Transcript FOTOSINTESIS CO 6CO +

FOTOSINTESIS
N
i
v
e
l
C6H1206 + O2
ENERGIA
DE LA LUZ
d
e
E
n
e
r
g
í
a
CO2 + H20
Reacción simplificada
6CO2 + 6H20
luz
clorofila
FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS
ROSSI
C6H12O6 + 6O2
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FOTOSINTESIS
TIPOS
• a) Fotosíntesis oxigénica: se produce oxígeno.
• Es el tipo más general.
• Ocurre en plantas superiores y algas verdes, las cuales son
eucarióticas y algunos procariótes, principalmente las
cianobacterias.
• b) Fotosíntesis anoxigénica: no se produce
oxígeno.
• Ocurre sólo en procariotes del tipo de las bacterias
verdesulfurosas y purpurasulfurosas.
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FLUJO DE ENERGIA
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FLUJO DE ENERGIA
• La energía del Sol, llega a la Tierra en forma de luz, u otras
formas de radiación.
• Del 100 % del total de radiación solar incidente sólo una
pequeña fracción es captada por las hojas de las plantas
verdes.
• Del total de energía solar que llega a la Tierra que equivale a
3,000x1021 julios(J) por año; la biosfera capta mediante la
fotosíntesis, sólo una milésima parte, o sea unos 3x1021 J por
año.
• El CO2 fijado por la fotosíntesis se estima en 200,000
millones de toneladas de carbono al año. Solamente la
décima parte es fijada por las plantas terrestres, el resto lo
fijan las algas y microorganismos que prosperan en el mar
cerca de la superficie.
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FLUJO DE
ENERGIA
• Rango total de longitud de
onda()
de
radiación
electromagnética a partir
de los rayos cósmicos de
onda corta a las ondas de
radio de onda larga.
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•
•
•
FLUJO DE ENERGIA
La luz visible (LV) es un pequeño sector del espectro. La  de la LV
oscila a partir del rango cercano a 400 hasta cerca a los 700 nm.
A  por debajo de 380 nm del espectro electromagnético, la energía
es conocida como radiación ultravioleta(UV). A  más cortas, están
los rayos X (10 a 0.1nm), los rayos  (0.1 a 0.001nm) y los rayos
cósmicos (<0.001nm).
En el otro extremo del espectro, la energía por encima de 760 nm
se conoce como radiación infraroja (760nm a 0.01cm), luego están
las microondas(0.01cm a algunos cms) y las ondas de radio (de
algunos cms a >100m).
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FLUJO DE ENERGIA
• La energía que proporciona una mol de fotones en
la región del infrarojo, o la región de las
microondas o de las ondas de radio es muy
pequeña para ser utilizada en los tipos de eventos
fotoquímicos que ocurren en la fotosíntesis.
• Por otro lado la luz UV y los rayos X poseen
demasiada energía que provoca un daño en las
proteínas y ácidos nucléicos e induce mutaciones
que casi siempre son letales.
• Por lo tanto sólo la región de la luz visible
puede ser usada en el proceso
fotosintético.
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LUZ VISIBLE
• Es una forma de radiación electromagnética.
• Se caracteriza por su  .
• Constituída por un haz de fotones que tienen un
desplazamiento ondulatorio en el espacio.
• La energía de los fotones depende de la  por lo
tanto cada fotón tiene una cantidad de energía
definida.
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LUZ VISIBLE
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CLOROPLASTOS
ESTRUCTURA INTERNA
•
•
•
•
•
Al M. electrónico:
- envoltura con 2 membranas
una externa y otra interna
- tilacoides o sacos aplanados
de una membrana interna; se
agrupan en pilas de 8 a 10
tilacoides formando la grana.
En un cloroplasto : de 40 a 60
granas.
Pueden aparecer separados como
en las plantas de maíz, caña de
azúcar o algas rojas: cloroplastos
sin grana.
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CLOROPLASTO
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CLOROPLASTO
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CLOROPLASTOS
ESTRUCTURA INTERNA
• Las membranas del cloroplastos
determinan 2 espacios:
• 1) el espacio intermembrana
• 2) el espacio intratilacoide
Ambos espacios están separados,
salvo en el momento de
diferenciación del cloroplasto a
partir de un proplastidio.
• -el estroma formado por una
sustancia la cual rodea a diversas
estructuras como, plastoglóbulos
granos de almidón, fibrillas de
ADN y platorribosomas.
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CLOROPLASTOS:
MEMBRANA DEL TILACOIDE
COMPOSICION QUIMICA :
• PROTEINAS: 50%. Tipos:
• a)Complejos clorofila-proteína :Fotosistemas y antenas
colectoras de luz.
