FOTOSÍNTESIS 2012 Bioq. Luciano Fusco. FOTOSÍNTESIS Ciclo del Carbono en la Naturaleza. RESPIRACIÓN 1
GLUCÓLISIS Ciclo de Krebs FOSFORILACIÓN OXIDATIVA En el CLOROPLASTO se produce la FOTOSÍNTESIS la cual consta de dos etapas, de localización y requerimiento energético diferentes: ETAPA LUMINOSA ETAPA OSCURA 2
Célula Vegetal ETAPA LUMINOSA (membranas tilacoides) ETAPA OSCURA (estroma) 3
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Parte I Etapa Luminosa ETAPA LUMINOSA 5
ETAPA LUMINOSA ETAPA LUMINOSA (membranas tilacoides) Fotosistema I Fotosistema II Complejo del Complejo del Citocromo b6f ATP sintasa 6
FOTOSISTEMAS Unidades funcionales de la etapa luminosa de la FOTOSÍNTESIS, son complejos multiproteicos formados por: COMPLEJO ANTENA: 200 300 moléculas de pigmentos CENTRO DE REACCIÓN moléculas de proteínas transferidoras de e - y 2 moléculas de clorofila a: PAR ESPECIAL Fotosistemas PS II PS I 7
Fotosistemas Pigmentos fotosintéticos Principal antena del PSII Pigmentos fotosintéticos 8
Clorofilas antena y Par especial Fotosistema II Complejo multiproteico que atraviesa la membrana Se localiza en las granas (casi no queda expuesto al estroma) Par especial: Clf a Abs MAX 680 nm: P 680 Función: oxidar el agua (fotólisis de del agua) y reducir la plastoquinona 9
Plastoquinona: molécula de naturaleza terpenoide (lipídica) Q + 2 e -( del PSII) + 2 H + (estroma) QH 2 10
PS II PS II 11
Reacción global PS II (LUMEN) 2 H 2 O O 2 + 4H + + 4 e - 2 Q + 4H + + 4 e - 2 QH 2 (Memb ) 2 H 2 O + 2 Q O 2 + 2 QH 2 Complejo del Citocromo b6f Permite el flujo de e - del PSII al PSI Cataliza la transferencia de electrones desde la QH 2 a la plastocianina Dirige el flujo de protones hacia el lumen 12
Cb6f Citocromo b6 Citocromo f Proteína de Rieske Proteína IV Anillo HEMO Reacciones en el Cb6f 2H + estroma Q QH 2 lumen 2H + 13
Reacción global Cb6f QH 2 Q + 2 H + 2 PC (Cu ++ ) + 2 e - 2 PC (Cu (Cu + ) + 2 e - QH 2 + 2 PC (Cu ++ ) 2 Q + 2 PC (Cu + ) + 2 H + Los H + provenientes del estroma ingresan al lumen Fotosistema I Complejo multiproteico que atraviesa la membrana Se localiza en las lamelas del estroma Par especial: Clf a Abs MAX 700 nm: P 700 Función: oxidar la plastocianina y formar NADPH. 14
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NADP + FNR NADPH FNR: ferredoxina NADP reductasa Reacción global PSI 2 PC (Cu + ) 2 PC (Cu ++ ) + 2 e - NADP + + 2 e - NADPH + H + 2 PC (Cu + ) + NADP + 2 PC (Cu ++ ) + NADPH + H + 16
lumen ATP sintasa estroma Enzima que atraviesa la membrana Se localiza en las lamelas del estroma Función: sintetizar ATP a partir del gradiente de H + entre el lumen y el estroma (FOTOFOSFORILACIÓN) 17
ATP sintasa Teoría Quimiosmótica: obtención de energía a partir de flujo espontáneo de protones Funciona a la inversa de una Bomba Pertenece al grupo de las ATPasas clase F 18
ATP sintasa Teoría Quimiosmótica: obtención de energía a partir de flujo espontáneo de protones Funciona a la inversa de una Bomba Pertenece al grupo de las ATPasas clase F Reacción global de la ETAPA LUMINOSA 2 H 2 O + 2 Q O 2 + 2 QH 2 2 [ QH 2 + 2 PC (Cu ++ ) 2 Q + 2 PC (Cu + ) + 2 H + ] 2 [2 PC (Cu + ) + NADP + 2 PC (Cu ++ ) + NADPH + H + ] ADP + P ATP 2 H 2 O + NADP + + ADP + P O 2 + 2NADPH + 2 H + + ATP La FOTÓLISIS del AGUA suministra los e - para la formación de NADPH y los H para la síntesis del ATP 19
Reacción global de la ETAPA LUMINOSA 2 H 2 O + NADP + + ADP + P O 2 + 2NADPH + 2 H + + ATP La FOTOLISIS del AGUA suministra los e - para la formación de NAPH y los H para la síntesis del ATP Flujo electrónico cíclico (FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA) No Genera ATP 20
Parte II Etapa Oscura Ciclo de Calvin Ciclo oscuro (Ciclo de Calvin Benson: reducción fotosintética del carbono) Se produce en el estroma del cloroplasto se utilizan el ATP y el NADPH formados en la etapa lumínica se incorpora el CO 2 proveniente de la atmósfera Se sintetizan los carbohidratos (monosacáridos y almidón) 21
Ciclo oscuro 22
Fijación de CO 2 Rubisco Rubisco: ribulosa 1,5-bifosfato carboxilasa oxigenasa Fosforilación y reducción de triosas 23
Destino 1 de la triosas: Síntesis de hexosas hexosas (dentro del cloroplasto) Gliceraldehído 3P 1,3-dihidroxicetona 3P P Gliceraldehído 3P + 1,3 dihidroxicetona 3P Fructosa-1,6 bip Fructosa 6P Glucosa 6P Glucosa 1P ALMIDÓN Destino 2 de la triosas: Síntesis de sacarosa (en el citoplasma celular) Gliceraldehído 3P y 1,3-dihidroxicetona 3P son transportados al citoplasma En el citoplasma: G 3P + 1,3 DHC 3P Fructosa-1,6 bip Fructosa 6P SACAROSA Glucosa 1P UTP + Glc1P UDP-Glc + Pi UDP-Glc + Fru-6P UDP + SACAROSA 6P SACAROSA 6P + H 2 O SACAROSA + Pi 24
Síntesis de carbohidratos en el cloroplasto Destino 3 de la triosas: Regeneración de la ribulosa 1,5 bip 25
Destino 3 de la triosas: Regeneración de la ribulosa 1,5 bip Reacción global de la etapa oscura Reacción global de la FOTOSÍNTESIS 6 CO 2 + 6 H 2 O + 18 ATP C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 18 ADP 26