Transcript Fotosíntesis

¿Qué es la fotosíntesis?
 Es la función por la cual las plantas verdes mediante la clorofila
y en presencia de la luz solar, transforma el CO2 y el agua en
sustancias hidrocarbonadas con desprendimiento de O2.
 Esta ruta metabólica concluye con las síntesis de carbohidratos,
a partir de CO2 y agua mediante el uso de la energía radiante
de la luz solar.
Formula :
6
+6
+
+6
plantas
algas
• Se dan en
plantas
verdes
autótrofas
• En
organelos
llamados
cloroplastos
• Solo se da
en algas
verdes
• En
organelos
llamados
cloroplastos
bacterias
• Autótrofas
• En la
membrana
plasmática
Estructura de una hoja
• Epidermis superior
• Epidermis inferior
• Cutículo
Parénquima esponjoso
• Mesófilo
Parénquima en empanada
Xilema
• Venas o haces vasculares
Floema
• Estomas
Epidermis superior
• Cubre la superficie de la hoja
• Es mas gruesa que la epidermis inferior
• Leda protección a la planta contra lesiones o perdida de agua
Epidermis inferior
• Cubre la superficie inferior de la hoja
• Es mas delgada que la superior
Nota:
 La mayor parte de las células de estas capas carecen de cloroplastos y son relativamente
transparentes
 Permiten la penetración de la luz a la zona media de la hoja, donde tiene lugar la fotosíntesis
Cutícula
• Es una capa cerosa que las células epidérmicas segregan
• Reduce la perdida de agua a través de las paredes externas
• Formada por una sustancia cerosa llamada “cutina”
Mesófilo
• Tejido fundamental fotosintético
• Se encuentra entre la epidermis superior e inferior
• Las células del mesófilo se encuentran en forma laxa con michos espacios
aéreos
• Se encuentran aquí los cloroplastos
• Se divide en:
Parénquima en empanada: es la parte de la hoja donde se lleva acabo la
fotosíntesis.
Parénquima esponjoso: permite la difusión de los gases dentro de la
hoja(CO2)
Venas o haces vasculares
• Proporcionan agua y minerales procedentes de las raíces
• Dan sostén a la hoja cuya estructura es débil por la gran cantidad de espacios
aéreos en el mesófilo y evitar que se colapse bajo su propio peso
• Se divide en:
Floema: Trasporta azucares disueltos en todas las partes de la planta.
Se encuentra en la parte inferior de la hoja.
Xilema: Trasporta agua y minerales disueltos (nutrientes
inorgánicos)
Se localiza hacia a la parte superior de la vena.
Estomas
• Se encargan de intercambiar gases entre la atmosfera y los tejidos
foliculares internos
• El CO2 que es la materia prima para la fotosíntesis, se difunde hacia el
interior de la célula a través de los estomas
• El O2 producto de la fotosíntesis se difunde con rapidez hacia el exterior
de la hoja a través de los estomas
Los cloroplastos
Son organelos membranosos donde se tiene lugar la fotosíntesis
en organismos eucariontes; se producen en algunas células de
plantas y algas.
Contienen los pigmentos de las plantas los cuales son la
clorofila y los pigmentos accesorios.
Estructura de los cloroplastos
Están constituidos por:
• Membrana externa
• Membrana interna
• Tilacoides
• Membranas del tilacoide
Dos compartimientos solubles:
• Estroma
• Espacio intermembrenal
Tilacoides
• Al conjunto de tilacoides apilados se les denomina “grana”
• Se realizan aquí las reacciones dependientes de luz
Estroma
• Contienen enzimas que producen hidratos de carbono a partir de CO2 y
agua, utilizando a energía capturada de la luz del sol.
• Sitio donde tiene lugar las reacciones del Ciclo de Calvin
• Se encuentran las proteínas de transcripción, replicación y duplicación así
como el DNA del organelo al nucleoide
Membrana del tilacoide
• Aquí se encuentra la clorofila
• Esta implicada en la formación de ATP
• Se encuentra el aparato fotoquímico formado x las proteínas involucradas
en la captación de la energía luminosa y su conversión a energía química
Espacio intermembrenal
• Es el espacio que se forma dentro del sistema de membranas tilacoidales
¿Para qué se utiliza la molécula de agua?
El agua necesaria para la fotosíntesis se obtiene del suelo y es
trasportada por el xilema hasta la hoja, donde se difunde y humedece las
superficies de las células del mesófilo.
La disposición laxa del tejido y la gran cantidad de espacios aéreos del
espacio aéreo permite la rápida difusión del CO2 hacia las superficies
celulares, aquí se disuelve en una película de H2O antes de difundirse
hacia el interior de las células.
La luz
• La luz se compone de paquetes de energía llamados “fotones”
• La energía de un fotón corresponde a su longitud de onda
• La fotosíntesis depende de la luz detectable por ojo humano y no de
radiaciones con otras longitudes de onda
• La longitud de onda de la luz visible del espectro excita determinados tipos de
moléculas biológicas, lo que mueve electrones a niveles energéticos mas altos
• La radiación de longitudes de onda menores que la luz visible contiene tanta
energía que altera los enlaces de moléculas biológicas.
