 2e - Luz Fot.II P680 * Fot.II Feof. PQ Cit 2 Fotones de luz PC. Fot.IP700Fot.IP700 2 Fotones de luz H+ NADP reductasa Fdx Fot.IP700*Fot.IP700* NADP+ NADPH 2e - 1/2 O 2

48 Relación entre ambos fotosistemas

49 Se produce cuando se requiere ATP pero no poder reductor. (se cubren las necesidades energéticas). Solo participa el fotosistema I (P700) La clorofila del centro de reacción del fotosistema I es excitada por la luz y cede los electrones de alta energía a la cadena de transporte, que tras recorrerla vuelven de nuevo al fotosistema I (la clorofila del centro de reacción actúa de dador y aceptor de electrones ) Flujo electrónico cíclico

50 Sólo interviene el fotosistema I. No se reduce el NADP No se rompe el H 2 O: no se libera O 2. Sí se sintetiza ATP. Fotofosforilación cíclica

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54 Membrana tilacoidal 3.- Síntesis de ATP o Fotofosforilación El ATP se genera de manera similar al proceso de formación en las mitocondrias. Estroma Lumen tilacoidal H+ ATP ADP + Pi Existen complejos ATP sintetasas semenjantes a los de las mitocondrias. El flujo de H+ por el complejo enzimatico sirve para catalizar la formación de ATP

55 Generalidades de la fotosíntesis Tiene dos fases Fase luminosa Fase oscura Membrana de los tilacoides NADP+ NADPH Fotofosforilación (ATP) Membrana de los tilacoides NADP+ NADPH Fotofosforilación (ATP) Estroma Fijación del CO2 Obtención de biomoléculas Gasto de ATP y NADPH Estroma Fijación del CO2 Obtención de biomoléculas Gasto de ATP y NADPH

56 Fase oscura

57 Compartimento: estroma del cloroplasto Reacciones que no son dependientes de la luz El ATP y NADPH producidos en la fase luminosa son utilizados para reducir compuestos inorgánicos. La reducción del CO2 sigue una ruta cíclica denominada ciclo de Calvin o ciclo de las pentosas. Fase oscura

58 Fase oscura: Ciclo de Calvin El proceso de conoce también como vía C3 Supone la reducción del carbono del CO 2 para formar glucosa.. Se producen una serie de reacciones: Fijación del CO 2 Fosforilación del ácido 3.fosfoglicérico Reducción del ácido 1,3 difosfoglicérico. Regeneración de rubulosa 1,5 difosfato.

59 Fijación del CO 2 Incorporación del átomo de carbono del CO 2 a la ribulosa 1,5 difosfato. Esta reacción está catalizada por la RUBISCO (ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa). Se producen 2 moléculas de ácido 3- fosfoglicérico Fase oscura: Ciclo de Calvin

60 Fosforilación del ácido 3 difosfoglicérico. Se utiliza 1 molécula de ATP. Se forma ácido 1,3 difosfoglicérico. Fase oscura: Ciclo de Calvin

61 Reducción del ácido 1,3 difosfoglicérico. Se utiliza 1 molécula de NADPH. Se forma gliceraldehído 3 fosfato. Fase oscura: Ciclo de Calvin

62 Regeneración de ribulosa 1,5 difosfato. El gliceraldehído 3, fosfato se transforma en ribulosa 5, fosfato La ribulosa 5, fosfato se fosforila gracias al ATP y forma ribulosa 1,5 difosfato, regenerándose en el ciclo. Fase oscura: Ciclo de Calvin

63 RUBISCO RuBisCO es la forma abreviada con que se designa a la ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa oxigenasa. Cataliza dos procesos opuestos: 1.La fijación del CO2 (carboxilasa). 2.La fotorrespiración, en la que actúa como oxigenasa del mismo sustrato. Es un enzima compuesto de 8 subunidades. Sólo fija 3 moléculas de CO2 por segundo (muy lenta comparada con otras enzimas). Por esto es tan abundante en los cloroplastos y puede alcanzar el 15% de sus proteínas, y de hecho, es la proteína más abundante en la biosfera.

