Fotosíntesis
TODA LA ENERGÍA CONSUMIDA POR LOS SERES
VIVOS PROVIENE DE LA ENERGÍA SOLAR (LUMÍNICA),
CAPTURADA MEDIANTE LA FOTOSÍNTESIS
CO2 + H2O
Luz (hn)
“GLUCOSA” + O2
Proceso complejo, por el cual PLANTAS, ALGAS y
ALGUNOS PROCARIOTAS captan la energía lumínica
procedente del sol y la transforman en energía química
(ATP) y en compuestos reductores (NADPH). Con ellos
transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos
reducidos (Glucosa), liberando O2.
En la fotosíntesis:
- Fijación del CO2 atmosférico
- Producción de energía (hidratos de carbono)
- Liberación de O2
¿Dónde se da la fotosíntesis?
En todas las plantas superiores y algas
la fotosíntesis se realiza en los
CLOROPLASTOS.
Los fotosintetizadores procariotas NO
contienen cloroplastos sino estructuras
membranosas similares.
La fotosíntesis se divide en dos fases:
1.
2.
Fase luminosa: Utilizando luz visible como fuente de energía produce
PODER REDUCTOR (NADPH), O2 y ATP.
Fase oscura: Tanto en presencia como en ausencia de luz visible. Se
utilizan el poder reductor y la energía química producidas en la fase
luminosa para la fijación de carbono.
Fase luminosa
Fase oscura
Fase luminosa de la fotosíntesis
Se da en la membrana de los tilacoides que es donde están los pigmentos
fotosintéticos (sustancias que absorben luz).
Pigmentos de absorción de luz: clorofila (a y b), xantofila y caroteno.
¿Qué ocurre cuando un pigmento fotosintético absorbe luz?
1. La energía se disipa en forma de calor.
2. La energía se emite como una longitud de onda más larga
(fluorescencia).
3. La energía pueda dar lugar a una reacción química como en la
fotosíntesis (cloroplasto).
» Fotosistemas: conjuntos de
moléculas de clorofila y otros
pigmentos empaquetados en
los tilacoides. Que intervienen
en las reaccones luminosas de
la fotosíntesis.
» Dos tipos de fotosistemas:
Fotosistema I: P700.
Fotosistema II: P680.
Procesos que se llevan a cabo en la fase luminosa
1. Síntesis de ATP o fotofosforilación, que puede ser:
 acíclica
 cíclica
2. Síntesis de poder reductor (NADPH).
3. Fotolisis del agua.
Implica transporte de electrones debido a la energía de la luz.
Fotofosforilación acíclica: esquema Z de la fotosíntesis
H+
H+
Ferredoxin NADP
reductasa
Fotosistema II.
Fragmentación del
agua
O2 + 4H+
2H20
hv
P680 <680nm P680*
(FSII)
P680+
Phox
Phred
Q
QH2
H+
PCox
Cit bf
PCred
PCred
PCox
P700
(FSI)
hv
<700nm
P700*
P700+
Chlox
Chlred
Qox
Qred
Fe-Sox
Fe-Sred
Fdox
Fdred
ferredoxin NADP
reductasa
NADP+
NADPH
Fotosistema I.
Producción de NADPH
Fotofosforilación cíclica
BOMBEO DE PROTONES (H+) HACIA EL ESTROMA
SÍNTESIS DE ATP (ATP sintasa)
Síntesis de ATP: ATP sintasa
ATP
sintasa
3H+  1ATP
Fase oscura de la fotosíntesis: ciclo de Calvin
1.
2.
3.
La fijación del CO2 se produce en tres fases:
Carboxilativa: se fija el CO2 a una molécula de 5C.
Reductiva: PGA se reduce a PGAL utilizándose ATP y NADPH.
Regenerativa/Sintética: de cada seis moléculas PGAL formadas 5 se
utilizan para regenerar la Ribulosa 1,5BP y una será empleada para poder
sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos,
aminoácidos,…
RUBISCO:
