Fotosíntesis. Fotós: luz; sýnthesis: síntesis, composición. Autor: Gerald Alarcón Pereira

Transcripción

1 Fotosíntesis Fotós: luz; sýnthesis: síntesis, composición

2 Flujo de energía en la naturaleza Los seres vivos requieren energía para llevar a cabo todos sus procesos y actividades vitales. Energía: es la capacidad de efectuar trabajo. - Energía cinética: es la energía asociada al movimiento de cuerpos. - Energía potencial: es la energía almacenada en los cuerpos.

3 Flujo de energía en la naturaleza Obtención de energía Organismos heterótrofos ( hetero: distinto; trofos: alimento): son aquellos que obtienen energía por medio de la alimentación. También se les conoce como consumidores. Organismos autótrofos (auto: por sí mismo; trofos: alimento): son aquellos que tienen la capacidad de sintetizar alimento y así obtener energía para sus procesos vitales. También se les conoce como productores.

4 Flujo de energía en la naturaleza Importancia organismos autótrofos o productores 1.- Incorporar y transformar energía de diferentes ecosistemas. 2.- Entregar este nuevo tipo de energía a los demás seres vivos de las cadenas y tramas tróficas.

5 Flujo de energía en la naturaleza Incorporación y transformación de energía por organismos autótrofos. Quimiosíntesis: Realizada por bacterias que viven en el fondo marino, donde no llega la luz del sol

6 Flujo de energía en la naturaleza Estas bacterias utilizan minerales como fuente de energía y otros compuestos presentes en el ambiente donde viven (Quimioautótrofos). Permiten la mantención y supervivencia de organismos que habitan el fondo del mar.

7 Flujo de energía en la naturaleza Fotosíntesis: Realizada por plantas verdes, algas y cianobacterias. Este proceso utiliza la luz del Sol como fuente de energía para sintetizar nutrientes (Fotoautótrofos)

8 Flujo de energía en la naturaleza Es la principal fuente de incorporación de energía al planeta Muchos ecosistemas acuáticos y terrestres dependen de ella.

9 Flujo de energía: el flujo de energía en un sistema ecológico fluye en una dirección; desde los productores hacia los consumidores, y la cantidad de energía disponible disminuye de un nivel a otro, ya que parte de esta es difundida al ambiente en forma de calor.

10 La Fotosíntesis Generalidades Realizado por los productores y utilizan luz del Sol como fuente de energía. La luz solar es transformada mediante una serie de reacciones químicas que ocurren en estructuras especializadas.

11 La Fotosíntesis Finalmente la energía lumínica transformada es almacenada como energía química en moléculas orgánicas (glucosa). Parte de la energía química puede ser utilizada por los propios productores para su desarrollo y es incorporada por los consumidores a través de la alimentación

12 Componentes y estructuras que participan en la fotosíntesis Clorofila: pigmento fotorreceptor verde que se encuentra principalmente en las hojas y en menor grado en tallos verdes. Hoja: presentan gran superficie con el fin de captar mayor energía solar.

13 La Fotosíntesis Epidermis: capa de células transparentes presente en las capas superiores e inferiores de las hojas que dejan pasar la luz. Cutícula: capa cerosa que impide que la hoja pierda agua por evaporación o transpiración.

14 La Fotosíntesis Estomas: pequeñas aberturas que se encuentran en la superficie inferior de la hojay que regulan el intercambio de gases con la atmosfera y la perdida de agua por parte de la planta. Los estomas se abren en presencia de luz y se cierran en la oscuridad.

15 Esquema de una Hoja de una planta

16 Xilema: son un tipo de haces vasculares encargados del transporte y suministro de agua y sales minerales, cuya mezcla se conoce como savia cruda y se mueve desde las raíces a las hojas de la planta Floema: tipo de haces vasculares encargados de transportar glucosa y otras moleculas que forma la savia elaborada, desde las hojas hacia el tallo y raíces donde se almacenan. La Fotosíntesis

17 La Fotosíntesis Cloroplastos Los cloroplastos son organelos presentes en las células vegetales del mesófilo y son los encargados de llevar a cabo la fotosíntesis. Están formados por una doble membrana externa y un espacio interior denominado estroma.

18 La Fotosíntesis Cloroplastos Tilacoides: sacos membranosos con forma de moneda, los cuales se apilan formado las granas (granum)

19 El proceso fotosintético Se lleva a cabo en los cloroplastos, específicamente en la membrana de los tilacoides. En los tilacoides se encuentran los pigmentos que capturan la energía lumínica; clorofila principalmente y en menor cantidad carotenoides y xantofilas.

20 El proceso fotosintético -Además, existen diferentes biomoléculas y enzimas que participan en el proceso de fotosíntesis. Durante la fotosíntesis se combinan moléculas inorgánicas simples como el agua y dióxido de carbono, para formar moléculas orgánicas complejas, como la glucosa y se libera como residuo oxígeno.