64 Balance energético Para formar 1 molécula de glucosa (6C) se necesitan fijar 6 CO 2 y gastar 18 ATP y 12 NADPH (formados previamente en la fase luminosa)

65 Fotorrespiración Es la actuación de la Rubisco como oxigenasa. Se produce cuando la [CO 2 ] es baja y la de [O 2 ] alta. Produce la rotura de la ribulosa (por oxigenación) en dos moléculas de 2 y 3 carbonos. Finalmente se desprende CO 2 y H2O Este proceso ocurre durante el día, captura O 2 y desprende CO 2. Es un proceso donde la energía se pierde, y no se produce ni ATP ni NADH. Se desconoce su finalidad pero puede estar relacionada con la protección de la membrana tilacoidal de la fotooxidación, que sería irreversible para el cloroplasto.

66 Tomado de

67 Las condiciones que conducen a la fotorrespiración son bastante comunes. El CO 2 no siempre se encuentra disponible para las células fotosintéticas de la planta. Entra en la hoja por los estomas, que se abren y se cierran, dependiendo, entre otros factores de la cantidad de agua. Cuando la planta está sometida a unas condiciones calurosas y secas, debe cerrar sus estomas para evitar la pérdida de agua. Esto provoca también una disminución del CO 2 y permite que el oxígeno producido en la fotosíntesis se acumule. También, cuando las plantas crecen muy juntas y el aire está muy calmado, el intercambio de gases entre el aire que rodea la hoja y la atmósfera global puede ser muy reducido. En estas condiciones, el aire cercano a las hojas de la planta activa tendrá concentraciones de CO 2 demasiado pequeñas para sus actividades fotosintéticas. Incluso si los estomas están abiertos, el gradiente de concentración entre el exterior de la hoja y el interior será tan poco importante, que muy poco CO 2 se podrá difundir hacia la hoja. La combinación de concentraciones bajas de CO 2 y altas concentraciones de oxígeno conduce a la fotorrespiración.

68 Las plantas C 4 están adaptadas a ambientes secos y cálidos. Estas plantas han adoptado una anatomía especial para evitar la fotorrespiración. Las plantas C 4 presentan una anatomía foliar peculiar, conocida como anatomía de tipo Kranz o en corona. Captan el CO2 durante la noche, que es cuando se produce menores pérdidas de agua. El CO2 es almacenado como ácido málico (molécula que se incorpora al ciclo de Calvin). Las células del mesófilo son las que fijan CO2, mientras que las células envolventes del haz son las que llevan a cabo el ciclo de Calvin. Las plantas C 4

69 Vía C4 1.Es un proceso de fijación del CO 2 atmosférico, captado en las células del mesófilo, pero en vez de ir al ciclo de Calvin, el CO 2 reacciona con el PEP (Fosfoenolpiruvato). 2.El producto final entre el PEP y el CO 2 es el ácido oxalacético, que luego se convierte en malato. 3.El malato es llevado a las células de la vaina, en donde es descarboxilado, produciendo el CO 2 necesario para el ciclo de Calvin, además de ácido pirúvico. 4.Este último es enviado nuevamente al mesófilo en donde es transformado por medio de ATP en fosfoenolpiruvato (PEP), para quedar nuevamente disponible para el ciclo.