Pigmentos
• En la membrana tilacoidal se encuentran varios pigmentos como son la clorofila y
pigmentos accesorios( carotenoides )
Clorofila
• Absorbe la luz principalmente en las regiones azul y roja del espectro visible
• La luz absorbida no es absorbida en grado apreciable por la clorofila
• Las plantas suelen verse verdes porque sus hojas dispersan o reflejan parte de
ese color que les llega
• Hay dos tipos principalmente:
Clorofila a
• Pigmento que inicia las reacciones dependientes de luz en la fotosíntesis.
• Difiere de la clorofila b por tener un grupo metilo (-CH3)
• Se ve de color verde obscuro
Clorofila b
• Pigmento accesorio
• Tiene un grupo carbonilo terminal (-CHO)
• Se ve de color verde amarillento
Carotenoides
•
•
•
•
Pigmentos fotosintéticos accesorios
Reflejan el color amarillo o anaranjado
Absorben longitudes de onda diferentes a las que corresponden a la clorofila
Protegen a la clorofila y otras partes de la membrana tilacoidal del exceso de
energía luminosa que podría dañar los componentes fotosintéticos
Pigmentos en el otoño
Muchos arboles de clima templado cuando sus hojas cambian de color en el
otoño la clorofila se degrada, dejando a los pigmentos accesorios anaranjado y
amarrillo en las hojas
Las reacciones de las fotosíntesis se
dividen en dos:
• Reacciones fotodependientes (reacciones dependientes de la luz).
• Reacciones de fijación de carbono (reacciones independientes de la luz).
Cada conjunto de reacción tiene lugar en una región distinta del
cloroplasto:
• Reacciones fotodependientes en los Tilacoides
• Reacciones de fijación de carbono en el estroma
Reacciones Fotodependientes
(dependientes de la luz):
Parte luminosa o “FOTO” de la fotosíntesis
CARACTERISTICAS:
• La energía lumínica es convertida en energía química por una serie de
reacciones de transferencia de electrones.
• Ocurren en los tilacoides.
• Comienzan cuando la clorofila captura energía lumínica
Reacciones fotodependientes que ocurren en las
membranas tilacoidales.
La energía de la luz solar se usa para disociar el agua, producir ATP y
reducir el NADP*.
1.- Reacciones fotoquímicas:
Se energiza la clorofila, que en el centro de reacción sede su electrón
energizado a una molécula aceptará de electrones.
• Materiales necesarios: Energía luminosa y pigmentos (clorofila).
• Productos terminales: Electrones
2.- Transporte de electrones:
Se transportan los electrones en una cadena de aceptores en las membranas
tilacoidales, los electrones reducen el NADP; la disociación del agua
permite que parte de los protones (H*) se acumulen en el espacio
tilacoidal.
• Materiales necesarios: Electrones, NADP*, H2O y aceptores de
electrones.
• Productos terminales: NADPH y O2.
3.- Quimiósmosis:
Los protones (H*) cruzan la membrana tilacoidal a favor de su gradiente,
por conductos especiales en el complejo de sintasa de ATP, se libera
energía que sirve para producir ATP
• Materiales necesarios: Gradientes de protones ADP + P.
• Productos terminales: ATP.
Reacciones dependientes de la luz de la
fotosíntesis:
Comienzan cuando los fotones son adsorbidos por el fotosistema II.
1.- La luz es adsorbida por el fotosistema II, y la energía se transfiere a los
electrones en las moléculas de clorofila o del centro de reacción.
2.- Los electrones energéticos salen del centro de reacción.
3.- Los electrones se mueven a la cadena transportadora de electrones
adyacente.
4.- La cadena transporta los electrones, y cierta cantidad de su energía se
emplea para impulsar la síntesis de ATP mediante la quimiósmosis. Los
electrones sin energía sustituyen los que se perdieron por el fotosistema I.
5.- La luz incide en el fotosistema I, y se pasa energía a los electrones en
las moléculas de clorofila o del centro de reacción.
6.- Los electrones energéticos salen del centro de reacción .
7.- Los electrones se mueven a la cadena transportadora de electrones.
8.- Los electrones energéticos del fotosistema I son captados en las
moléculas de NADPH.
9.- Los electrones perdidos por el centro de reacción del fotosistema II
son remplazados por los electrones que se obtienen por la descomposición
del agua, que es una reacción que también libera oxigeno y H+ empleado
para formar NADPH.
La fotofosforilación no cíclica produce ATP y NADPH.
• Reacción fotodependientes más común, participan tanto el fotosistema I
como el fotosistema II.
• Denominado así porque los electrones que salen de las moléculas de
clorofila ya no regresarán a esas mismas moléculas.
Reacciones de fijación de carbono:
Durante estas, se utiliza la energía de ATP y NADPH para producir moléculas de
carbohidrato a partir de dióxido de carbono.
a) Las reacciones de fijación de carbono ocurren como parte del ciclo de Calvin o
vía C3.
