PROCESOS IMPLICADOS EN LA OBTENCIÓN DE NUTRIENTES Y ENERGÍA PROCESOS DE SÍNTESIS O ANABÓLICOS: FOTOSÍNTESIS.

FOTOSÍNTESIS: Proceso Anabólico ECUACIÓN GENERAL E.L. 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 Clorofila + O2 ↑ C6H1206 Energía Lumínica Nivel de Energía CO2 + H20

FOTOSÍNTESIS: ETAPAS FOTOLISIS DEL AGUA (fotodependiente) FIJACIÓN DEL CO2 (fotoindependiente) En membrana tilacoide. Ruptura de la molécula de agua. Liberación de O2. Formación de ATP y NADPH Ciclo de Calvin. En estroma. Fija el C (del CO2). Forma molécula orgánica. Etapa fotodependiente E.L. n H2O + NADP+ + ADP + Pi ATP + NADPH + n O2 clorofila Etapa fotoindependiente n CO2 + ATP + NADPH (CH2O)n + NADP+ + ADP + Pi

ACOPLAMIENTO ENTRE LAS ETAPAS DE LA FOTOSÍNTESIS La etapa fotodependiente se produce mientras hay luz solar y produce productos intermediarios (ATP y NADPH) La etapa fotoindependiente se produce continuamente, utiliza los productos intermediarios (ATP y NADPH) y el CO2, para producir moléculas orgánicas.

ENERGÍA LUMÍNICA La luz se descompone en colores que constituyen el espectro visible

ABSORCIÓN DE LA LUZ Cuando la LUZ incide puede ser: REFLEJADA (hace visible los objetos) ABSORBIDA (utilizada para fotosíntesis) Principales pigmentos: Clorofila a y b. Carotenos.

ACCIÓN DE LA LUZ SOBRE LOS ELECTRONES Electrón excitado Energía liberada Transición Energética Discreta FOTÓN Estado electrónico fundamental Depende de la longitud de onda (energía) del FOTON

ACCIÓN DE LA LUZ EN LA CÉLULA VEGETAL Membranas de los tilacoides FOTOSISTEMAS Complejo organizado de 300 moléculas de proteínas que captan la energía lumínica y la transfieren a centro de reacción donde se encuentra la clorofila que emite los e- excitados a los aceptores. I (P700) II (P680) Clorofila a Clorofila b Carotenos Clorofila a Clorofila b Xantófilas

Las moléculas que forman el fotosistema captan luz de diferente longitud de onda, aumentando la energía luminosa aprovechable. Fotosistema Los pigmentos captan la energía luminosa y la ceden a las moléculas vecinas presentes en cada fotosistema hasta que llega a la clorofila.

(LUMÍNICA – FOTOQUÍMICA – FOTÓLISIS DEL AGUA) FASE FOTODEPENDIENTE (LUMÍNICA – FOTOQUÍMICA – FOTÓLISIS DEL AGUA) La ruptura de la molécula de H2O y el transporte de e- y H+ produce ATP y NADPH+H, liberando O2 al ambiente.

Al captar la energía lumínica, se excitan dos electrones de la clorofila, que se desprenden de la molécula. Fotosistema 2e-

FORMACIÓN QUIMIOSMÓTICA DE ATP La circulación de e- a través de la cadena de reacciones redox, libera energía que es utilizada en el transporte de H+ a través de la membrana interna (desde el estroma hacia el lumen tilacoidal). La energía potencial del gradiente de H+ es utilizada por una ATPasa para sintetizar ATP. ESTROMA P H+ ATP ADP H+ ATP-asa T3 T1 T2 FSII FSII e- H+ H+ H+ H+ LUMEN TILACOIDAL H+ H+

FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICA Z: Aceptor de e- PQ: Plastoquinona Cit b: Citocromo b Cit f: Citocromo f PC: Plastocianina Q: Aceptor de e- FD: Ferredoxina FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICA Z Fotorreducción FD Q Cit b Fotofosforilación Reductasa O2 PQ ADP NADPH+H+ NADP+ Cit f + Pi ATP O PC Fotoexcitación P700 (FS I) 2e- P680 (FS II) 2e- H2O 2e- O H+ H+ Fotólisis

MECANISMO QUIMIOSMÓTICO PARA LA SINTESIS DE ATP Y NADPH+H+ EN LA FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICA ESTROMA P ADP ATP H+ H+ O2 O H H+ H H+ 2e- O H+ ATP-asa NADPH+H+ NADP+ PC PQ Cit b Cit f NADP+- reductasa FSI FSII 2e- 2e- Fd H+ H+ H+ H+ H+ LUMEN TILACOIDAL H+ H+

CIRCULACIÓN DE e- Y H+ EN FOTOSISTEMAS I Y II Z: Aceptor de e- PQ: Plastoquinona Cit b: Citocromo b Cit f: Citocromo f PC: Plastocianina Q: Aceptor de e- FD: Ferredoxina CIRCULACIÓN DE e- Y H+ EN FOTOSISTEMAS I Y II Z Fotorreducción NADPH+H+ FD Q NADP+ PQ O2 Reductasa Cyt 2e- ADP PC + Pi ATP O Fotoexcitación P700 (FS I) 2e- P680 (FS II) H+ O H2O H+ Fotólisis

FASE FOTOINDEPENDIENTE (OSCURA – BIOQUÍMICA – SINTESIS DE MATERIA ORGÁNICA – CICLO DE CALVIN – CICLO C3 – FIJACIÓN DEL CO2 ) El ATP y el NADPH+H producidos en la etapa lumínica y el CO2, proveninente del ambiente, son utilizados para la síntesis de carbohidratos

PRECURSOR DE CARBOHIDRATO En el ESTROMA del cloroplasto, los productos de la etapa fotodependiente (NADPH+H+ y ATP) y el CO2 son utilizados en una serie de reacciones cíclicas que producen un precursor de la glucosa, el 2-fosfogliceraldehído (2-PGAL). C O C ESTROMA CICLO DE CALVIN NADPH+H+ NADP+ ADP Pi ATP PRECURSOR DE CARBOHIDRATO

El ciclo de Calvin, tiene por función fijar los C del CO2 en una triosa, precursora de la glucosa. En forma hipotética: ESTROMA Molécula de 3 C con 1 P ADP CO2 ADP ATP Molécula de 3 C con 2 P ATP Molécula de 5 de C y 2 P NADPH+H+ NADP+ ADP ATP NADPH+H+ NADP+ Molécula de 5 C con 1 P Molécula de 3 de C con 2 P Molécula de 3 C con 1 P P Molécula portadora del carbono proveniente del CO2 y precursora del carbohidrato de 6C.

LUZ 12 H2O Clorofila 18 ATP 24 H PGAL 6 O2 VISIÓN EN CONJUNTO Transformación de la energía luminosa en energía química contenida en el ATP Descomposición del agua en H+, e- y O2. Reducción del CO2 y síntesis de glucosa. LUZ 12 H2O 6 CO2 Clorofila 18 ATP 24 H Membrana del tilacoide PGAL Estroma 6 O2 Distintas rutas metabólicas

POSIBLES RUTAS ANABÓLICAS FOTOSÍNTESIS LÍPIDOS Glicerol Ác. grasos CICLODE KREBS PGAL Ác. Pirúvico Acetil CoA CO2 Monosacáridos Nucleótidos Aminoácidos DISACÁRIDOS PROTEÍNAS Ácido nucleícos POLISACÁRIDOS