70 Las ventajas radican en el hecho de que al tener la Rubisco situada en las células de la vaina, se le impide reaccionar con O2 en situaciones en las cuales la concentración de CO 2 sea muy baja, por lo cual el CO 2 perdido a través de la fotorrespiración se reduce considerablemente. Incluso las moléculas de CO 2 expulsadas por la fotorrespiración son reutilizadas a través del PEP, que las captura en el mesófilo para ingresar en el ciclo de Calvin. Las plantas que usan esta vía para la fijación del carbono son denominadas C4, entre las cuales se distinguen el maíz, la caña de azúcar, el sorgo y el amaranto. La fijación de CO 2 por este sistema tiene un mayor coste energético que en las plantas de vía C3, pero se compensa por la casi nula fotorrespiración que presentan. Son especialmente eficientes en condiciones de altas temperaturas y baja humedad relativa (climas tropicales y sutropicales) Ventajas de las Plantas C4

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73 Factores que influyen en la fotosíntesis 1.Concentración de CO 2 ambiental 2.Concentración de O 2 ambiental 3.Humedad 4.Temperatura 5.Intensidad luminosa 6.Tipo de luz

74 Concentración de CO 2 ambiental Para una intensidad luminosa constante, la actividad fotosintética aumenta al ir aumentando la concentración de CO2 hasta que se alcanza un valor máximo en el cual se estabiliza. Esto es debido a la saturación de la RUBISCO en el ciclo de Calvin Para una intensidad luminosa constante, la actividad fotosintética aumenta al ir aumentando la concentración de CO2 hasta que se alcanza un valor máximo en el cual se estabiliza. Esto es debido a la saturación de la RUBISCO en el ciclo de Calvin

75 Concentración de O 2 ambiental 0.5% de O 2 20% de O 2 Asimilación CO2 Intensidad de luz En similares situaciones de intensidad luminosa, las plantas sometidas a una menor concentración de O2 tienen un rendimiento fotosintético más alto (evitan la fotorrespiración)

76 Humedad Asimilación CO2 Humedad Si disminuye la humedad, se cierran los estomas, no entra CO2 y disminuye el rendimento. Si aumenta la humedad, se abren los estomas y aumenta el rendimiento Humedad Apertura estomas Entrada de CO2 Rendimiento fotosintético

77 Temperatura El rendimiento óptimo depende del tipo de planta La temperatura optima coincide con el optimo de los enzimas encargados de la fotosíntesis. A partir de ese valor, el rendimiento disminuye Asimilación CO2 Temperatura

78 Intensidad luminosa En general, a mayor intensidad luminosa, mayor actividad fotosintética. Pero, cada especie está adaptada a unos niveles de iluminación óptima, de intensidad variable. Si se superan esos niveles, se llega a la saturación lumínica e, incluso, podrían deteriorarse los pigmentos fotosintéticos.

79 Tipo de luz La clorofila a y la clorofila b absorben energía lumínica en la región azul y roja del espectro Los carotenos y xantofilas, en la azul Las ficocianinas, en la naranja Las ficoeritrinas, en la verde.

80 Proceso exclusivo de bacterias. No se genera oxígeno Las bacterias no poseen cloroplastos, realizan la fotosíntesis en los mesosomas Solo tienen un fotosistema. El transporte de electrones es cíclico. Los pigmentos fotosintéticos son bacterioclorofila y carotenoides. Solo se produce ATP. El poder reductor cuando es necesario se obtiene por un transporte inverso de electrones (consumo de energía) y es en forma de NADH, no de NADPH El dador de electrones no es H 2 O sino otros compuestos inorgánicos reducidos, por lo que no liberan O 2 Fotosíntesis anoxigénica Membranas lamelares de bacterias púrpura halófilas

81 Fotofosforilación cíclica durante la fotosíntesis anoxigénica

82 Producción de O 2 Fuente de H Fuente de CClasificación AlgasoxigénicaH2OH2OCO 2 Fotoautótrofos CianobacteriasoxigénicaH2OH2OCO 2 Fotoautótrofos Bacterias verdes del S Chlorobiaceae anoxigénicaH 2, H 2 S, S 2 O 3 2- CO 2, acetato, butirato Principalmente fotoautótrofos Bacterias púrpura del S Chromatiaceae anoxigénicaH 2, H 2 S, S 2 O 3 2- CO 2, acetato, butirato Principalmente fotoautótrofos Bacterias púrpura no del S anoxigénicaH 2, compuestos orgánicos CO 2, compuestos orgánicos Principalmente fotoorganotrofos, pueden ser quimioorganotrofos en oscuridad y sin O 2 Bacterias verdes deslizantes Chloroflexaceae anoxigénicaH 2, compuestos orgánicos CO 2, compuestos orgánicos Principalmente fotoorganotrofos, pueden ser quimioorganotrofos en oscuridad y sin O 2 HeliobacteriasCompuestos orgánicos Fotoorganotrofos Microorganismos Fotosintéticos