• b)Constituyentes de la cadena fotosintética de
transporte de e-:
• i)Transportadores sólo de e-: metaloproteínas:
• - Citocromo f
- Citocromo b6 ó b563
• - Ferredoxina
• ii)Transportadores de protones y e-:
• - Plastoquinona
• - Complejo Ferredoxina NADP+ reductasa
• c) ATP sintetasa FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS
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CLOROPLASTOS:
MEMBRANA DEL TILACOIDE
COMPOSICION QUIMICA
• LIPIDOS: 38%.
• Hay 5 clases: el MGDG ( 50%), el DGDG, SQDG,
PG y PC.
• PIGMENTOS: 12%.
• Tienen la propiedad de absorber la energía
lumínica gracias a sus dobles enlaces
conjugados.
• A nivel de plantas superiores son de 2 tipos:
• Clorofilas
• Carotenoides
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CLOROPLASTOS:
MEMBRANA DEL TILACOIDE
COMPOSICION QUIMICA :
• -CLOROFILAS:10%.
Son complejos
de
porfirinas-Mg.
• Tipos: a,b,c y d.
• Formadas
por
un
núcleo
porfirínico
tetrapirrólico con un
átomo de Mg en el
centro; presentan una
cadena hidrocarbonada
de fitol embebida en la
membrana
del
tilacoide.
Mg
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CLOROPLASTOS:
MEMBRANA DEL TILACOIDE
COMPOSICION QUIMICA :
• - CAROTENOIDES: 2%.
• Pueden ser de color amarillo o
anaranjado.
• Tipos: Los carotenos y las xantófilas.
• El más abundante es el ß-caroteno
• Función:
• colector de la energía luminosa, y
• protegen a la clorofila contra la
fotooxidación por el O2.
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FASES DE LA FOTOSINTESIS
FASE LUMINOSA
2H20
O2
ADP + Pi
NADP+
ATP
NADPH + H+
TILACOIDE
FASE OSCURA
C14O2 + ATP + NADPH + H+
C14H20 + ADP + NADP+
ESTROMA
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FASES DE LA FOTOSINTESIS
• Comprende 2
fases:
• La fase
luminosa que
se lleva a
cabo a nivel
de las
membranas
de los
tilacoides y
• La fase
oscura que
se lleva a
cabo a nivel
del estroma.
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FASES DE LA FOTOSINTESIS
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• Participan:
• Fotosistema I (anoxigénico):
localizado en las membranas no
apiladas del tilacoide.
• Fotosistema II (oxigénico):
localizado en las membranas
apiladas del grana.
• Complejo citocromo b/f :
localizado tanto en las regiones
apiladas y no apiladas de la
membrana del tilacoide.
• Los FS catalizan la conversión
de la E luminosa, capturada por
la clorofila hacia formas que
puedan
ser usadas por las
plantas.
FASE
LUMINOSA
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FASE LUMINOSA
• Los FS absorben luz a diferentes  .
• Cada FS es un complejo formado por alrededor de 300
moléculas de clorofila, carotenoides, citocromos y
proteínas transportadoras formando los
complejos
antena.
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FASE LUMINOSA
• Cada FS contiene
moléculas de clorofila
especiales o clorofilas
diana ubicadas en el
centro de reacción:
del FSII:P680 (2)
del FS I :P700 (1).
• Ellas absorben la luz
y transfieren
electrones en cada
complejo.
