Bases para entender el ecosistema ORGANISMO Y AMBIENTE Bases para entender el ecosistema

AUTÓTROFOS QUIMIOSINTETIZADORES (Utiliza la componentes inorgánicos más sulfuro de hidrógeno para así obtener energía a partir de reacciones generadas por reacciones químicas) FOTOSÍNTETIZADORES (Utiliza la componentes inorgánicos para producir materia orgánica y así obtener energía a partir de reacciones generadas por la luz)

Organismo Fotosintético Organismo Quimiosintético Criterio Organismo Fotosintético Organismo Quimiosintético “Fuente de energía” Fuentes hidrotermales desde las que sale sulfuro de hidrógeno. Sol Mecanismo de obtención de energía Fotosíntesis Oxidación de ácido sulfhídrico (sulfuro de hidrógeno disolución acuosa) Ecosistema interconectados, permiten intercambio de energía. Ecosistemas autosuficientes, son independientes a todos los conocidos. Termodinámica del ecosistema Plantas y cianobacterias fotosintéticas Bacterias quimioautotróficas Productores Variados ecosistemas algunos con miles de especies diferentes. Pequeños ecosistemas con un reducido número de especies. Biodiversidad

1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 1643: Después de analizar sus mediciones del consumo de agua de un sauce y el incremento de masa, Jan Van Helmont concluye que los árboles obtienen la mayor parte de su masa de agua. 1779: Jan Ingenhousz descubre que las plantas acuáticas producen burbujas de oxígeno en la luz pero no en la oscuridad. Concluye que las plantas necesitan luz solar para producir oxigeno. 1845: Julius Robert Mayer propone que las plantas convierten energía química en lumníca. 1948: Melvin Calvin traza la ruta química que sigue el carbono para formar glucosa. También conocido como ciclo de calvin. 1771: Joseph Priesstley experimenta con una campana de cristal, una vela y una planta y concluye que la planta libera oxígeno. 1992: Rudolph Marcus gana el premio nobel de química por describir el proceso por el cual los electrones se transfieren de una molécula a otra en la cadena de transporte de electrones.

EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS

La fotosíntesis, ¿es una reacción exergónica o endergónica? La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin embargo, la reacción general se puede resumir de esta manera: enzimas clorofila 6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2 La fotosíntesis, ¿es una reacción exergónica o endergónica?

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

CLASES DE CLOROFILA Hay varias clases de clorofila, las cuales, generalmente se designan como a, b, c y d. 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

¿DÓNDE OCURRE LA FOTOSÍNTESIS? Ocurre en los cloroplastos. Se destacan 3 zonas claves: Estroma, tilacoide y granas.

Fase dependiente de luz o lumínica Palabras Claves: Clorofila:  Pigmento fotorreceptor (capta la luz) responsable de la primera etapa en la transformación de la energía de la luz solar en energía química. Fotón:  Partícula/ paquete de luz que transfiere energía Fotosistemas: Centros  donde se agrupa la clorofila y otros pigmentos que se encuentran en los tilacoides. Existen dos fotosistemas (llamados fotosistema I y fotosistema II). Permiten activar la maquinaria química para crear energía y O2.

Fase dependiente de luz o lumínica La clorofila p680 y otras moléculas de pigmento presentes en los tilacoides del cloroplasto absorben la unidades de energía (fotones) en el complejo antena del fotosistema II.

2. Esto aumenta la energía de ciertos electrones los cuales saltan, estos electrones pasan por una serie de proteínas que forman la cadena transportadora de electrones.

3. La energía liberada por la cadena transportadora es aprovechada para formar ATP (energía) a partir de ADP por un proceso llamado fotofosforilación.

Recuerda: ATP = Adenosin Trifosfato ADP= Adenosin Difosfato AMP= Adenosin Monofosfato

5. Como la clorofila del fotosistema pierde electrones, estos son reemplazados por los electrones provenientes de la fotolisis del agua. 6. Como resultado se libera 02 al ambiente y los electrones son recuperados por el fotosistema II. 7. Del fotosistema I se obtiene ATP y NADPH (Agente reductor es decir, transfiere electrones)

Fase oscura, independiente de luz o fijación del carbono Con los productos de la fase lumínica (ATP Y NADPH) más CO2 se llevará a cabo la fase de fijación del carbono. Esta ocurre en el estroma y tiene como finalidad producir moléculas orgánicas. En esta fase encontramos dos sucesos: fijación del CO2 y Reducción del CO2.

