FOTOSíNTESIS

¿Qué es la fotosíntesis? Proceso que transforma la luz solar en la energía que requieren las funciones vitales de los seres vivos. Principal fuente de materia orgánica . Transforma el CO2 en sustancias orgánicas utilizando la energía luminosa. Las células foto sintetizadoras captan la energía luminosa del sol, la convierten en energía química y la acumulan en los enlaces de las moléculas hidrocarbonadas.

Organismos que realizan este proceso. Son capaces de realizar la fotosíntesis los organismos: Organismos procariotas- Algas verdeazuladas, bacterias verdes, y bacterias purpúreas. Organismos eucariotas. - Unicelulares.- Euglenoides, dinoflagelados, diatomeas. -Algas pluricelulares.- Verdes, rojas y pardas. - Plantas verdes superiores. En las bacterias la fotosíntesis sucede en la vesículas fotosintetizadoras (esferas huecas y pequeñas formadas por capas lipídicas) En las plantas verdes sucede en los cloroplastos.

Cloroplastos. En los eucariontes, la fotosíntesis se realiza en los cloroplastos. Estructuras polimormas de color verde debido a la presencia del pigmento clorofila, propias de las células vegetales. La forma es ovoide. Generalmente se localiza dentro del núcleo o junto a la pared celular. Pueden moverse. Formados por tres membranas independientes que delimitan 3 compartimientos. Envoltura. Formada por membrana plastidial externa la cual es muy permeable, y membrana plastidial interna la cual no esta replegada formando crestas, ni contiene la cadena de transporte electrónico. Contiene 40 % de lípidos y 60% de proteínas.

Estroma. Equivalente a la matriz mitocondrial, aquí se realiza la fase oscura de la fotosíntesis y los procesos genéticos de multiplicación del cloroplasto. Tilacoides. Sacos membranosos aplanados que aparecen inmersos en el estroma. Se apilan en número variable y constituyen los grana, aquí se encuentran las moléculas de clorofila y se realiza la fase lumínica.

Proceso de la fotosíntesis. En el proceso fotosintético se distinguen dos fases: Fase lumínica: los pigmentos de la membrana del tilacoide, junto con una cadena de transportadores de electrones, captan la energía solar que servirá para producir ATP y compuestos reducidos (NADPH). Fase oscura o sintética: La energía y el poder reductor producidos en la fase lumínica se emplean para reducir y asimilar el carbono, el nitrógeno y el azufre, que se encuentran en la naturaleza en un estado altamente oxidado.

Fase primaria o lumínica. Se realiza gracias a los fotosistemas, que se encuentran en la membrana de los tilacoides (en los cloroplastos). La energía de los fotones se utiliza para descomponer el agua liberando oxígeno, protones y electrones. Los electrones pasan a una cadena de transporte y finalmente serán utilizados en la reacción de síntesis de ATP. Por cada molécula de agua (y por cada 4 fotones) se forma media molécula de oxígeno, 1,3 moléculas de ATP, y un NADPH + H+

Fase secundaria u oscura. No es necesaria la presencia de luz. Ocurre en estroma y depende directamente de los productos obtenidos en la fase lumínica. La fuente de carbono empleada es el CO2, mientras que como nitrógeno se utilizan los nitratos y nitritos y como fuente de azufre, los sulfatos. El dióxido de carbono ambiental junto con el ATP y el NADHP producidos en la fase luminosa, será utilizado para producir materia orgánica, principalmente carbohidratos.

Ciclo de Calvin. -Reducción del C. Tiene lugar en el estroma. -El compuesto inicial (y final) del ciclo de Calvin, es un glúcido de cinco carbonos (pentosa) combinado con dos grupos fosfatos, la ribulosa difosfato (RuDP). Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más. A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.

Ciclo de Calvin.

Etapas de la fotosíntesis con las principales moléculas.

Principales moléculas fabricadas durante la fase luminosa que son necesarias para que se desarrolle la fase oscura. Localización de ambas fases en el cloroplasto.

