Fijación de CO2:
Ciclo de las pentosas reductivo
o ciclo de Calvin
The dark side…
Fijación de CO2: Ciclo de las pentosas reductivo o ciclo de Calvin
Fijación de CO2: Ciclo de las pentosas reductivo o ciclo de Calvin
Chlorella pyrenoidosa
Detoxificación de mercurio por
Chlorella pyrenoidosa
Fijación de CO2: Ciclo de las pentosas reductivo o ciclo de Calvin
Chlorella pyrenoidosa…ahora en tabletas!!!!
Estructuras presentes en bacterias involucradas en la generación de energía
Rhodobacter
Prochloron
Ascidios
Estructuras presentes en bacterias involucradas en la generación de energía
Cyanobacterias
Morfología de una
cianobacteria ideal:
a.- Membrana externa; b.Capa de peptidoglucano; c.Membrana plasmática; d.Citosol; e.- Gránulo de
cianoficina; f.- Ribosoma; g.Gránulo de glucógeno; h.Cuerpo lipídico; i.Carboxisoma; j.- Ficobilisoma.
k.- Gránulo polifosfato; l.Vacuola gasífera; m.Tilacoide; n.- ADN.
Estructuras presentes en plantas involucradas en la toma del CO2 y generación de energía
Cloroplasto
Estomas
Transporte de electrones
durante la fase clara
Estroma/Citoplasma
Lumen del tilacoide/Periplasma
Resumen de reacciones de las fases clara y oscura
pH, Mg+2
RuBisCO: Ribulosa 1,5-Bis fosfato Carboxilasa/Oxigenasa
8 subunidades catalíticas y 8
pequeñas subunidades (L8S8)
Inmunofluorescencia sobre RuBisCO de Arundinella raddi, una gramínea
ampliamente distribuída en el mundo.
La RuBisCO constituye aproximadamente el 50 % de la proteína soluble en
las hojas de las plantas, siendo una de las más abundantes proteínas en la
naturaleza.
KMCO2 =12 μM
y
KMO2 = 250 μM
RuBisCO: Mecanismo de acción para la Carboxilación
C H2 O P
--B H
C
O
C
OH
HC
C H2 O P
+
H
--B H
E n o liza ció n
C
OH
C
O
O
H
C
C a rb o xila ció n
O
OH
HC
C H2 O P
OH
C H2 O P
In te rm e d ia rio 2 ,3 -e n e d io l
R ib u lo s a 1 ,5 -B is P
C H2 O P
--B H
C H2 O P
--B H
--B H
C H2 O P
HO
C
-
C liva je
COOH
HO
C
COOH
HO
C
O
HC
OH
C H2 O P
In te rm e d ia rio 3 -g e m d io l
P ro to n a ció n
O
OH
C
H
C
O
OH
C
OH
C H2 O P
3 -fo s fo G lic e ra to (3 P G )
H
C
OH
C H2 O P
3 -fo s fo G lic e ra to (3 P G )
HO
C
COOH
C
O
HC
H id ra ta ció n
OH
:O
H
C H2 O P
In te rm e d ia rio c e to a ra b itin o l
H
RuBisCO: Mecanismo de acción para la Oxigenación
C H2 O P
--B H
C
O
C
OH
HC
OH
C H2 O P
+
H
--B H
E n o liza ció n
C
OH
C
O
HC
C H2 O P
O
H
O
O xig e n a ció n
OH
C H2 O P
In te rm e d ia rio 2 ,3 -e n e d io l
R ib u lo s a 1 ,5 -B is P
C H2 O P
--B H
HO
C
O
C
HC
O
OH
:O
OH
H
H
C H2 O P
In te rm e d ia rio c e to a ra b itin o l
C H2 O P
H 2O
C
H id ra ta ció n
O
HO
+
H
C liva je
F o s fo g lic o la to
C H2 O P
O
OH
C
H
C
--B H
HO
-O
OH
C H2 O P
3 -fo s fo G lic e ra to (3 P G )
C
O
C
OH
HC
OH
OH
C H2 O P
In te rm e d ia rio 3 -g e m d io l
3 C O2
O
OH
C
C H2 O P
C
R u B isC O
HC
6
O
6 A TP
OH
OH
HC
OH
O
C
3 -P G lice ra to
Q u in a sa
C H2 O P
HC
6 A DP
HC
OP
OH
6
C H2 O P
O
G lice ra ld e h íd o
3 -P D e sh id ro g e n a sa
1 ,3 -B is P G lic e ra to
3 -P G lic e ra to
6 NA DP+
N A D P H+ H+
P
HC
G lic eraldehído 3P
C H2 O P
R ib u lo s a 1 ,5 -B is P
C H2 O H
T ra n sce to la sa
HO
3 ADP
HO
C
O
C
H
HC
C
O F ructosa 1,6- H O
C
H
HC
C H2 O H
R ib u lo s a 5 -P
Q u in a s a
HC
O
C
HC
OH
C H2 O P
HC
OH
OH
HC
OH
E pim erasa
R ib u lo s a 5 -P
H
O
C
C H2 O P
H
Isom erasa
OH
P
C