1. Función CARBOXILASA: fijar el carbono del CO2.
2. Función OXIGENASA: Fotorespiración: Oxidación de la ribulosa
1,5 bifosfato a fosfoglicolato. En ambientes secos i calurosos las plantas
cierran los estomas para evitar la pérdida de agua como consecuencia el
oxígeno producido por la fotosíntesis aumenta mientras el CO2 disminuye,
este proceso es muy negativo para la planta pues reduce el 50% la
capacidad fotosintética de la misma
Existen dos tipos de cloroplastos:
-Los del mesófilo: Donde la molécula aceptora del CO2 es el
Fosfoenolpirúvico (PEP) i la enzima que actúa es la fosfoenol-piruvatocarboxilasa. Se forma àcido oxalacético, de 4 átomos de carbono, pot este
motivo se llaman plantas C4, este se transforma en ácido málico
-Los cloroplastos de las células internas reciben el CO2 del ácido málico y
lo incorpora al ciclo de Calvin
Esquema global de la fotosíntesis
Balance energético de la fotosíntesis
Reacción neta:
6CO2 + 18ATP + 12NADPH + 12H2O
C6H12O6 + 18ADP + 12NADP+ +6H2O
Gº’= +114 KCal/mol (Recordeu: Reaccions catabòliques tenen un AGº<0)
1CO2  2NADPH  4 fotones FSI + 4 fotones FSII
8 fotones  318 KCal
Rendimiento energético es del 30%
Factors que influeixen en la Fotosíntesi
-Temperatura: Cada espècie presenta un intèrval de temperatura
òptim, ara bé dins d’aquest intèrval, a més temperatura més
fotosíntesi
-CO2: Quan la intesitat lluminosa és elevada la fotosíntesi
augmenta amb la concentració de CO2 fins que els enzims estan
saturats.
-O2: Disminueix el rendiment de la fotosíntesi.
-Intensitat de llum: Cada espècies presenta unes adaptacions a
una determinada intensitat de llum, dins l´interval de cada
espècie, a més intensitat més fotosíntesis. Si la intensitat és
massa elevada es pot donar la Fotooxidació i els enzims s’oxiden
-Aigua: Quan hi ha manca d’aigua es tanquen els estomes ,
aleshores es produeix la fotorespiració, que resulta nefasta per
la planta. Per això en ambients secs i càlids les plantes C4 són més
eficients que les plantes C3
Importancia biológica de la fotosíntesis
La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la
Biosfera por varios motivos:
1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza
fundamentalmente mediante la fotosíntesis. Posteriormente irá pasando de
unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser finalmente
transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.
2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química,
necesaria y utilizada por los seres vivos
3. En la fotosíntesis se libera oxígeno que será utilizado en la respiración
aerobia como oxidante.
4. La fotosíntesis causó el cambio producido en la atmósfera primitiva, que
era anaerobia y reductora.
5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en
combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.
6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería
posible sin la fotosíntesis.
LA FOTOSÍNTESIS MANTIENE LA VIDA EN
LA TIERRA.
Fotosíntesis anoxigénica
No se produce O2 sino otras sustancias. Utiliza una molécula distinta del
agua como donante de electrones (poder reductor) y obtener materia
orgánica a partir de materia inorgánica. Aquests bacteris tenen un pigment
diferent: Bacteriaclorofil.la
Bacterias verdes del azufre. Utilizan SH2 o H2 . Desprenden S.
Bacterias púrpuras del azufre. Utilizan SH2 . Acumulan el S en su interior.
Bacterias púrpuras no del azufre. Utilizan moléculas orgánicas sencillas
(pirúvico, láctico, etc.).
Quimiosíntesis
Síntesi d’ATP a partir de l’energia que desprenen les reaccions d’oxidació de
substàncies inorgàniques: QUIMIOAUTÒTROFS o QUIMOLITÒTROFS.
Són bacteris
Compostos que utilitzen com a reducors (substituts de l’aigua): NH3 iH2S
Un cop oxidats es transformen en: NO3- i SO42Importants en els cicles biogeoquímics
Fases:
-Primera fase: Ámb l’oxidació de substàncies inorgàniques s’obté energia per
a fosforilar ADP . Una part del ATP s’utilitza per a provocar transport invers
d’electrons i reduir el NADH
-Segona fase: Coincideix amb la fotosíntesi (Cicle de Calvin per a fixar el
CO2)
Bacteris Quimiosintètics
Bacteris i origen de la vida
Tasca: Resum de l´article
•Incolors del S: Són aerobis obligats, transformen el H2S
a S i a sulfat. Es troben en aigües residuals.
•Bacteris del Nitrogen: Oxiden compostos reduits de
nitrogen
a- Bacteris Nitrosificants: Nitrosomas sp
2NH3 + 3O2
2NO2- + 2H+ + 2H2O + ENERGIA
b- Bacteris Nitrificants: Nitrobacter sp
NO2- + 1/2 O2
NO-3 + ENERGIA
•Bacteris del Ferro: Oxiden compostos ferrosos (Fe2+)a
fèrrics (Fe 3+)
Fixadors de Nitrogen
Hi ha un grup de bacteris i cianobacteris que són capaços de fixar el
nitrogen atmosfèric, entre ells trobem molts cianobacteris i alguns
bacteris heteròtrofs simbionts de plantes com les lleguminoses
(Rhizobium)
Cicle del Nitrogen
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