Fotosintesis. Conversion de la Energía Solar

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1 Fotosintesis Conversion de la Energía Solar

2 Que es Fotosintesis? Conversión de la materia inorganica a materia orgánica gracias a la energia que aporta la luz. Energia luminosa se transforma en energia qq (ATP)

3 Adaptaciones de las Plantas La Hoja La hoja es el organo adaptativo generalmente aplanado especialmente adaptado para llevar a cabo la fotosintesis.

4 Cloroplastos Organulos citoplasmaticos de color verde. Se ocupan de la fotosintesis Limitados por una envoltura de 2 membranas concentricas Contiene vesiculas (tilacoides) organizadoras de pigmentos y demas moleculas como la clorofila

5 Pigmentos Fotosinteticos

6 Clorofila Pigmentos color verde Permite a las plantas absorber energia a través de la luz Ubicado en las membranas de los tilacoides Asociada a proteinas y otros pigmentos formando fotosistemas

7 Coloracion desde amarillo palido anaranjado a rojo oscuro En la fotosintesis apoyan en la transferencia de energia Pueden encontrarse en tomates, zanahorias, salmon, langostas entre otros. Carotenoides

8 Xantofilas Colores amarillentos, anaranjados y parduzcos Mas estable que la clorofila

9 Luz y Excitacion Atomica Sol emite amplio espectro de radiación electromagnetica Fotones: paquetes individuales de energia.los de longitud larga menos energia, los de larga mas energeticos.

10 La puede ser : Luz y Excitación Atómica Absorbida: caliente objetos o interviene en procesos como la fotosintesis. Reflejada o Transmitida: es la que le da a los objetos su color. La luz puede provocar el desplazamiento de electrones a niveles de energia superiores

11 Estado Basal y Estado Excitado Basal: Estado mas bajo de energia de un atomo. Cuando se suministra energia a ese electrón pasa a un nivel mas elevado= ESTADO EXCITADO Al bajar nivel liberar energia o puede perderse para ser aceptado por agente oxidante.

12 Complejos especializados de moleculas de clorofila, pigmentos accesorios y moleculas transportadoras de electrones. Fotosistema I: clorofila a llamada P700, genera NADPH Fotosistema II: clorofila a P680, genera ATP Fotosistemas

13 Fotosistemas Centro de Reacción: 300 moleculas de clorofila integran el complejo de produccion de luz. Molecula antena: pigmentos que absorben luz, la colectan y transfieren al centro de reacción.

14 Centro de reaccion recibe la energia de las moleculas antena. Electron excitado deja la clorofila y salta de un transportador a otro liberando energia en el proceso. Energia se utiliza para sintesis de ATP a partir de ADP o NADPH Fotofosforilación: energia luminosa agregar grupo fosfato al ADP para pasar a ATP Fotosistemas

15 Reacciones Luminosas Fase clara o reaccion de Hill Primera etapa convierte energia luminica a quimica Solo puede llevarse a cabo en alta luminosidad natural o artificial

16 Reacciones Luminosas Energia se trasmite a los electrones externos de la molecula Se incorporan a la cadena de transporte de electrones Energia adicional usada para sintesis de ATP y NADPH (ciclo de Calvin donde se producen los azucares) Electrones cedidos son repuestos por oxidacion de H20, liberando el oxigeno

17 Fotofosforilacion Ciclica Formacion de moleculas de ATP por medio de la luz. Cloroplastos capturan la energia solar para luego transformarla a energia quimica y almacenarla en el ATP. En este proceso solo participa el fotosistema I. Se le dice ciclica dado que los electrons excitados vuelven a su sitio original. En este proceso no ocurre la fotolisis por lo que no se forma NADPH ni hay liberacion de oxigeno.

18 Fotofosforilacion Aciclica Es la formacion de ATP usando fuente externa de electrones. Este proceso usa ambos fotosistemas en el cual el Fotosistema II (P680) genera ATP. Fotosistema I (P700) genera NADPH En el fotosistema II ocurre la fotolisis del agua produciendo oxigeno atmosferico. Este proceso le permite recuperar los electrones perdidos en el proceso

19 Reacciones Independientes de la Luz o Ocurre en la matriz o estroma de los cloroplastos ATP y NADPH se usa para sintetizar materia organica No requiere de la luz para concretarse Esta sintesis conocida como ciclo de Calvin Fase Oscura

20 Reacciones Independientes de la Luz La mayoria de las plantas son C 3 dado que el principal producto de la fijacion del CO2 es el PGA (Fosfoglicerato) Por cada 3 moleculas de CO2 en el ciclo se forma una triosa (PGAL) fosfogliceraldehido. Para fijar 3 moleculas de CO2 se requieren 9 ATP y 6 NADPH. Para que inicie el ciclo se necesitan 3 CO2 y 3 Ribulosa Fosfato. De las 6 moleculas de PGAL resultants 5 son utilizadas para formar 3 moleculas de Ribulosa Fosfato, la restante va al proceso de formacion de Carbohidratos y otros compuestos organicos. Cada molecula de PGAL es la mitad de una hexosa.