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FOTOFOSFORILACION
NO CICLICA
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FOTOFOSFORILACION
CICLICA
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FASE LUMINOSA- ESQUEMA Z
ferredoxina
2e-
2ePQ
ADP + Pi
Cit
b-f
2e-
2hv
1/2 O2
H2O
2e2H+
ATP
2e-
NADP+
2hv
PC
NADPH
+ H+
PS I
PS II
FOTOFOSFORILACION NO CICLICA
FOTOFOSRORILACION CICLICA
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TRANSPORTE DEL
PS II AL Cit b/f
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TRANSPORTE DEL
Cit b/f AL PS I
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FOTOFOSFORILACION
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CICLO DE CALVIN
CO2
CARBOXILACION
RUBISCO
REDUCCION
ATP
NADPH+H+
REGENERACION
ATP
G3P
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CICLO DE CALVIN
6 CO2
CARBOXILACION
6 RIBULOSA
1,5 BI FOSFATO
RUBISCO
ATP
12 ACIDO
3 FOSFOGLICERICO
REGENERACION
NADPH+H+
10 GLICERALDEHIDA
3 FOSFATO
Otras
moléculas
2 G3P
REDUCCION
ATP
12 GLICERALDEHIDA
3 FOSFATO
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CICLO DE
CALVIN
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COMPARACION ENTRE PLANTAS
C3
C4
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PLANTAS C4
CELULAS DEL
MESOFILO
CO2
C1 + C3
CELULAS DE VAINA
VASCULAR
H
A
C3 +Productos Z
CICLO
DE
CALVIN
C4
C4
AMP + Ppi
ATP
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V
C3+C1 A
S
C
U
L
A
R
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PLANTAS C4
CELULAS DEL MESOFILO
NADP+
NADPH+ H+
fase lumínica
CELULAS DE LA VAINA VASCULAR
MALATO
Transporte
Malato
deshidrogenasa
MALATO
OXALACETATO
CICLO
FEP
carxiboxilasa DE
CO2
HATCH
FOSFOENOL
Y
PIRUVATO
SLACK
AMP +
PPi
ATP
Enzima
málica
NADPH+ H+
CO
2
Piruvato
quinasa
PIRUVATO
NADP+
RUBISCO
PIRUVATO
Transporte
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Ciclo
de
Calvin
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RUTAS METABOLICAS
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PLANTAS MAC
LUZ
OSCURIDAD
Carbohidratos
TriosaP
Ciclo
de
Calvin
MALATO
CO2
Ciclo
de
Krebs
ESTOMA
CERRADO
Ruptura de
Carbohidratos
PG
PEP (C3)
CO2
CO2
CO
+ Piruvato 2
CO2
CO2
OA (C4)
MALATO
ESTOMA
ABIERTO
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CO2 (C1)
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PLANTAS MAC
NOCHE
NOCHE
pH 5.5
pH
5.0
4.5
4.0
MALATO
200
100
10
20
30
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40
50
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FOTORESPIRACION
• Proceso que se da en las plantas debido a la
característica de la RUBISCO de funcionar en
una forma diferente a como lo hace durante la
Fotosíntesis de acuerdo a la [ ] de CO2 que se
presenta en el medio, lo que provoca una pérdida
del carbono en la forma de CO2, durante los
períodos de luz.
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• Normalmente la RUBISCO
actúa como carboxilasa fijando FOTORESPIRACION
el CO2 (Km=12uM) durante la
Carboxilación del C. de Calvin,
formando 2 moléculas de A3PG,
sin embargo si existe en el
medio una [CO2] y  de [O2] ([
] atmosféricas de 0.03% para
el CO2 y 21% para el O2),la
enzima muestra
su otra
actividad
como
oxigenasa,
fijando O2(Km=250uM), y no
fijando CO2 , dando lugar a la
formación de 1 sóla molécula de
A3PG y a 1 molécula de ácido
Pglicólico(C2), en la cual se han
incorporado los átomos de O2 .
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C3
PLANTAS
C4
MAC
• Especies típicamente
Especies típicamente
Especies típicamente
temperadas:
semitropicales:
suculentas. Usualmente
espinaca, trigo
caña de azúcar,
muy pobre productividad.
o cebada.Usualmente maíz, armaranto.
de productividad
Siempre muy productivas.
moderada.
• Carecen de anatomía Anatomía tipo Kranz
Carecen de anatomía
tipo Kranz
característica esencial.
tipo Kranz.
• El aceptor inicial
El aceptor inicial
El aceptor de CO2
de CO2 es la RbP
de CO2 es el
es el FEP en oscuridad
(azúcar de 5 carbonos) fosfoenolpiruvato
y RBF en luz
(ácido de 3 carbonos)
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C3
PLANTAS
C4
MAC
• Primer producto
formado es
fosfoglicerato (3C)
Primer producto
formado es
oxalacetato (4C)
• Sólo 1 proceso de
fijación de CO2
principal
2 procesos
principales de fijación
de CO2 separados
espacialmente
2 procesos de
fijación separados
en el tiempo.
• Fotorespiración
marcada
Fotorespiración
mínima
Fotorespiración
mínima
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Igual a C4
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C3
• La mayoría
presentan una
tasa fotosintética
moderada
• Desarrollan bien
en climas templados
PLANTAS
C4
Casi siempre
presentan
alta tasa
fotosintética
Desarrollan bien
en alta luminosidad,
altas T y ambientes
semiáridos.
• Tienen una pérdida Tienen una pérdida
de agua real
de agua real
Se fotosaturan con un Realmente no se
1/5 de la luz solar.
fotosaturan
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MAC
Generalmente
presentan
baja tasa
fotosintética
Desarrollan bien
en ambientes
Áridos
Conservan el agua
en forma eficaz
No se logran
fotosaturar.
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