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1 10.- ANABOLISMO Es la parte del metabolismo encargada de transformar la materia inorgánica en materia orgánica. Solo se lleva a cabo en células autótrofas mediante la fotosíntesis y la quimiosíntesis. FOTOSÍNTESIS Proceso anabólico que permite incorporar la materia inorgánica a la materia orgánica, es decir, que la materia orgánica asimile materia inorgánica. 6CO 2 +6H 2 O Glucosa (C 6 H 12 O 6 ) Luz solar E mo mo más grande CO 2 1. Fase lumínica: membrana tilacoidal. Se va a obtener ATP y NADH a partir de la luz solar. La fase lumínica es una fotofosforilación. El aparato molecular necesario está en la membrana tilacoidal. Este aparato está dividido en fotosistemas que es un conjunto de moléculas que permiten la obtención de energía química a partir de energía lumínica. Los fotosistemas constan de: a. Clorofila: principal pigmento fotosintético. i. Clorofila A: λ=700nm ii. Clorofila B: λ=800nm b. Complejo antena: conjunto de otros pigmentos capaces de captar energía lumínica de longitudes de onda distintas a las cedidas a la clorofila. Estos pigmentos son carotenos y xantofilas. c. Cadena transportadora de electrones: funciona igual que la mitocondria. El dador de electrones es el agua y el aceptor de electrones es NADP Fase oscura: incorporar la materia inorgánica en la materia orgánica usando la energía obtenida en la fase lumínica. El papel de la luz en la fase lumínica de la fotosíntesis es: Excitar a las clorofilas: cuando los fotones inciden en la clorofila, esta rompe algunos de sus dobles enlaces y desprende electrones. Fotolisis del agua: cuando los fotones inciden en el agua, esta se rompe en 2H + +1/2O 2 +2e -. Ese oxígeno es el que se desprende en forma de gas. Los H + y los e - van FASE LUMÍNICA a participar en la fotofosforilación. CCL: Complejo antena FeO:feofitina PQ: plastoquinona Pc: plastocianina Fd:ferredoxín NADP + reductasa 1 1

2 ECUACIÓN QUÍMICA NADP + +H 2 O+ADP+P i NADPH+H + +ATP+1/2O 2 Se llama también fotofosforilación acíclica u oxigénica. Hay otra fosforilación llamada cíclica o anoxigénica. En esta, los e - pasan de ferredoxín NADP + reductasa (Fd) a complejo B-f tras llegar a la Fd por lo que se forma un ciclo. Esto hace que: - Clorofila B no funciona por la ausencia de la clorofila B o la ausencia de luz λ=680nm. - No hay consumo de H 2 O - No hay liberación de O 2. - No hay NADPH - Se genera ATP pero como el flujo de H + es más débil, se formará menos ATP. FOTOFOSFORILACIÓN FOSFORILACIÓN OXIDATIVA -En cloroplastos -En mitocondria -Anabolismo -Catabolismo -Libera O 2 -ConsumeO 2 -Produce PR (NADPH) -Consume PR (NADH y FADH 2 ) -Consume H 2 O -Produce H 2 O -Produce ATP (2H + =1ATP) -Produce ATP (3H + =1ATP) -Donador e - : H 2 O -Donador e - : coenzimas reducidas (NADH y FADH) -Aceptor e - : NADP + -Aceptor e - : O 2 -Funciona según la hipótesis quimiosmática de Mitchell -Funciona según la hipótesis quimiosmática de Mitchell -Energía lumínica -Energía química FASE OSCURA DE LA FOTOSÍNTESIS Fotocopia OTRAS FIJACIONES FOTOSINTÉTICAS DE LA MATERIA INORGÁNICA (N,S) Asimilaciones reductoras de la fase oscura. Se lleva a cabo en el estroma. a. Del Nitrógeno: en el suelo en forma de sales minerales como nitratos, nitritos y NH 3. De oxidado a reducido encontramos NO 3 -, NO 2 - y NH 3. Los nutrientes son nitratos o nitritos, dependiendo de la planta, pero solo le sirve el amoniaco para la nutrición por lo que debe reducir los NO 3 - a NO 2 - y estos a NO 3. 2

