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Anabolismo autótrofo Fotosíntesis. cloroplastos materia y energíaProceso de biosíntesis de moléculas orgánicas llevado a cabo por los cloroplastos de.

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1 Anabolismo autótrofo Fotosíntesis

2 cloroplastos materia y energíaProceso de biosíntesis de moléculas orgánicas llevado a cabo por los cloroplastos de organismos autótrofos fotosintetizadores, que obtienen así materia y energía, una parte de las cuales será utilizada posteriormente por los organismos heterótrofos.

3 Elysia chloroticaElysia chlorotica es un curioso gasterópodo marino que es capaz de realizar algo impensable para cualquier animal: la fotosíntesis. E. chlorotica Vaucheria litoreaDesde hace tiempo se conocía que E. chlorotica se alimenta de algas de la especie Vaucheria litorea, siendo capaz de incorporar los cloroplastos del alga en sus propios tejidos. Con ello, además de adoptar con el tiempo el color verde característico de los adultos, la babosa realiza una actividad fotosintética que le permite mantenerse mucho tiempo sin más alimento que luz y CO 2.

4 Consta de dos tipos de procesos que se denominan: 1.fase luminosa o fotoquímica. 2.fase activao biosintética. 2.fase activa o biosintética.

5 Fase luminosa o fotoquímica MEMBRANA DE LOS TILACOIDES energía lumínica energía químicaConsiste en una serie de reacciones fotoquímicas que tienen lugar en la MEMBRANA DE LOS TILACOIDES, en las que se produce la captación de energía lumínica y su transformación en energía química. fotosistemas fotofosforilaciónLa incidencia de los fotones sobre unas estructuras denominadas fotosistemas, induce la liberación de electrones de alta energía que son utilizados para la reducción del NADP + a NADPH. Además, la energía liberada por estos electrones en la cadena de transporte se utiliza para sintetizar ATP a partir de ADP, en un proceso conocido como fotofosforilación.

6 Los fotosistemas membrana tilacoidal energía solarSon unidades estructurales de la membrana tilacoidal en la que se produce la captación de energía solar y la liberación de electrones de alta energía. complejo antenacentro reactivo dadoraceptor de electronesEstá formado por un complejo antena, un centro reactivo o centro de reacción fotoquímica, un dador y un aceptor de electrones

7 ¿Cómo funciona un fotosistema? complejo antena centro reactivo aceptor primario de electronesLa captación de un fotón por una molécula del complejo antena hace saltar un electrón hacia un orbital de mayor energía, los que favorece la transferencia de energía a otra molécula cercana, y así, mediante una reacción en cadena, esa energía llega hasta una de las moléculas de clorofila del centro reactivo, la cual responde liberando un electrón de alta energía que es captado por una molécula, el aceptor primario de electrones. dador de electronesEl hueco electrónico que queda en la clorofila del centro reactivo es ocupado por un electrón de baja energía que procede de un dador de electrones como puede ser el agua u otras moléculas o transportadores de electrones

8 Tipos de fotosistemas Hay dos tipos de fotosistemas: Fotosistema I (PS I). (P 700 )Fotosistema I (PS I).- Se localiza a lo largo de toda la membrana tilacoidal. Tiene su máxima absorción de luz de una longitud de onda de 700 nm (P 700 ) Fotosistema II (PS II). (P 680 )Fotosistema II (PS II).- Se encuentra preferentemente en las zonas donde las membranas tilacoidales se apilan para formar los grana. Tiene su máxima absorción de luz de una longitud de onda de 680 nm (P 680 )

9 Los pigmentos fotosintéticos Hay diversos tipos de pigmentos que participan en la captación de la energía solar que tiene lugar en la fotosíntesis: La clorofila a y bLa clorofila a y b. Absorben la luz de las regiones azul y roja del espectro. Los carotenoides (carotenos y Xantofilas).Los carotenoides (carotenos y Xantofilas). Absorben la luz en la región verde y azul del espectro. LasficobilinasLas ficobilinas. Absorben la luz de la parte media del espectro.

