FOTOSÍNTESIS Miss Marcela Saavedra Aravena

Objetivo Explicar en qué consiste el proceso de fotosíntesis como mecanismo de incorporación de materia y energía.

Consideraciones generales Todos los organismos requieren nutrientes para su funcionamiento, la diferencia es la forma en la que los obtienen. La mayoría de las plantas, algas y cianobacterias utilizan la luz como fuente de energía para sintetizar nutrientes. La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento

Actividad de inicio Analiza las siguientes situaciones experimentales. Considera que la campana es hermética, los ratones son de la misma especie y se utilizaron las mismas cantidades de luz, agua y alimento.

Análisis: ¿Qué importancia tiene la fotosíntesis para los seres vivos? Plantea una hipótesis para el problema enunciado. Identifica las variables que se mantuvieron constantes en la experimentación. ¿Qué le ocurrió al ratón de la situación B? ¿Qué importancia tiene la fotosíntesis para las plantas? ¿y para los demás seres del planeta? A partir de los resultados del experimento, ¿corroboraste la hipótesis planteada en la pregunta 1?

Reacción química de la fotosíntesis La fotosíntesis es una reacción química compleja, que se puede resumir con la siguiente ecuación: enzimas pigmentos CO2 + H2O C6H12O6 + O2 ¿Es una reacción exergónica o endergónica?

En la fotosíntesis: La luz solar es la fuente de energía, es atrapada por la clorofila, un pigmento verde en las células vegetales. El dióxido de carbono y el agua son las materias primas. La glucosa es el producto y el oxigeno el desecho liberado.

La luz y los pigmentos La luz es una forma de energía radiante. Hay varias formas de energía radiante (ondas de radio, infrarrojas, ultravioletas, rayos X, etc.). Funciona como onda y como partícula, el fotón.

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 la luz que choca con materia no es absorbida, se refleja y es lo que observamos como color

Espectro de luz visible.

Pigmentos 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).

Pigmentos accesorios

Actividad Pigmento Longitud de onda absorbido Color reflejado - Completa la siguiente tabla con los pigmentos accesorios Pigmento Longitud de onda absorbido Color reflejado Organismo donde se encuentra Carotenoides Xantofilas Ficocianina Antocianinas Ficoeritrina

Estructura celular vegetal

Fases de la fotosíntesis

Fases de la fotosíntesis

Fase 1. Reacciones dependientes de la luz Ocurren en la membrana de los tilacoides (granas). La clorofila y otros pigmentos presentes en los fotosistemas (membrana de los tilacoides) absorben la energía de luz. Esto aumenta la energía de ciertos electrones (Mg) en las moléculas de los pigmentos, activándolos. Esto los lleva a un nivel de energía más alto. Los electrones recorren una cadena de proteínas a lo largo de la membrana del tilacoide. A medida que los electrones llegan a un nivel más bajo, liberan energía.

Fotosistemas En el fotosistema I (FS I) la molécula reactiva de clorofila a se denomina P700, ya que uno de los máximos de absorción es en los 700 nm. Se localiza en la periferia de las granas.     El Fotosistema II (FS II) también contiene una molécula de clorofila a reactiva, denominada P680, porque este tipo absorbe preferentemente a 680 nm y se localiza en las membranas inter-tilacoidales.

Ubicación fotosistemas

Proteínas en la cadena transportadora de electrones Ferredoxin Plastocianina Plastoquinona

Continuación Fase lumínica Cuando el electrón excitado “salta” desde el Mg a la Plastoquinona y de ahí al Citocromo, éstas proteínas bombean H+ hacia el interior del tilacoide. La fotólisis del agua (para recuperar el electrón perdido desde el Mg del P680) también agrega H+ hacia el interior del tilacoide. Cuando el electrón “saltarín” llega hasta NADP reductasa permite que se forme NADPH (molécula energética) Finalmente la gradiente de concentración de H+ se equilibra al pasar por la ATPasa, generando el ATP (ADP+P)

Resultado final de la fase lumínica Liberación de oxigeno molecular a partir del rompimiento del agua (fotolisis). Moléculas altamente energéticas, que serán utilizadas en la siguiente fase de la fotosíntesis.

Resumen Fase clara. https://www.youtube.com/watch?v=AjQd-TaQpuQ

Fase 2. Reacciones independientes de la luz Llamada así, porque no requiere de la luz solar para realizarse. Sus requerimientos son el CO2 y las moléculas energéticas fabricadas en la fase clara (ATP y NADPH) Consta de 3 momentos: Carboxilación Reducción Regeneración Su producto final es la glucosa.

Los estomas son las estructuras, presentes en las hojas, capaces de ingresar el CO2 atmosférico. Dependen absolutamente de agua, ya que de esta forma se hinchan sus células y el poro se abre.

La fase oscura también es llamada Ciclo de Calvin Benson

Carboxilación: Es cuando se fija el CO2 atmosférico, es decir se une a la molécula de 5C (1,5 Ribulosa difosfato) presente al interior de las plantas. Dicha unión es catalizada por la enzima RubisCO (enzima más abundante en todo el planeta) Reducción: Adición de las moléculas energéticas fabricadas en la fase clara. Recibe este nombre porque los compuestos intermediarios ganan electrones a través e los enlaces que forman con el P y el H (entregados por el ATP y el NADPH respectivamente) Regeneración: Los compuestos de 3C sobrantes, luego de la elaboración de glucosa, se reordenan para recuperar las 6 moléculas de 5C (1,5 Ribulosa difosfato) con que se reiniciará el ciclo.

Fosfoglicerato RuDP Glucosa Gliceraldehído RuDP= Ribulosa difosfato