Transcript Autores : Cabrera Guzmán Damir Luis Ramón López Granados Josué Torres Rodríguez Karla Mariana ENP.

Autores :
Cabrera Guzmán Damir Luis Ramón
López Granados Josué
Torres Rodríguez Karla Mariana
ENP. N0.6 “Antonio Caso”
UNAM
Fotosíntesis
Es el proceso por medio del cual los
organismos autótrofos convierten la
energía proveniente del Sol en energía
química aprovechable.
6CO2 + 6H2O ENERGIA
C6H12O6 + 6O2
Factores que intervienen en la Fotosíntesis
•Cloroplasto
•Pigmentos
•luz
•Agua (H2O)
•Bióxido de Carbono (CO2)
FACTORES QUE PARTICIPAN EN LA FOTOSINTESIS
CLOROPLASTOS
Los cloroplastos son orgánulos aún mayores y se
encuentran en las células de plantas y algas, pero no
en las de animales y hongos
Formados por dos membranas de la envoltura, tienen
numerosos sacos internos formados por membrana que
encierran el pigmento verde llamado clorofila, en estos es
donde se lleva acabo la fotosíntesis.
Estructura
La envuelta, formada por
dos membranas, una
externa y otra interna, más
un espacio
intermembranoso
Los tilacoides que son
sacos aplanados
delimitados por una
membrana y amontonados formando estructuras a modo de pilas
de monedas denominadas grana y estas están conectadas atreves
de membranas donde se sitúan las proteínas. El estroma espacio
no ocupado por los tilacoides; que tiene ADN.
CLOROPLASTOS
Cuerpos discoidales que miden de 2 a 10 micras de diámetro y 1 micra
de grosor
Se distinguen dos tipos de cloroplastos:
El Lamelar (presente en algas)
El formado por Grana (presente en plantas superiores)
En las angiospermas se encuentran en las células verdes del mesófilo de las
hojas
Poseen 2 membranas una externa muy permeable y una interna casi
impermeable
Composición:
Membrana externa: es permeable a la mayor parte de las moléculas
pequeñas por la existencia de porina.
Membrana interna: es prácticamente impermeable a la mayoría de las
sustancias, pero contiene proteínas transportadoras.
Ambas son muy permeables a al CO2.
Membrana tilacoidal: es impermeable a la mayoría de las moléculas e
iones.
Estroma: contiene una desconcentrada de enzimas, contiene una o mas
copias de DNA circular,RNA
Tilacoide: forman parte de la estructura de la membrana interna del
cloroplasto; sitio de las reacciones captadoras de luz de la fotosíntesis y
de la fotofosforilación
Grana: es una serie de tilacoides apilados
PIGMENTOS FOTOSINTETICOS
Son sustancias colorantes que, disueltas o en forma de
gránulos, se encuentran en el citoplasma de muchas células
vegetales y animales.
Clorofila
Son compuestos del tipo tetra pirrol. Constan de cuatro
anillos de pirrol unidos por medio de puentes de metilo (-CH=) lo que constituye una porfirina
Clorofila a y b
Es el pigmento involucrado directamente en la
transformación de la energía lumínica en energía química,
las células fotosintéticas casi siempre contienen un segundo
tipo de clorofila, la clorofila b y otro grupo de pigmentos
llamados carotenoides
CAROTENOIDES
Se dividen en carotenos
que son hidrocarburos
insaturados y en xantofilas
que son derivados
oxigenados de los
anteriores.
Los carotenoides que
participan en la
fotosíntesis se designan como carotenoides primarios, diferentes
de los secundarios que aparecen en flores y frutos como
componentes de los cromoplastos y en organismos heterótrofos
como bacterias, levaduras y hongos, también se pueden originar
en organismos fotosintéticamente activos como consecuencia de
una nutrición mineral deficiente.
FICOCIANINAS Y FICOERITRINAS
Estos pigmentos de color azulverdoso y rojo-morado están
limitados a las cianofíceas (algas
verde-azules) y rodofíceas (algas
rojas), al lado de la clorofila a y
algunos carotenoides.
El cuerpo básico consiste en
cuatro anillos de pirrol unidos entre si por puentes de
metino, pero en este caso no forman un anillo cerrado, por lo
tanto no hay un átomo metálico en posición central.
Luz
La luz blanca se descompone en
diferentes colores (color = longitud
de onda) cuando pasa por un prisma
el espectro de radiación electromagnética. Todas las radiaciones
de este espectro se comportan como ondas.
