EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS

La mayoría de los autótrofos fabrican su propio alimento utilizando la energía luminosa. La energía de luz se convierte en la energía química que se almacena en la glucosa. El proceso mediante el cual los autótrofos fabrican su propio alimento se llama fotosíntesis. La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento Las condiciones necesarias para la fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin embargo, la reacción general se puede resumir de esta manera: 6 CO H 2 O + energía de luz C 6 H 12 O O 2 La fotosíntesis, ¿es una reacción exergónica o endergónica? enzimas clorofila

EN LA FOTOSÍNTESIS: La luz solar es la fuente de energía que atrapa la clorofila, un pigmento verde en las células que los autótrofos utilizan para la fotosíntesis. El bióxido de carbono y el agua son las materias primas. Las enzimas y las coenzimas controlan la síntesis de glucosa, a partir de las materias primas.

LA LUZ Y LOS PIGMENTOS La luz es una forma de energía radiante. La energía radiante es energía que se propaga en ondas. Hay varias formas de energía radiante ( ondas de radio, infrarrojas, ultravioletas, rayos X, etc.). Para sintetizar alimento, se usan únicamente las ondas de luz.

Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de energía. Cuando en una célula la luz del sol choca con las moléculas de clorofila, la clorofila absorbe alguna de la energía de luz que, eventualmente, se convierte en energía química y se almacena en las moléculas de glucosa que se producen.

Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores constituyen el espectro visible.

Los colores del espectro que el pigmento clorofila absorbe mejor son el violeta, el azul y el rojo. ¿Por qué la clorofila es verde?

DEFINICION Y CARACTERISTICAS DE VARIAS REGIONES DE LONGITUD DE ONDA DE LA LUZ ColorRango de longitud de onda (nm)Longitud de onda representativa Frecuencia (Ciclos/S) o hertzios Energía (KJ/mol ) Ultravioleta< x Violeta x Azul x Verde x Amarillo x Anaranjado x Rojo x Infrarrojo> x

CLASES DE CLOROFILA Hay varias clases de clorofila, las cuales, generalmente se designan como a, b, c y d. Algunas bacterias poseen una clase de clorofila que no está en las plantas ni en las algas. Sin embargo, todas las moléculas de clorofila contienen el elemento magnesio (Mg).

Los autótrofos también poseen unos pigmentos llamados carotenoides que pueden ser de color anaranjado, amarillo o rojo. El color verde de la clorofila generalmente enmascara estos pigmentos. Los cuales, sin embargo, se pueden ver en las hojas durante el otoño, cuando disminuye la cantidad de clorofila. Los carotenoides también absorben luz pero son menos importantes que la clorofila en este proceso.

PIGMENTOS ACCESORIOS

COMPLEJO ANTENA

CLOROPLASTOS

Fases de la fotosíntesis

1. Reacciones dependientes de luz Ocurren en las granas de los cloroplastos: 1. La clorofila y otras moléculas de pigmento presentes en las granas del cloroplasto absorben la energía de luz. 2. Esto aumenta la energía de ciertos electrones en las moléculas de los pigmentos activándolos. Esto los lleva a un nivel de energía más alto. A medida que los electrones de los pgmentos llegan a un nivel de energía más bajo, liberan energía.

3. Los electrones regresan a un nivel de enrgía más bajo al pasar por una cadena de transporte de electrones, en forma muy parecida a lo que ocurre en la respiración celular. En el proceso de liberación de energía de los electrones, se produce ATP. En otras palabras, la energía de los elctrones se convierte en energía utilizable en los cloroplastos. El ATP que se produce en las reacciones dependientes de luz se utiliza en las reacciones de oscuridad.

Formación de ATP

La fotosíntesis implica un intercambio clave El CO 2 entra a la planta, a través de unas aberturas en la superficie de las hojas, llamados Estomas. El CO 2 entra al estoma por difusión. Los estomas tienen una segunda función: es la de expulsar el agua hacia la atmósfera, esta perdida de agua a través de los estomas se denomina transpiración. Lo anterior constituye una restricción importante para la incorporación de CO2 en el caso de las plantas terrestres.