¿Hay diferentes tipos de fotosíntesis? Fotosíntesis Oxigénica Acepta electrones del agua, y por ello desprende oxígeno. Es la que realizan las plantas, las algas y las cianobacterias. Fotosíntesis anoxigénica                                  Llamada sí porque en ella no se libera oxígeno, ya que el agua no interviene como dadora de electrones, más bien utilizan el sulfuro de hidrógeno, y consecuentemente, el elemento químico liberado será azufre La realizan algunas bacterias sulfúreas y no sulfúreas.

¿Para que se utiliza la molécula de agua? La energía de la luz absorbida por la clorofila se utiliza para realizar el transporte electrónico desde un dador electrónico débil ( el agua tiene poca tendencia a perder electrones y formar oxígeno moléculas) hasta uno fuerte. La fotosíntesis es el único proceso metabólico conocido que utiliza H2O como dador electrónico.

Productos iniciales y finales de la Fotosíntesis. CO2. Aceptor de electrones H2O. Dador de electrones. Moléculas orgánicas. (Glucosa) Oxígeno Dióxido de carbono + Agua + Energía de la luz Glucosa + Oxígeno

¿Para que y como se utiliza la luz? En la primera fase de la fotosíntesis, la energía de la luz se convierte en energía eléctrica -el flujo de electrones- y la energía eléctrica se convierte en energía química que se almacena en los enlaces del NADPH (gran poder reductor) y ATP (alto contenido energético) En la segunda fase de la fotosíntesis, esta energía se usa para reducir el carbono y sintetizar glúcidos sencillos

La luz es absorbida por complejos formados por clorofilas y proteínas La luz es absorbida por complejos formados por clorofilas y proteínas. Estos complejos clorofila-proteína se agrupan en unidades llamadas fotosistemas, que se ubican en los tilacoides (membranas internas) de los cloroplastos.

¿Cómo se produce el oxígeno? La energía luminosa que absorbe la clorofila se transmite a los electrones externos de la molécula, los cuales escapan de la misma y producen una especie de corriente eléctrica en el interior del cloroplasto al incorporarse a la cadena de transporte de electrones. Esta energía puede ser empleada en la síntesis de ATP mediante la fotofosforilación, y en la síntesis de NADPH. Ambos compuestos son necesarios para la siguiente fase o Ciclo de Calvin, donde se sintetizarán los primeros azúcares que servirán para la producción de sacarosa y almidón. Los electrones que ceden las clorofilas son repuestos mediante la oxidación del H2O, proceso en el cual se genera el O2 que las plantas liberan a la atmósfera.

Diferencias entre la fotosíntesis que realiza un nopal y el maíz. El nopal pertenece a las plantas CAM…¿como realizan la fotosíntesis? Abren sus estomas por la noche (asimilan el CO2 atmosférico con la PEP carboxilasa y la cierran por el día (el CO2 intracelular se incorpora al ciclo de Calvin) con lo que la actividad carboxilasa del RUBISCO es máxima. Este metabolismo supone un elevado costo energético(mayor que el de las plantas C4) por lo que su rendimiento fotosintético por unidad de tiempo es menor y su crecimiento mas alto. Es un metabolismo muy adaptado a evitar las perdidas de agua

El maíz pertenece a las plantas C4 ¿como realizan la fotosíntesis? Algunas plantas que crecen en las regiones semi-áridas con elevada intensidad de luz, poseen un sistema adicional de fijación del C, aunque menos eficiente en la utilización de la energía, es más efectivo en cuanto a su utilización de CO2 reduciendo así la fotorespiración y pérdida de agua. Estas plantas son conocidas como C4 debido a que en presencia de luz sintetizan ácido oxal-acético y otros de C4. La asimilación del C se basa en una modificación de la anatomía y bioquímica de la hoja. En las células del mesófilo el piruvato es convertido en malato por la vía del oxal-acético usando CO2 y el malato es transportado a las células de los haces vasculares, allí se decarboxila oxidativamente de nuevo a piruvato, CO2 y NADPH que es utilizado en el ciclo de Calvin. Es de suponer que el piruvato vuelve a las células del mesófilo. Las plantas que poseen esta posibilidad muestran dos tipos de células fotosintéticas que difieren por el tipo de cloroplastos.