Cuanto más larga es la longitud de onda, menor es la energía,
y cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la energía
que transporta
Agua y CO2
Suministrar electrones para las reacciones
redox, es decir, el agua interviene como
fuente de electrones. Puesto que la
molécula de agua es un agente reductor
muy débil, sus electrones deben ser
energetizados por los fotones de la luz solar,
la energía de los fotones absorbidos por la clorofila se utiliza
no sólo para energetizar electrones del agua, sino también
para fabricar ATP a partir de fosfato inorgánico. Conocido
como fotofosforilación.
La foto oxidación de agua dependiente de clorofila y en
segundo lugar la reducción asimilatoria de los bioelementos
primordiales gracias al poder asimila torio obtenido en la fase
anterior.
CO2
El pro ducto de desecho de la
fotosíntesis (el oxígeno) permite la
existencia de los organismos aerobios.
La fotosíntesis es la principal fuente de materia orgánica:
transforma el CO2 en sustancias orgánicas utilizando
la energía luminosa.
Tipos de Fotosíntesis
Fotosíntesis Anoxigènica
Los organismos foto autótrofos anoxigénicos convierten la
energía de la luz en energía química necesaria para el
crecimiento, no se produce oxígeno (O2)
Contienen además carotenoides, pigmentos encargados de la
absorción de la energía de la luz y posterior transmisión a la
bacterioclorofila.
La reacción global es la siguiente:
2H2S + CO2 → [CH2O] + H2O + 2 S
Fotosíntesis Oxigenada
El donante primario de electrones y que, por lo tanto,
libera oxígeno (O2) como subproducto.
Esta modalidad metabólica es propia de las cianobacterias
y de sus descendientes por endosimbiosis
El proceso de combinación de dióxido de carbono con
agua para formar azúcar, resulta en un exceso de oxígeno,
el cual es liberado.
Las fases de la fotosíntesis
•Fase lumínica
•Fase obscura
Reacciones lumínicas: es
un proceso dependiente de
la luz (etapa clara), requiere
de energía para fabricar ATP
y moléculas portadoras de
energía NADPH reducido, a
usarse en la segunda etapa.
Ocurre en la grana
Etapa oscura: es la fase
independiente de la luz (Ciclo de
Calvin- Benson), los productos
de la primera etapa mas CO2 son
utilizados para formar los enlaces
C-C de los carbohidratos. Los
transportadores de energía
provenientes de la etapa clara
están presentes. La enzima más
importante esta estimulada
indirectamente por la luz. Ocurre
en el estroma de los cloroplastos.
Fotosistemas
Función es captar la energía luminosa para utilizarla durante
el transporte de electrones para sintetizar moléculas
energéticas
Fotosistema I. Capta la energía luminosa de longitud de
onda inferior o igual a 700nm. En él, encontramos
diferentes pigmentos:
· Pigmentos antena. Sólo sirven para captar la luz y no
inician ningún tipo de reacción.
· Centro de reacción. Encontrar clorofila a, pero en este
caso es la molécula diana (clorofila aI). Mayoritariamente
absorbe la longitud de onda de 700nm, pero los pigmentos
antena que recordemos únicamente captaban luz, “ceden”
la energía electromagnética capturada por ellos también al
centro de reacción
Fotosistema II. Capta la energía luminosa de longitud de onda
igual o menor a 680nm.
· Pigmentos antena. Funcionan igual que en el caso del
fotosistema I, clorofila b en mayor cantidad que en el uno y
también xantofilas.
· Centro de reacción. Aquí la molécula diana es la clorofila aII
El aceptor primario de electrones en este caso es la feofitina
(Pheo) y el donador primario recibe el nombre de donador Z.
FACE LUMINOSA
(REACCIONES LUMINICAS)
•Síntesis de ATP o
fotofosforilación que puede ser:
- a cíclica o abierta
- cíclica o cerrada
•Síntesis de poder reductor
NADPH
•Fotolisis del agua
FOSFORILACIÓN ACÍCLICA
Fotofosforilación: proceso de
conversión de la energía del
electrón excitado por la luz
FOSFORILACIÓN CÍCLICA
Características:
· No hay fotólisis del agua
· No se forma NADPH + H+
· No se desprende O2
Proceso similar al a cíclico, pero sin participación del
fotosistema II
La realización repetida de este ciclo aumenta mucho la
concentración de protones que son utilizados por las ATPsintetasas para sintetizar ATP y así soluciona el déficit
energético que tenía para iniciar la fase biosintética.
