LA FOTOSÍNTESIS

La fotosíntesis es mucho más que esa reacción Clorofila

CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA EN LOS SERES VIVOS ENERGÍA DEL SOL PRODUCCIÓN DE OXIGENO, CARBOHIDRATOS Y OTRAS MOLECULAS ORGANICAS FOTOSÍNTESIS NECESIDAD DE AGUA Y CO2 NECESIDAD DE OXÍGENO, CARBOHIDRATOS Y OTRAS. RESPIRACIÓN CELULAR LIBERACIÓN DE AGUA Y CO2 ENERGÍA DISPONIBLE PARA LAS FUNCIONES CELULARES

Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores 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.

¿Porqué las plantas son verdes? Luz reflejada Luz transmitida

Espectros de absorción de pigmentos

EL COLOR QUE SE VE ES EL QUE NO SE ABSORBIÓ Los cloroplastos absorben energía de la luz y la convierten en energía química Luz reflejada Luz Luz absorbida Luz transmitida Cloroplasto

Localización y estructura del cloroplasto SECCION TRANSVERSAL DE HOJA CELULA DE MESOFILO HOJA Mesòfilo CLOROPLASTO Espacio intermembranal Membrana externa Granum Membrana interna Grana Estroma Compartimento tilacoidal Estroma Tilacoide

Organización del tilacoide

Los fotosistemas: son organizaciones de pigmentos y proteínas que se localizan en los tilacoides.

Dos tipos de fotosistemas operan coordinadamente en la fase lumínica de la fotosíntesis Fotón ATP Fotón Ruptura de agua Fotosistema II Producción de NADPH Fotosistema I

La fase luminosa a- Síntesis de ATP o fotofosforilación que puede ser: Los principales acontecimientos que ocurren en la fase luminosa se podrían resumir de la siguiente manera: a- Síntesis de ATP o fotofosforilación que puede ser: acíclica o abierta cíclica o cerrada b- Síntesis de poder reductor NADPH c- Fotólisis del agua

¿Qué ocurre cuando un pigmento fotosintético absorbe luz? 1. La energía se disipa en forma de calor. 2. La energía se emite como una longitud de onda más larga (fluorescencia). 3. La energía da lugar a una reacción química.

Excitación de la clorofila La pérdida de energía debido al calor ocasiona que los fotones sean menos energéticos. La pèrdida de energía se refleja en una longitud de onda más larga. Energía= (Constante de Planck) x (velocidad de luz/(Longitud de onda de luz Transición hacia el extremo del rojo. e e Estado excitado 2 Calor Luz Fluorescencia Fotón Estado basal Molecula de clorofila (a) Absorcón de un foton (b) Fluorescencia de una soluciòn de cloriofila aislada

Incidencia de la luz sobre los fotosistemas

FASE OSCURA - CICLO DE CALVIN 3 x CO2 FASE LUMINICA FIJACIÓN DEL CO2 REGENERACIÓN DEL RECEPTOR DEL CO2 REDUCCIÓN FLUJO DE ELECTRONES NO CÍCLICO Fotosistema II Cadena de transporte electrónico Fotosistema I e- e- e- e- 3 x ribulosa 1,5 bifosfato P NADP+ H+H+ + + H+ NADPH 6 x 3-fosfoglicerato P 6 X ATP H2O 3 x ADP e- e- ADP + Pi ATP O2 H+H+ + 3 x ATP 6 x ADP Fotón Fotón 6 x 1,3-bifosfoglicerato P FLUJO DE ELECTRONES CÍCLICO 5 x gliceraldehido 3-fosfato P + H+ 6 x NADPH Fotosistema I Cadena de transporte electrónico 6 x Pi 6 x NADP e- e- 6 x gliceraldehido 3-fosfato P ADP + Pi ATP e- GLUCOSA Y OTROS COMPUESTOS ORGÁNICOS Fotón P 1 x gliceraldehido 3-fosfato

Fase independiente de la energía lumínica El NADPH y el ATP producidos en las reacciones de la fase dependiente de luz de la fotosíntesis, se utilizan en las reacciones correspondientes a la fase independiente de la energía lumínica o fase de fijación del carbono. Estas reacciones ocurren en el estroma del cloroplasto y en su conjunto dan lugar al ciclo de Calvin, producto del cual se sintetizan moléculas orgánicas.

En este ciclo se distinguen los siguientes pasos: Reducción del CO2 fijado Mediante el consumo de ATP y el NADPH provenientes de la fase dependiente de luz, el fosfoglicerato es reducido a gliceraldehído fosfato, molécula que puede seguir dos vías, la mayor parte se utiliza para regenerar la RuDP y el resto para la biosíntesis de glúcidos, aminoácidos y ácidos orgánicos. Fijación del CO2 El CO2 atmosférico se une a una molécula de 5 carbonos, la ribulosa difosfato o RuDP, formando un compuesto inestable de 6 carbonos que luego se separa en 2 moléculas de fosfoglicerato o PGA. Cada PGA es una molecula de 3 carbonos.

Transporte de electrones

El oxígeno liberado proviene del agua

Fotofosforilación no cíclica

Fotofosforilación cíclica

Productos de la fase luminosa

Síntesis de ATP: ATP sintasa 3H+  1ATP 1NADPH  6H+  2ATP

CADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICO La producción de ATP según la teoría quimiosmótica Lumen tilacoidal (Alto H+) LUZ LUZ Membrana tilacoidal Antena Estroma (Bajo H+) CADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICO FOTOSISTEMA II FOTOSISTEMA I ATP SINTASA

Fotosistema II. Fragmentación del agua PCox PCred O2 + 4H+ 2H20 P700 hv <700nm P700* (FSI) P700+ Chlox Chlred P680 hv <680nm P680* (FSII) P680+ Phox Phred Qox Qred Q QH2 PCox PCred Cit bf H+ Fe-Sox Fe-Sred Fdox Fdred NADP+ NADPH ferredoxin NADP reductasa Fotosistema I. Producción de NADPH

Conservación hídrica Por cada gramo de CO2 fijado se pierde aproximadamente la siguiente cantidad de agua por transpiración en las plantas: CAM: 50 a 100 mL C4: 250 na 300 mL C3: 400 a 500 mL. Por lo tanto, el mecanismo CAM es una buena estrategia para conservar agua.

TIPO DE PLANTA C3 C4 CAM La mayoría Casi siempre Generalmente presentan una presentan presentan tasa fotosintética alta tasa baja tasa moderada fotosintética fotosintética Se desarrollan bien Se desarrollan bien Se desarrollan bien en climas templados en alta luminosidad, en ambientes y lluviosos-nublados altas T y ambientes áridos semiáridos. Tienen una pérdida Tienen una pérdida Conservan el agua de agua considerable de agua condiderable en forma eficaz Se fotosaturan con un Realmente no se No se logran 1/5 de la luz solar. fotosaturan fotosaturar.