Factores que influyen en la fotosíntesis Endógenos Exógenos

Factores endógenos Factores Endógenos. La densidad de los estomas El tipo de planta: C4 C3 CAM La densidad de los estomas El área foliar La edad de la hoja Los niveles hormonales Otros proceso metabólicos celulares (respiración y foto respiración)

Factores exógenos la temperatura la concentración de gases como dióxido de carbono y oxígeno la intensidad luminosa el tiempo de iluminación el color de la luz la escasez de agua

¿Qué ocurre con la fotosíntesis durante el otoño? Cuando el verano acaba y llega el otoño, los días se hacen cada vez más cortos y la luz es cada vez menos intensa. En invierno no hay la suficiente luz o agua como para hacer la fotosíntesis. Los árboles descansarán y vivirán con el alimento que almacenaron durante el verano. En otoño empiezan a cerrar sus fábricas de comida. La clorofila de las hojas desaparece y, poco a poco, a medida que su color verde se desvanece, empezamos a ver colores naranjas y amarillos, que ya existían durante el verano, pero no los podíamos ver porque quedaban cubiertos por el verde de la clorofila. Los rojos brillantes y los lilas corresponden a sustancias fabricadas exclusivamente en otoño. En algunos árboles, como los [[Arce|arces]], la glucosa queda atrapada en las hojas cuando la fotosíntesis se para. La luz del Sol y las noches frías del otoño hacen que la glucosa se vuelva roja. El marrón que aparece en las hojas de algunos árboles, como los [[Roble|robles]], proviene de productos de deshecho que se acumulan en las hojas. La clorofila más abundante en las hojas enmascara los colores de los carotenoides. Al caer las hojas, la clorofila más inestable ante la oxidación se descompone más rápidamente y las hojas muestran los colores amarillentos de las xantófilas.

del Proceso para mantener la Importancia del Proceso para mantener la vida en la tierra

La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la Biosfera por varios motivos: La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos . En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante. La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora.

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. La diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis.

Factores ambientales que pueden alterar el proceso fotosintético

Intensidad luminosa. A mayor intensidad luminosa, mayor actividad fotosintética. 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. También influye el color de la luz: el mejor es el que absorbe (y no refleja) la clorofila.

Temperatura. Concentración de CO2 A mayor temperatura, mayor actividad fotosintética, hasta que se llega a un máximo, superado el cual se pueden desnaturalizar algunas enzimas. La temperatura óptima variará de unas especies a otras. Concentración de CO2 A mayor concentración de CO2 mayor actividad fotosintética, hasta que se llega a un punto en el que se estabiliza.

Concentración de O2 Tiempo de iluminación. Escases de agua. Al aumentar la concentración de O2 baja el rendimiento de la fotosíntesis debido a la fotorrespiración. Tiempo de iluminación. Existen especies que desenvuelven una mayor producción fotosintética cuanto mayor sea el número de horas de luz, mientras que también hay otras que necesitan alternar horas de iluminación con horas de oscuridad. Escases de agua. Ante la falta de agua en el terreno y de vapor de agua en el aire disminuye el rendimiento fotosintético. Esto se debe a que la planta reacciona, ante la escasez de agua, cerrando los estomas para evitar su desecación, dificultando de este modo la penetración de dióxido de carbono. Además, el incremento de la concentración de oxígeno interno desencadena la fotorrespiración. Este fenómeno explica que en condiciones de ausencia de agua, las plantas C4 sean más eficaces que las C3.

Escasez de agua. Ante la falta de agua en el terreno y de vapor de agua en el aire disminuye el rendimiento fotosintético. La planta reacciona, ante la escasez de agua, cerrando los estomas para evitar su desecación, dificultando de este modo la penetración de dióxido de carbono. El incremento de la concentración de oxígeno interno desencadena la fotorrespiración. Este fenómeno explica que en condiciones de ausencia de agua, las plantas C4 sean más eficaces que las C3.

Gracias por su atención. Universidad Nacional autónoma de México. Escuela Nacional Preparatoria. Plantel 6 “Antonio Caso” Biología. Fotosíntesis Profra: Cecilia Verduzco M. Alumnos: Cruz Domínguez Alejandra Flores Rojas Nataly Y. Miranda Linares Luis Ángel Nebreda corona Adriana P. Silva Fernández Ichel S. Grupo 605. Gracias por su atención.