FIJACIÓN DEL CARBONO El CO2 se une a una molécula de 5 carbonos llamada 1,5 Ribulosa Difosfato o RuDP, gracias a la Rubisco, creando una molécula de 6 carbonos inestable. La molécula de 6 carbono se divide en 2 moléculas de fosfoglicerato o PGA.

REDUCCION DEL CARBONO Mediante el consumo de ATP y el NADH de la fase dependiente de luz el PGA se reduce a GAP (gliceraldehído fosfato). El GAP se puede utilizar para regenerar la Ribulosa bifosfato o biosítesis de glúcidos, aminoácidos y ácidos orgánicos.

FOTOSÍNTESIS fases Fase clara, dependiente de luz o lumínica Fase oscura, independiente de luz o fijación del carbono. a) ¿Dónde ocurre? b) ¿Cuándo ocurre? c) ¿Qué sucede? d) ¿Cómo sucede? e) Productos a) ¿Dónde ocurre? b) ¿Cuándo ocurre? c) ¿Qué sucede? d) ¿Cómo sucede? e) Productos

FACTORES QUE INFLUYEN LA FOTOSÍNTESIS

Intensidad de luz A medida que se incrementa la intensidad lumínica aumentara, sin embargo existe un límite.

Temperatura ambiental

Concentración de CO2

Mecanismos de obtención de energía en heterótrofos

Metabolismo Es el conjunto de todas las reacciones químicas que se producen en el interior de las células de un organismo. 

Funciones del metabolismo: Obtener energía Convertir los nutrientes en sustancias asimilables por las células Proporcionar al organismo las moléculas que requiere: – Estructurales – Funcionales

Anabolismo Son los procesos que tienen como resultado la síntesis de componentes.

Catabolismo Consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas. (Degradación)

Catabolismo Anabolismo Degrada biomoléculas Fabrica biomoléculas Produce energía (la almacena como ATP) Consume energía (usa las ATP) Implica  procesos de oxidación Implica procesos de reducción Sus rutas son convergentes Sus rutas son divergentes Ejemplos: glucólisis, ciclo de Krebs, fermentaciones, cadena respiratoria Ejemplos: fotosíntesis, síntesis de proteínas

Algunas moléculas que participan en el metabolismo energético

Procesos obtención de energía a partir de la glucosa Glucólisis o glicolisis Proceso en el cual una molécula de glucosa se transforma en Piruvato mediante una serie de reacciones, en las que se produce ATP. Se produce en el Citoplasma.

Vías Metabólicas Anaeróbicas: Se realizan en ausencia de oxígeno libre Aeróbicas: Se realizan en presencia de oxígeno libre

Fermentación Alcohólica Protozoarios, Protistas (levaduras) El ácido pirúvico formado en la glucólisis se convierte anaeróbicamente en etanol. Se libera dióxido de carbono y se obtiene etanol. Utilizada en la fabricación de cerveza, pan y vino. ácido pirúvico + 2 ADP 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O

Fermentación Láctica Células animales En esta reacción el NADH se oxida y el ácido pirúvico se reduce transformándose en ácido láctico. En las células musculares como resultado de ejercicios extenuantes durante los cuales el aporte de oxígeno no alcanza a cubrir las necesidades del metabolismo celular. Glucosa + 2ADP + 2Pi   ---------->  2Lactato + 2ATP + 2H2O

DESTINO DEL PIRUVATO O2 Anaerobiosis O2 2 Acetil-CoA + 2 CO2 2 Lactato GLUCOSA Vía Glicolítica 2 PIRUVATO O2 Aerobiosis Anaerobiosis O2 2 Acetil-CoA + 2 CO2 2 Lactato C. KREBS Etanol Fermentación Láctica Fermentación Alcohólica CO2+ H2O Células animales

RESPIRACIÓN CELULAR Es el proceso por el cual la energía química de las moléculas de "alimento" es liberada y parcialmente capturada en forma de ATP Los carbohidratos y grasas pueden ser usados como fuentes de energía en respiración celular La glucosa es el ejemplo más común para examinar las reacciones y caminos involucrados

Piruvato Sale citoplasma entra a mitocondria Piruvato + coenzima A = AcetilcoA Pasa al ciclo de krebs donde se produce Co2 más cambios en la conformación de Acetil COA, con una ganancia de 2 ATP. Se obtiene además 10 NADH2 (3 atp) y 2 FADH2 (2atp). que serán utilizados en la Cadena transportadora de electrones.

Cadena transportadora de electrones. Los 10 NADH2 y 2 FADH2 tras una serie de reacciones logran generar 34 ATP.