1 PROCESOS IMPLICADOS EN LA OBTENCIÓN DE NUTRIENTES Y ENERGÍAPROCESOS DE SÍNTESIS O ANABÓLICOS: FOTOSÍNTESIS.
2 FOTOSÍNTESIS: Proceso AnabólicoECUACIÓN GENERAL E.L. 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 Clorofila + O2 ↑ C6H1206 Energía Lumínica Nivel de Energía CO2 + H20
3 FOTOSÍNTESIS: ETAPAS FOTOLISIS DEL AGUA (fotodependiente)FIJACIÓN DEL CO2 (fotoindependiente) En membrana tilacoide. Ruptura de la molécula de agua. Liberación de O2. Formación de ATP y NADPH Ciclo de Calvin. En estroma. Fija el C (del CO2). Forma molécula orgánica. Etapa fotodependiente E.L. n H2O + NADP+ + ADP + Pi ATP + NADPH + n O2 clorofila Etapa fotoindependiente n CO2 + ATP + NADPH (CH2O)n + NADP+ + ADP + Pi
4 ACOPLAMIENTO ENTRE LAS ETAPAS DE LA FOTOSÍNTESISLa etapa fotodependiente se produce mientras hay luz solar y produce productos intermediarios (ATP y NADPH) La etapa fotoindependiente se produce continuamente, utiliza los productos intermediarios (ATP y NADPH) y el CO2, para producir moléculas orgánicas.
5 ENERGÍA LUMÍNICA La luz se descompone en colores que constituyen el espectro visible
6 ABSORCIÓN DE LA LUZ Cuando la LUZ incide puede ser: REFLEJADA (hace visible los objetos) ABSORBIDA (utilizada para fotosíntesis) Principales pigmentos: Clorofila a y b. Carotenos.
7 ACCIÓN DE LA LUZ SOBRE LOS ELECTRONESElectrón excitado Energía liberada Transición Energética Discreta FOTÓN Estado electrónico fundamental Depende de la longitud de onda (energía) del FOTON
8 ACCIÓN DE LA LUZ EN LA CÉLULA VEGETAL Membranas de los tilacoidesFOTOSISTEMAS Complejo organizado de 300 moléculas de proteínas que captan la energía lumínica y la transfieren a centro de reacción donde se encuentra la clorofila que emite los e- excitados a los aceptores. I (P700) II (P680) Clorofila a Clorofila b Carotenos Clorofila a Clorofila b Xantófilas
9 Las moléculas que forman el fotosistema captan luz de diferente longitud de onda, aumentando la energía luminosa aprovechable. Fotosistema Los pigmentos captan la energía luminosa y la ceden a las moléculas vecinas presentes en cada fotosistema hasta que llega a la clorofila.
10 (LUMÍNICA – FOTOQUÍMICA – FOTÓLISIS DEL AGUA)FASE FOTODEPENDIENTE (LUMÍNICA – FOTOQUÍMICA – FOTÓLISIS DEL AGUA) La ruptura de la molécula de H2O y el transporte de e- y H+ produce ATP y NADPH+H, liberando O2 al ambiente.
11 Al captar la energía lumínica, se excitan dos electrones de la clorofila, que se desprenden de la molécula. Fotosistema 2e-
12 FORMACIÓN QUIMIOSMÓTICA DE ATPLa circulación de e- a través de la cadena de reacciones redox, libera energía que es utilizada en el transporte de H+ a través de la membrana interna (desde el estroma hacia el lumen tilacoidal). La energía potencial del gradiente de H+ es utilizada por una ATPasa para sintetizar ATP. ESTROMA P H+ ATP ADP H+ ATP-asa T3 T1 T2 FSII FSII e- H+ H+ H+ H+ LUMEN TILACOIDAL H+ H+
13 FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICAZ: Aceptor de e- PQ: Plastoquinona Cit b: Citocromo b Cit f: Citocromo f PC: Plastocianina Q: Aceptor de e- FD: Ferredoxina FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICA Z Fotorreducción FD Q Cit b Fotofosforilación Reductasa O2 PQ ADP NADPH+H+ NADP+ Cit f + Pi ATP O PC Fotoexcitación P700 (FS I) 2e- P680 (FS II) 2e- H2O 2e- O H+ H+ Fotólisis
14 MECANISMO QUIMIOSMÓTICO PARA LA SINTESIS DE ATP Y NADPH+H+ EN LA FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICAESTROMA P ADP ATP H+ H+ O2 O H H+ H H+ 2e- O H+ ATP-asa NADPH+H+ NADP+ PC PQ Cit b Cit f NADP+- reductasa FSI FSII 2e- 2e- Fd H+ H+ H+ H+ H+ LUMEN TILACOIDAL H+ H+
15 CIRCULACIÓN DE e- Y H+ EN FOTOSISTEMAS I Y IIZ: Aceptor de e- PQ: Plastoquinona Cit b: Citocromo b Cit f: Citocromo f PC: Plastocianina Q: Aceptor de e- FD: Ferredoxina CIRCULACIÓN DE e- Y H+ EN FOTOSISTEMAS I Y II Z Fotorreducción NADPH+H+ FD Q NADP+ PQ O2 Reductasa Cyt 2e- ADP PC + Pi ATP O Fotoexcitación P700 (FS I) 2e- P680 (FS II) H+ O H2O H+ Fotólisis
16 FASE FOTOINDEPENDIENTE(OSCURA – BIOQUÍMICA – SINTESIS DE MATERIA ORGÁNICA – CICLO DE CALVIN – CICLO C3 – FIJACIÓN DEL CO2 ) El ATP y el NADPH+H producidos en la etapa lumínica y el CO2, proveninente del ambiente, son utilizados para la síntesis de carbohidratos
17 PRECURSOR DE CARBOHIDRATOEn el ESTROMA del cloroplasto, los productos de la etapa fotodependiente (NADPH+H+ y ATP) y el CO2 son utilizados en una serie de reacciones cíclicas que producen un precursor de la glucosa, el 2-fosfogliceraldehído (2-PGAL). C O C ESTROMA CICLO DE CALVIN NADPH+H+ NADP+ ADP Pi ATP PRECURSOR DE CARBOHIDRATO
18 El ciclo de Calvin, tiene por función fijar los C del CO2 en una triosa, precursora de la glucosa.En forma hipotética: ESTROMA Molécula de 3 C con 1 P ADP CO2 ADP ATP Molécula de 3 C con 2 P ATP Molécula de 5 de C y 2 P NADPH+H+ NADP+ ADP ATP NADPH+H+ NADP+ Molécula de 5 C con 1 P Molécula de 3 de C con 2 P Molécula de 3 C con 1 P P Molécula portadora del carbono proveniente del CO2 y precursora del carbohidrato de 6C.
19 LUZ 12 H2O Clorofila 18 ATP 24 H PGAL 6 O2VISIÓN EN CONJUNTO Transformación de la energía luminosa en energía química contenida en el ATP Descomposición del agua en H+, e- y O2. Reducción del CO2 y síntesis de glucosa. LUZ 12 H2O 6 CO2 Clorofila 18 ATP 24 H Membrana del tilacoide PGAL Estroma 6 O2 Distintas rutas metabólicas
20 POSIBLES RUTAS ANABÓLICASFOTOSÍNTESIS LÍPIDOS Glicerol Ác. grasos CICLODE KREBS PGAL Ác. Pirúvico Acetil CoA CO2 Monosacáridos Nucleótidos Aminoácidos DISACÁRIDOS PROTEÍNAS Ácido nucleícos POLISACÁRIDOS