83 Importancia biológica de la fotosíntesis Conversión de materia inorgánica en orgánica. Base de las cadenas tróficas. Conversión de la energía luminosa en energía química Fijación de CO 2 (actualmente combate el incremento de efecto invernadero) Proporciona O 2 y en su momento fue el proceso responsable del cambio de la atmósfera primitiva anaerobia y reductora a la actual. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.

84 Quimiosíntesis Fuente de carbono CO2 ambientalNutrición autótrofa no fotosintética La energía procede de reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas Exclusiva de bacterias (bacterias quimiolitotrofas) Tipos Bacterias del nitrógeno Bacterias del azufre Bacterias del hierro Bacterias del hidrógeno

85 Los organismos quimiosintéticos presentan una serie de características comunes: Son procariotas autótrofas, utilizan el CO2 como fuente de carbono. No realizan la fotosíntesis. La energía se obtiene de la oxidación de sustratos inorgánicos. La obtención de ATP se produce por un porceso de respiración celular especial en el que el oxígeno actúa como último aceptor de electrones. En algunas de estas bacterias se sintetizan materia orgánica por medio del ciclo de Calvin.

86 Las bacterias quimiolitotrófas tienen un papel crucial en el reciclado del N, C, y S en todo el planeta, puesto que convierten gases y sales sin utilidad para plantas y animales en compuestos orgánicos a su disposición: la conservación de la biosfera depende de su virtuosismo metabólico. Es la cima culminante de la evolución metabólica, viven de aire, sales y agua y de una fuente inorgánica de Energía Este tipo de nutrición autótrofa se da en grupos de bacterias que les permite independizarse del Sol como fuente universal de E. En los ecosistemas marinos, en las zonas afóticas el nivel de productores lo constituyen bacterias quimiosintéticas.

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88 1.Oxidación del sustrato reducido y obtención de la energía: Se obtienen los coenzimas reducidos (NADH+ H + ) y el ATP gracias a la energía desprendida en la reacción de oxidación. 2.Fijación del CO 2 : Se produce la síntesis de materia orgánica por medio del ciclo de Calvin Fases de la quimiosíntesis Compuesto reducido Compuesto oxidado Reacciones exergónicas NADH+H + ATP CO 2 y H 2 O Materia orgánica Ciclo de Calvin Fase I Fase II

89 Bacterias del nitrógeno Presentes en suelos y aguas. 2 NH O 2 2 NO H H 2 O 2 NO O 2 2 NO 3 - Oxidan amoniaco a nitritos y otras especies, los nitritos a nitratos Nitrosomonas Nitrobacter Ambos tipos de bacterias se complementan y contribuyen a cerrar el ciclo del nitrógeno

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91 Bacterias del azufre Bacterias y tiobacterias sulfurosas. Oxidan compuestos de azufre (S, H 2 S, S2O 3 2- ) hasta ácido sulfúrico, aumentando la acidez del suelo. H 2 S + 2 O 2 SO H + S 2 O H 2 O SO H +

92 Bacterias del Hierro Bacterias que oxidan compuestos de hierro ferroso a férrico Abundantes en las aguas de minas. 4 Fe 2+ 4 H + + O 2 4 Fe H 2 O

93 Bacterias del Hidrógeno Bacterias que oxidan hidrógeno. Pueden utilizar materia orgánica como fuente de carbono además del CO2 (autótrofos facultativos) Formación de ATP y poder reductor en bacterias del H 2


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