O
C
H
C
OH
HC
OH
HC
OH
C H2 O P
R ib o s a 5 -P
T rio s a P
Is o m e ra s a
A ld o la s a
HC
OH
C H2 O H
HC
OH
C
O
C H2 O P
C H2 O P
F ru c to s a 1 ,6 -B is P
D ih id ro xia c e to n a P
A ld o la sa
C H2 O P
C H2 O H
C
S edoheptulosa 1,7B isfosafatasa
O
C
O
HO
C
H
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
HC
OH
HC
OH
HC
OH
HC
OH
C H2 O P
C H2 O H
HC
H 2O
OH
F ru c to s a 6 -P
E ritro s a 4 -P
O
B isfosafatasa
C H2 O P
H
OH
X ilu lo s a 5 -P
C
OH
C H2 O P
C H2 O P
3 A TP
H
C
H 2O
P
C H2 O P
S e d o h e p tu lo s a 1 ,7 -B is P
T ra n sce to la sa
C H2 O P
S e d o h e p tu lo s a 7 -P
G 3P
Ecuación Global
3CO2 + 9 ATP + 6 NADPH + 5 H2O
9 ADP + 8 Pi + 6 NADP+ + Triosa-P
Destinos de las Triosas-P sintetizadas mediante la fijación del CO2
Síntesis de sacarosa: el azúcar móvil de las plantas
Adaptaciones de las plantas para disminuir la actividad oxigenasa de la RuBisCO
C4
CAM
Estrategia
espacial
Estrategia
temporal
Marshall Hatch y Roger Slack, 1960s
Aprox. 5 % de las plantas terrestres
S. L. Ranson y M. Thomas, 1940s
Se conocen 33 familias con 15 a 20
mil especies (7 % de las plantas)
Estrategia espacial: Metabolismo C4 (Intermediario de 4 carbonos)
Resumiendo….
Estructura celular de la hoja de plantas C3 y C4 (Kranz)
En una hoja C3, las células del mesófilo en empalizada, típicamente forman una capa en la parte exterior de la hoja; las
mismas células del mesófilo en una planta C4 están usualmente ordenadas en forma de anillo alrededor de las células de la
vaina del haz. Estas células tienen cloroplastos (verde oscuro), mientras que las hojas de C3 carecen de este tipo de
organelas en esta localización. Estos cloroplastos son diferentes a los que se observan en las células del mesófilo: los de la
vaina del haz tienen pequeños grana y tienen granos de almidón, mientras que en las células del mesófilo ocurre lo contrario.
Estrategia espacial: Metabolismo C4 (Intermediario de 4 carbonos)
La afinidad de la RuBisCO
Se genera una
por el CO2 disminuye con atmósfera rica en CO2,
la temperatura
debido a la organización
celular
Amazonas
La tasa de fotonsíntesis aumenta con la
intensidad de luz, dando como resultado
un aumento de la fotorrespiración,
perdiendo la capacidad de fijación de CO2
en plantas C3.
Cultivo de maíz
Las
plantas
del
género
Atriplex,
incluyen especies C3
y C4. De los datos
que se presentan el
los gráficos (especie
1:
curva
negra;
especie 2: curva
roja). ¿Cuál es C3 y
cuál C4?
Estrategia temporal: Metabolismo CAM (Craussulasean Acid Metabolism)
Bromeliácea
Las cuatro fases del CAM. La fase 1 es la
absorción de CO2 en la oscuridad. Este CO2 es
almacenado como un grupo carboxilo (COO-)
del malato. La fase 2 es la absorción de CO2 por
la mañana temprano por medio de fotosíntesis
de tipo C3 normal. La fase 3 es la absorción nula
de CO2 a la luz. El malato es descarboxilado y el
CO2 resultante es asimilado. La fase 4 es la
absorción de CO2 al final de la tarde por
fotosíntesis de tipo C3 normal, similar a la fase
2. Estas fases no siempre son observadas en
todas las plantas CAM (Azcón-Bieto & Talón
1993).
Estrategia temporal: Metabolismo CAM (Craussulasean Acid Metabolism)
Malato
Cuadro comparativo de las diferentes vías de fijación de CO2
Resumiendo….
Descargar

Fotosintesis. Ciclo de Calvin. Sandra. 2010.