21 Glosario Oxidación: es una reacción química donde un elemento cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación. Reducción: es el proceso electroquímico por el cual un átomo o un ion gana electrones. Implica la disminución de su estado de oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación. ATP: molécula biológica portadora de energía, que al descomponerse impulsa las actividades celulares. NADP+: en la fotosíntesis el principal portador de electrones (presente en el transporte de electrones) NADPH: Nicotinamida-Adenina-Dinucleótido-Fosfato, biomolécula relacionada con el poder reductor, es la forma reducida en la reacción de óxido-reducción (Redox) del NADP +. RUBISCO: enzima que convierte las moléculas inorgánicas de CO2en moléculas orgánicas durante la etapa final del ciclo de Calvin. ADP: adenosín difosfato es un ATP con un fosfato menos

22 ATPsintetaza: es una enzima transmembranal que cataliza la síntesis de ATP a partir de ADP, un grupo fosfato y la energía suministrada por un flujo de protones (H + ). Durante la respiración celular, la síntesis de ATP se denomina fosforilación oxidativa y el flujo de protones tiene lugar entre el espacio intermembránico y la matriz mitocondrial. En el caso de la fotosíntesis, se habla de fotofosforilación y la enzima actúa en el lumen y el estroma de los cloroplastos. PGA: Es una molécula que tiene tres carbonos, formada cuando el CO2 se fija a una molécula de ribulosa bifosfato (RuBP) durante la fase "oscura" de la fotosíntesis (o sea, del ciclo de Calvin). El PGA se convierte en PGAL, usando ATP y NADPH. PGAL: Una sustancia formada a partir del PGA durante la fase oscura (Ciclo de Calvin) de la fotosíntesis. Algunas moléculas de PGAL salen de este ciclo y pueden ser transformadas en glucosa, mientras que otras permanecen y se utilizan para regenerar la ribulosa bifosfato para continuar el ciclo.

23 Etapas de la fotosíntesis Fase clara: también se conoce como fase dependiente de luz o fotoquímica; los pigmentos fotosintéticos (clorofila, xantofilas y carotenoides) atrapan la energía de la luz solar y la transforman en energía química como ATP y NADPH. Esta etapa ocurre en los tilacoides y se libera oxígeno a partir de la disociación de la molécula de agua (fotólisis del agua)

24 Etapas de la fotosíntesis La membrana de los tilacoides presentan un conjunto de proteínas que forman unas estructuras denominadas fotosistemas, constituidos por dos partes: - Complejo antena o recolector de luz: almacena clorofila y los pigmentos auxiliares de la fotosíntesis, los cuales absorben la luz y esta es transferida como energía al centro de reacción.

25 Etapas de la fotosíntesis - Centro de reacción: Pigmento de clorofila central donde llega la energía transferida desde la antena y desde donde libera un electrón, el cual pasa a través de una cadena transportadora de electrones. -

26 Etapas de la fotosíntesis La cadena transportadora de electrones son una serie de moléculas que facilitan el movimiento de electrones dentro de la membrana, permitiendo que estos liberen energía, lo que finalmente da como resulta la formación de ATP y NADPH

27 Etapas de la fotosíntesis

28 Etapas de la fotosíntesis Tipos de Fotosistemas Fotosistema I: se ubica en la membrana de los tilacoides, se compone de clorofila a y absorbe particulas de luz de 700nm (P700) Fotosistema II: se ubica en la membrana de los tilacoides, se compone de clorofila b y absorbe partículas de luz de 680 nm (P680)

29 Etapas de la fotosíntesis Fase Oscura: también conocida como fase biosintética; ocurre tanto de día como de noche ya que no depende de la energía lumínica. Se lleva a cabo en el estroma del cloroplasto. El ATP y NAPDH generado en la fase clara es utilizado por enzimas para sintetizar glucosa a partir la incorporación de CO 2 en compuestos orgánicos.

30 Etapas de la fotosíntesis Ciclo del Calvin-Benson (C3) Las reacciones que involucran la formación de glucosa se organizan de forma cíclica en el llamado ciclo de Calvin-Benson o C3. En esta etapa intervienen una serie de enzimas que se encuentran en el estroma.

31 Etapas de la fotosíntesis Para que el ciclo de Calvin ocurra, se requiere de tres productos básicos: Dióxido de Carbono: absorbido por la planta a través de los estomas, que actúa como fuente de carbono. ATP y NADPH: obtenidos de la fase clara (fotoquímica) Ribulosa bifosfato (RuBP): azúcar capaz de captar energía y fijar el CO 2. Esta reacción está catalizada por la enzima RuBisCO. Un ciclo de Calvin completo describe la fijación de una sola molécula de CO 2. Sin embargo, para realizar la síntesis de glucosa (C 6 H 12 O 6 ), se requiere de 6 CO 2, lo que significa seis veces el ciclo.

32 Etapas de la fotosíntesis Este ciclo se divide en tres etapas: Carboxilación: la ribulosa bifosfato inicial que contiene 5C se combina con una molécula de CO2 para formar un compuesto inestable de 6C. Este nuevo compuesto reacciona con una molécula de agua para formar dos moléculas con 3C cada una, llamada ácido fosfoglicérico (APG) (6CO2 x 2 APG = 12 APG)

33 Etapas de la fotosíntesis Reducción: utilizando el ATP y el NADPH generado en la fase clara, más acción de una enzima, el APG se reduce en una molécula de gliceraldehído-3-fosfato o PGAL (12 PGAL)

34 Etapas de la fotosíntesis Regeneración: utilizando ATP, las moléculas de PGAL que no salen del ciclo para generar glucosa regeneran las moléculas de Ribulosa Bifosfato que se utilizaron al comienzo del ciclo.

35 Fotosíntesis Fotós: luz; sýnthesis: síntesis, composición