3 La planta solo puede crear ácido glutámico a partir de NH 3. Por reacciones de transaminación se crean el resto de aminoácidos. b. Del Azufre: como sulfatos, sulfitos y sulfuros FIJACIÓN FOTOSINTÉTICA DEL N 2AT Todos los seres autótrofos tienen como fuente de nitrógeno los nitrófenos o nitritos. Sin embargo, hay algunas bacterias que pueden usar como fuente de N el N 2AT. Estas bacterias se llaman fijadoras del N 2AT. Estas bacterias son del género Azobacter (vida libre) y Rhizobium (simbiosis con plantas leguminosas. La planta le da NADPH y ATP a la bacteria y estas, ácido glutámico a la planta). No consumen nitratos ni nitritos por lo que son muy buenos para tierras a las que se les ha acabado. FACTORES QUE CONTROLAN LA ICIENCIA FOTOSINTÉTICA La eficiencia fotosintética se mide en la cantidad de CO 2 absorbido o de O 2 desprendido por unidad de tiempo. [O2] t o [CO2] t 3

4 Depende de: - Intensidad de la luz (nº fotones/cm 2 ): es proporcional a la eficiencia. Se satura cuando todas las clorofilas están trabajando. - [CO 2 ]atmosférico: es proporcional a la eficiencia. Se satura cuando todas las rubisco están trabajando. IL - [O 2 ]atmosférico: la rubisco actúa en la fotorrespiración (proceso extraño). Cuando [O 2 ]at es muy alta, la rubisco deja de carboxilar y empieza a oxidar por lo que la fotosíntesis es peor. Por esto, es inversamente proporcional a la eficiencia fotosintética. - Humedad relativa ambiental: los estomas se cierran ante la humedad baja para no perder agua. Por los estomas entran y salen el CO 2 y el O 2 por lo que al cerrarse, aumenta el oxígeno y baja el CO 2. Así, la rubisco empieza a respirar. Es proporcional a la eficiencia fotosintética. [CO2] [O2] VH2O - Tipo de luz: si la luz es completa funcionan los dos fotosistemas. Si no es completa, solo funciona el fotosistema uno haciendo que la fase lumínica sea cíclica por lo que se crea menos ATP y no se crea NADH. Así la eficiencia fotosintética baja. - Temperatura: las enzimas de la fase oscura se pueden desnaturalizar. Cada planta tiene una temperatura óptima y si se aumenta o disminuye, la eficiencia fotosintética baja. Tª QUIMIOSÍNTESIS Proceso anabólico que permite que los seres quimiosintéticos (bacterias) fijen la materia inorgánica. Para ese proceso de fijación también hace falta energía que sale de reacciones químicas de oxidación sobre diferentes sustratos inorgánicos. Las fases son: 1. Obtención de la energía química tanto ATP como PR (NADH, NADPH, FADH 2 ) mediante oxidación sobre diferentes sustratos inorgánicos reducidos. a. Bacterias del nitrógeno: i. Amoniaco/ión amonio nitritos+ ATP o PR. Bacterias nitrosificantes. Oxidación. ii. Nitritos nitratos+ ATP o PR. Bacterias nitrificantes. Oxidación. b. Bacterias del azufre: i. Sulfuros sulfitos sulfatos+ ATP o PR. Oxidación 4

5 c. Bacterias del hierro: i. C.ferrosos c. férricos+ ATP o PR. Oxidación 2. Fijación quimiosintética del C,N,S: similar que la fase oscura de la fotosíntesis. Los quimiosintéticos son seres muy eficientes porque solo con N hacen las dos fases. IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LA FOTOSÍNTESIS - Libera O 2 : el resto de seres vivos lo usamos para respirar. Trasformó la atmósfera reductora en oxidada. - Principal proceso que convierte la materia inorgánica en orgánica: esa materia orgánica es el aporte de materia y energía para el resto de los niveles tróficos. 5

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