10 Fotofosforilación NO cíclica oxigénica fotosistema IILa llegada de un fotón al fotosistema II induce la liberación de un electrón rico en energía de su centro reactivo P 680. Este electrón cae por la cadena de transporte (feofitina, platoquinona, citocromo b 6 -f y plastocianina). ATP FotofosforilaciónLiberando energía suficiente para sintetizar ATP en el proceso de Fotofosforilación

11 fotosistema I reducir el NADP + NADPHAl mismo tiempo la captación de un fotón por el fotosistema I permite que su centro reactivo P 700 libere un electrón de alta energía que será transportado hasta el NADP + mediante otra cadena de transporte de electrones (clorofila A 0, filoquinona y ferredoxina) hasta reducir el NADP + a NADPH.

12 huecos electrónicos se reponen Los huecos electrónicos del centro reactivo del fotosistema I se reponen con los electrones que llegan del fotosistema II

13 aguaLos huecos electrónicos del centro reactivo del fotosistema II se cubren con electrones procedentes del agua. Fotolisislibera oxígenoLa rotura del agua por acción de la luz (Fotolisis) libera oxígeno ( fotofosforilación Oxigénica)

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15 Hipótesis quimiosmótica de la fotofosforilación mitchell ATP sintasacatálisis rotacionalSegún la hipótesis quimiosmótica de mitchell, el flujo de protones desde el espacio tilacoidal hasta el estroma a favor del gradiente electroquímico activa la síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato en la ATP sintasa por un proceso catálisis rotacional

16 Fotofosforilación cíclica (anoxigénica) independientemente transporte cíclicoEl fotosistema I puede funcionar independientemente del fotosistema II, en cuyo caso se produce un transporte cíclico de electrones. no pasan al NADP +En este transporte los electrones, procedentes del centro reactivo P 700, no pasan al NADP + sino que van a la plastoquinona, al complejo citocromo b 6 -f y de nuevo al fotosistema I para cubrir los huecos electrónicos que habían dejado. síntesis de ATPEn este proceso se libera la energía suficiente para generar el gradiente electroquímico que permite la síntesis de ATP en la ATP sintasa.

17 fosforilación cíclica fotosistema I síntesis de ATP sin que se obtenga NADPH ni oxígenoEn la fosforilación cíclica solo participa el fotosistema I y da lugar a la síntesis de ATP sin que se obtenga NADPH ni oxígeno.

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19 Fase oscura o biosintética Fase oscura o biosintética (no depende de la luz) ESTROMAComprende una serie de reacciones que son independientes de la luz y que tienen lugar en el ESTROMA del cloroplasto NADPHATP reducirEn esas reacciones el NADPH y el ATP formados en la fase fotoquímica se utiliza para reducir el dióxido de carbono (CO 2 ), el nitrato (NO 3 - ) o el sulfato (SO 4 2- ) moléculas orgánicas sencillasLa reducción de estas formas moleculares permite a las células obtener moléculas orgánicas sencillas que son necesarias para otros procesos de biosíntesis.

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21 El ciclo de Calvin fijación y reducción estromaEs un proceso de fijación y reducción del dióxido de carbono atmosférico que se realiza en el estroma del cloroplasto

22 fijación del CO 2 ribulosa-1,5-bis-fosfatoEste proceso se inicia con la fijación del CO 2 a una pentosa especial, la ribulosa-1,5-bis-fosfato. ribulosa-1,5- bisfosfato carboxilasa oxigenasaEsta reacción es catalizada por la enzima ribulosa-1,5- bisfosfato carboxilasa oxigenasa (RUBISCO)

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25 6 CO ATP + 12 NADPH 1 glucosa glucosafructosa seisCO 2 18 ATP12NADPHLa síntesis de una molécula de glucosa o de fructosa a partir de seis moléculas de CO 2 requiere el consumo de 18 moléculas de ATP y de 12 de NADPH.