1.-Las moléculas de CO2 son capturadas por el RuBP, lo que genera un producto
intermediario inestable, el cual se disocia de inmediato en dos moléculas de PGA.
2.-El PGA es fosforilado por NADPH. La eliminación de un fosfato causa la
formación de
G3P.
3.- Mediante una serie de reacciones, el G3P se transpone a mas moléculas de
RuBP u otro azúcar.
Fijación del carbono
b) En la vía C4, la enzima carboxilasa de PEP se une eficazmente al CO2,
incluso cuando la concentración de este es baja.
1.- Las reacciones C4 ocurren dentro de las células del mesófilo. El dióxido de
carbono se fija en el oxalacetato, que luego se convierte en malato.
2.- El malato pasa a una célula de la vaina del haz, donde el CO2 se disocia.
Este dióxido de carbono liberado pasa luego al ciclo de Calvin.
c) La vía CAM (crassulacean acid matabolism, metabolismo acido de las
crasuláceas)
• Es muy similar a la C4.
• La fijación inicial del CO2 ocurre por la noche
• La descarboxilación del malato ocurre y la producción de azúcar a partir del
CO2 por la vía fotosintética C3 se realiza durante el día.
• Los mecanismos CAM y C3 ocurren en momentos diferentes en una misma
célula de las plantas.
• Carboxilasa de PEP fija carbono por la noche en las células del mesófilo, y el
ciclo de Calvin ocurre durante el día en las mismas células.
• Las plantas CAM son capaces de realizar el intercambio gaseoso para la
fotosíntesis.
• Reducen en un grado significativo la perdida de agua (sobrevivir en desiertos).
Fotosíntesis en el maíz y en el nopal
 En plantas como el maíz se realiza una derivación del proceso fotosintético
denominado fotosíntesis tipo C4;donde el tejido fotosintético esta compuesto
por 2 tipos celulares conocidas como células del mesófilo y células del
parénquima vascular. En este tipo de plantas hay una acumulación de
cloroplastos en ambos tipos de células. El desarrollo de los cloroplastos va
acoplado al desarrollo del tejido fotosintético por lo tanto los cloroplastos con
mayor capacidad fotosintética se encuentran concentrados en las células maduras
de la hoja.
 En cambio en el nopal se realiza el proceso fotosintético denominado
fotosíntesis tipo C3
Diferencia entre fotosíntesis de un nopal y el maíz
Reacciones de fijación de carbono
que ocurren en el estroma.
Fijación de carbono: se usa dióxido de carbono (CO2) para producir
carbohidrato.
• Productos terminales: Ribulosa bisfosfato, CO2, ATP, NADPH y enzimas
necesarias.
• Materiales necesarios: Carbohidratos ADP + P y NADP*
Reacciones de fijación de carbono que
ocurren como parte del ciclo de Calvin o vía
C3.
Fijación de carbono:
• El dióxido de carbono se combina con ribulosa bifosfato (RuBP), un azúcar de
cinco carbonos.
• Reacción es catalizada por la enzima carboxilasa de ribulosa bisfosfato
(rubisco).
• 6 moléculas de RuBP reaccionan con 6 moléculas de CO2 para formar 12
moléculas de PGA.
• El producto es un intermediario inestable de seis carbonos, el cual de inmediato
se descompone en dos moléculas de fosfoglicérato (PGA) de tres carbonos.
• Los tres carbonos del PGA le dan su nombre al ciclo C3 o ciclo de Calvin.
Importancia de la fotosíntesis
 La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza
fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos
seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada
en materia propia por los diferentes seres vivos.
 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.
 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 fotosíntesis fue causante del cambio producido en la
atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora.
Factores ambientales que
pueden alterar el proceso
fotosintético
a) El ozono inhibe la fotosíntesis por que daña las células del
mesófilo quizás por la alteración de la permeabilidad de sus
membranas celulares.
b) La exposición a bajas concentraciones de contaminantes
atmosféricos a menudo causa un descenso en la actividad
fotosintética sin otros síntomas de daño.
c) Las lesiones en hojas y otros síntomas visibles en las plantas a
parecen a concentraciones mucho mayores de contaminantes en
el aire.
d) La temperatura, debido a su influencia en todos los procesos
enzimáticos y metabólicos juegan un papel en la disponibilidad
de agua, que puede afectar al grado de apertura estomática y
por tanto a la difusión del CO2, y la disponibilidad de
nutrientes .
Integrantes :
Cerón García Jessica Alejandra
Coquis Navarrete Ana Kharen
Salazar Sosa Patricia
Sánchez de Santiago Salvador
Grupo: 607
Bibliografía:
 Audesirk,Teresa; Gerald, Audersik, etal (2004). Biología: Ciencias y
Naturaleza. México. Editorial Pearson.
 . Jiménez I. Felipe , Merchant Horacio. (2003). Biología celular y
molecular. México. Editorial Pearson Educación.
 Solomon,Eldra P., Berg Linda R., Martin Diana W.(2008). Biología. México
Editorial Mc Graw Hill.