REACCIONES DE LUZ

Cilco de Calvin y Benson En esta vía se utilizan moléculas de CO 2 y se producen hexosas (azúcares). Primero: se fija el CO2, sobre el azúcar de 5 átomos de carbono, la ribulosa 1,5-difosfato (RuDP), que no es otra cosa que la fracción proteínica del cloroplasto. El producto de esta reacción es un ácido inestable que se desdobla en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA).

El 3-PGA, se reduce con la ayuda de ATP y NADPH2 obteniéndose una sustancia reducida de alto nivel energético, el gliceraldehido -3-disfofato. Esta sustancia se transforma por una serie de reacciones, en un azúcar: la Fructosa-1-6 difosfato, siendo esta la primera hexosa que aparece en el proceso de asimilación del CO 2. La RuDP que sirvió como aceptor del CO 2 tiene que regenerarse y para ello suceden una serie de reacciones. De tal manera que el azúcar formado (la fructosa -1-6-difosfato) se convierte en ribulosa – 5 – fosfato, la cual con ayuda del ATP se fosforiliza para dar ribulosa 1,5-difosfato (RuDP). La RuDP comienza a fijar nuevamente CO 2 atmosférico, iniciándose de esa manera el ciclo.

Vía fotosintética C 4 Plantas C 4 con anatomía foliar distinta de las plantas C 3. En las plantas C 3 la captación de energía luminosa y la transformación de CO 2 en azúcares simples se producen en las células mesóflias. De ahí se transportan a los haces vasculares. Las plantas C 4 tienen los haces vasculares rodeados de una capa especial de células de empalizada. Alrededor de la capa en empalizada se concentran células mesófilas.

Plantas C 4 reparten la fotosíntesis entre dos tipos de células: mesófilas y de empalizada. Primer paso en células mesófilas, pero éstas no poseen la enzima rubisco que cataliza la transformación de CO 2 en moléculas de 3 átomos de carbono, en vez de esa enzima tienen otra llamada PEP (carboxilasa de fosfoenolpiruvato) fija el CO 2 en ácidos de 4 átomos de carbono: el malato y el aspartato. Éstos se transportan a las células en empalizada. Ahí la actividad enzimática fragmenta los ácidos para formar CO 2, invirtiendo así el proceso realizado en las células mesófilas. En la capa de células en empalizada, el CO 2 es transformado en azúcares gracias a la misma enzima que usan las plantas C 3 “la rubisco”.

Ventajas de vías C3 y C4 Vía C 3 : uso efectivo del CO 2. En las células mesófilas, la concentración de CO 2 no puede ser mayor que en el aire exterior. Esto limita la cantidad de CO 2 disponible para las reacciones químicas. Vía C 4: mayor eficiencia en el uso del agua, que implica un mayor gasto energético (producción de enzima extra la PEP)

CICLO C4

Plantas CAM Abren sus estomas durante la noche, absorbiendo CO 2 el cual es interceptado por la PEP y a través de una serie de reacciones lo transforman en malato (proceso que se da en la oscuridad). En el día, cierran sus estomas y el malato se retransporta desde las vacuolas a los cloroplastos donde vuelve a descomponerse o reconvertirse en CO 2, el cual será transformado en azúcares. Las plantas CAM ahorran agua, estrategia permite que la fotosíntesis se realice con éxito.

La vía CAM se parece a la vía C 4 en que el CO 2 se transforma primero en un ácido de 4 átomos de carbono (el malato), con la intervención de la enzima PEP. El malato se transforma de nuevo en CO 2 y después se convierte en azúcares por la enzima rubisco. En este caso se producen ambos en las células del mesófilo. Por su ciclo anormal de apertura y cierre estomático están especialmente adaptadas a climas áridos.

Reacciones del Metabolismo Acido de Crasuláceas