21 Ciclo de Calvin

22 Plantas de la Via C4 Propio de las plantas tropicales. Se llama asi por el numero de carbonos del primer compuesto. Tienen un mayor rendimiento fotosintetico

23 Via C4 Se usa de base un compuesto de 3 carbonos (fosfoenolpiruvato) Con la incorporacion de CO2 forma Oxaloacetato Reduccion del compuesto con ayuda del NADPH para formar Malato.

24 Malato se oxida por el NADP y se descarboxila (pierde carbono) y lo libera como CO2 que se una con RBP y entra al ciclo de Calvin. El compuesto sobrante del paso anterior es fosforilado 2 veces por el ATP y forma fosfoenol piruvato y vuelve al ciclo. Via C4

25 Plantas de la Via C4 Proceso descubierto en la pina, pero tambien se puede encontrar en la cana, sorgo, maiz y las gramas. Se vio que el primer carbohidrato formado en la fotosintesis es el acido malico y aspartico (4C). Estas plantas utilizan el Ciclo de Calvin para producir CHO incorporando CO2 al compuesto de 3C Fosfoenolpiruvato. La ventaja delas C4 es la presencia de fosfoenolpiruvato que es mas afin al CO2 lo cual causa un mayor rendimiento fotosintetico de la planta.

26 Proposito de la Via C4 Simplemente aumentar la concentracion del CO2 dentro de las celulas de 10 a 60 veces en comparacion con la via C3. Via C4 usa mas ATP Pierden menos agua Mayores niveles de crecimiento Pueden soportar mas luz

27 Diferencias entre la Via C3 y C4 Plantas C3 La carboxilacion ocurre a nivel de ribulosa difosfato. Fijan CO2 en un compuesto de 3C fosfoglicerato (PGA). Ciclo de Calvin ocurre en estroma Se invierten 3 mol de ATP y 2 mol de NADPH por cada mol de CO2 convertido a CHO. Para sintetizar una glucosa se consumen 18ATP + 12 NADPH + 6 CO2 Plantas C4 La carboxilacion ocurre a nivel de fosfoenol piruvato Fijan CO2 en un compuesto de 4C Oxaloacetato La Via C4 ocurre en las celulas del mesofilo y el Ciclo de Calvin en las celulas de la vaina de la hoja. Pierden menos agua durante la transpiracion y tiene niveles mayores de fotosintesis y crecimiento. No se saturan con intesidades altas de la luz. Invierten 5 mol de ATP y 2 mol de NADPH por cada mol de CO2 convertido a CHO. Para sintetizar una glucose se consumen 30 ATP + 12 NADPH + 6 CO2

28 Factores que Modifican la Fotosintesis Concentración de CO2: a mayor concentracion de CO2 y aumento de luz mayor tasa fotosintetica Temperatura: Minimo 0⁰C, optimo ⁰C y maximo 50 ⁰C

29 Factores que Modifican la Fotosintesis Intensidad de la Luz: permite la sintesis de clorofila o clorosis. Al aumentar la luz aumenta la sintesis hasta llegar al umbral, el cual al pasarlo mas bien se destruye mas rapido al clorofila. Factores edaficos: deficiencia de nutrientes en el suelo puede limitar la cantidad de clorofila.

30 Quimiosintesis Sintesis de CHO o nutrientes a partir de Energia quimica en vez de luminica. Dentro de los micro organismos autotrofos: Fotoautotrofos: energia de la energia solar Quimioautotrofos: a partir de la oxidacion de materiales inorgánicos.

31 Bacterias Quimioautotrofas Se dividen en base al element que oxidan. Bacterias Nitrificantes: oxidan el amonio (NH4) y lo convierten a nitratos (NO3). Ejem: Nitrosomas y Nitrobacter Estas ultimas solo requieren sustancias inorganicas para vivir, oxidando ammonia y nitritos lo que enriquece el suelo con nitratos.

32 Bacterias Quimioautotrofas Bacterias Sulfurosas: oxidant azufres para convertirlos a sulfato. Otras de este grupo pueden usar los sulfatos de material en descomposicion Bacterias Ferrosas: oxidant ferrosos parcialmente oxidados para la sintesis de azucar. Hacen possible la asimilacion del N por plantas y animalesse convierte al NH2 de los aminoacidos y luego a proteinas.

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