26 La fotorrespiración y el ciclo C 4 fotorrespiraciónLa enzima rubisco también cataliza la unión del oxígeno a la ribulosa 1,5 bisfosfato (compite con el CO 2 ) con lo cual se inician las reacciones de la fotorrespiración, un proceso que depende de la luz, consume O 2 y desprende CO 2 ATPNADPHUna parte del ATP y del NADPH generados en la fase lumínica se pierden en este proceso que no tiene ninguna función metabólica que se conozca. limita la eficacia de la fotosíntesisPor lo tanto limita la eficacia de la fotosíntesis, puesto que cuando la concentración de CO 2 disminuye y aumenta la de O 2, la velocidad de ambos procesos se iguala, lo que supone un factor limitante para el crecimiento de muchas plantas.

27 Plantas C4: la solución a la fotorrespiración plantas C 4Algunas plantas, conocidas como plantas C 4, reducen los efectos negativos de la fotorrespiración aumentando la concentración de CO 2 en sus células fotosintéticas. anatomía de Kranz mesófilo concentrar el CO 2Estas células tienen una anatomía características en sus hojas, llamada anatomía de Kranz. En ellas, las células del mesófilo están especializadas en concentrar el CO 2 hacia las células que rodean a los haces vasculares, en las que se produce principalmente la fotosíntesis, una diferenciación que no existe en las plantas C 3. ciclo de Hatch-SlackLas reacciones en las que lleva a cabo la fijación del CO 2 previamente a su entrada en el ciclo de Calvin dan lugar a la formación de moléculas de 4 átomos de carbono, de ahí el nombre de estas plantas, y constituyen el llamado ciclo de Hatch-Slack.

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29 Factores que modulan la fotosíntesis adaptadoCada especie vegetal se ha adaptado a unas condiciones ambientales determinadas. factores ambientalesEl rendimiento de la fotosíntesis está influenciado directamente por algunos factores ambientales, entre los que destacan:

30 La concentración de CO 2 intensidad luminosa constante aumenta valor máximoPara una intensidad luminosa constante, la actividad de la fotosíntesis (medida por la cantidad de CO 2 consumido por unidad de tiempo) aumenta al ir aumentando las concentración de CO 2 hasta que se alcanza un valor máximo en el cual se estabiliza.

31 La concentración de O 2 El aumento de la concentración de O 2 produce un descenso de la eficacia fotosintética debido al incremento que experimenta la fotorrespiración. Este efecto es mucho más acusado en las plantas C 3 que en las C 4.

32 La humedad Si el tiempo es excesivamente seco, los estomas se cierran para evitar la pérdida de agua, lo cual dificulta el paso del CO 2 con la consiguiente disminución de la actividad fotosintética. En condiciones de escasez de agua son más eficientes las plantas las plantas C 4 que las C 3

33 La intensidad lumínica Cada especie puede desarrollar la fotosíntesis en un determinado intervalo de intensidad de luz. Al aumentar la intensidad de la luz dentro de ese intervalo, la actividad fotosintética aumenta hasta alcanzar un valor máximo que es característico de cada especie

34 La temperatura El aumento de la temperatura da lugar a un aumento del rendimiento de la fotosíntesis debido al incremento de la actividad de las enzimas, que es máxima en un determinado valor óptimo de temperatura. Por encima de ese valor óptimo, la actividad enzimática disminuye y con ello el rendimiento fotosintético, un efecto que se ve aumentado por el hecho de que una mayor temperatura favorece la acción oxigenasa de la enzima rubisco

35 El fotoperíodo El rendimiento de la fotosíntesis está sometido a variaciones estacionales, puesto que los cambios en la duración relativa de los días y las noches dan lugar a que se produzcan grandes diferencias en la cantidad de luz que llega diariamente a las plantas.

36 El color de la luz Si se ilumina una planta con una luz roja de una longitud de onda superior a 680 nm, el fotosistema II no actúa.


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