El flujo cíclico de electrones ocurre en algunos eucariotas y
en bacterias fotosintéticas.
FASE OSCURA O CICLO DE CALVIN
En esta fase se da la creación de la glucosa. Requiere
la participación de enzimas y productos energéticos
como ATP y NADPH+H.
Comienza con la unión del CO2 a un compuesto
de cinco carbonos en el estroma del cloroplasto.
Comprende seis reacciones:
1.
CARBOXILACIÓN. La enzima 1,5-Ribulosa di fosfato
carboxilos (rubisco) cataliza la unión del CO2 a un
compuesto de cinco carbonos. Esto forma un compuesto
intermedio inestable de seis carbonos, el cual se separa en
dos compuestos de tres carbonos cada uno.
2. PRIMERA FOSFORILACIÓN. El ATP transfiere un
fosfato de alta energía a cada uno de los compuestos de tres
carbonos. El ADP resultante pasa a las reacciones de la fase
luminosa para volver a ser fosforilado.
3. REDUCCIÓN.
El NADPH+H
sustituye el
hidrógeno por el
fósforo,
formando dos
moléculas de
gliceraldehído 3
fosfato (G3P). El
NADP y lo
grupos fosfato se
reciclan para ser
reutilizados en la
fase luminosa.
4. FORMACIÓN DE GLUCOSA. Puede ocurrir que:
a) Las tres moléculas de carbono se utilicen para la
formación de ácidos grasos, glicerol o aminoácidos.
b) Que las dos moléculas se unan para dar lugar a la
fructosa.
c) Que la fructosa pase por una desfosforilación para
formar glucosa.
La glucosa puede dirigirse a la síntesis de almidón como
sustancia de reserva o utilizarse para producir ATP.
6. SEGUNDA
FOSFORILACIÓN.
Un ATP cede un
grupo fosfato a una
molécula de cinco
carbonos y forma la
molécula
difosforilada (RuBP),
con la que se inicia el
5. REGENERACIÓN. Las
moléculas de tres
carbonos que no pasan a
la producción de glucosa,
se utilizan de nuevo en la
formación de una
molécula de tres
carbonos.
Factores que afectan a la Fotosíntesis
- Intensidad luminosa. En general, a mayor intensidad
luminosa, mayor actividad fotosintética. Pero, 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. Por otro lado, también influye el
color de la luz: el mejor es el que absorbe (y no refleja) la
clorofila.
- Concentración de O2. Al
aumentar la concentración de O2
baja el rendimiento de la fotos
síntesis debido a la foto
respiración
- Temperatura. Como norma general, 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
C4 y CAM
Solo en plantas vasculares
Para las plantas C4 el resultado de las modificaciones evolutivas
es que el CO2 es fijado en dos compartimientos diferentes: en el
mesó filo el CO2 es fijado como HCO3- por la AC para ser
tomado a continuación por la PEPc que incorpora el carbono en
un ácido C4. Este ácido C4 es
transportado hacia la vaina del
haz vascular por la acción de
acarreadores específicos ATP
dependientes en donde es
descarboxilado para liberar CO2
que es fijado por RUBISCO e
incorporado en el ciclo de
Calvin-Benson.
Las plantas CAM si muestran adaptaciones para tolerar estrés
hídrico severo: suculencia de tejidos o suculencia celular,
disminución drástica en la relación área/volumen de los
órganos fotosintéticos, cierre estomático diurno que limita
fuertemente la pérdida de agua combinado con apertura
nocturna con lo cual no se compromete la ganancia de CO2
Durante la noche la apertura de los estomas permite la
difusión de CO2 que es fijado como HCO3- por la AC y es
tomado por la PEPc que lo
incorpora en ácidos C4 que
se acumulan en las
vacuolas vía una bomba de
membrana ATP
dependiente
Durante el día los estomas cierran y los ácidos C4 son
llevados al citoplasma, a través de un mecanismo
aparentemente pasivo, en donde son descarboxilados. El
CO2 liberado, que alcanza concentraciones internas muy
altas, es fijado en los cloroplastos por RUBISCO para
incorporarlo al ciclo de Calvin-Benson.
Las plantas C4
•maíz,
•caña de azúcar,
•sorgo,
•algunas amarantáceas
•quenopodiáceas
Las plantas CAM
•piña (Ananas comosus)
•cactáceas como Opuntia spp.