Metabolismo de carbohidratos I: EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS

Dra. Roxana Mabel Ordóñez Cátedra de Fitoquímica

FOTOSINTESIS ? FOTO SINTESIS

Gr. Foos = LUZ Gr. Synthesis = COMPONER, JUNTAR

Organismos que la llevan a cabo PROCARIOTAS EUCARIOTAS

La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin embargo, la reacción general se puede resumir de esta manera: 6 CO2 + 6 H2O + energía de luz

enzimas

C6H12O6 + 6 O2

clorofila

•Fotosíntesis oxigénica

(plantas, algas, cianobacterias)

CO2 + 2 H2S + energía de luz H2O

enzimas

C6H12O6 + 2 S +

clorofila

•Fotosíntesis anoxigénica (bacterias verdes o púrpuras del azufre)

IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS EN EL CONTEXTO ECOLÓGICO

Un auto recorre en promedio 15.000 Km.año-1 y produce 4 Ton CO2. año-1, 1/4 ha (2500 m2) de Eucalyptus fija 4 Ton CO2. año-1 por el proceso de FOTOSÍNTESIS

FOTOSINTESIS “SINTESIS EN PRESENCIA DE LUZ” o reacciones tilacoidales

 ABSORCION DE LA LUZ  CONVERSION DE ENERGIA “REACCIONES DE FIJACIÓN DEL C” TRANSFERENCIA ELECTRONICA: sistema de óxido-reducción. MULTIPLES PASOS ENZIMATICOS (CO2 -- H2O CARBOHIDRATOS





FASE CLARA O LUMINICA

FASE OSCURA

REACCIONES LUMINICAS O DEPENDIENTES DE LUZ

TILACOIDES

REACCIONES DE ASIMILACION O FIJACION DEL CARBONO

ESTROMA

Células del mesófilo de hojas

LA LUZ Y LOS PIGMENTOS   

La luz es una forma de energía radiante. La energía radiante es energía que se propaga en ondas. Hay varias formas de energía radiante (ondas de radio, infrarrojas, ultravioletas, rayos X, etc.).



Para sintetizar alimento, se usan únicamente las ondas de luz.



Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de energía.



Cuando en una célula la luz del sol choca con las moléculas de clorofila, la clorofila absorbe alguna de la energía de luz que, eventualmente, se convierte en energía química y se almacena en las moléculas de glucosa que se producen.

Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores constituyen el espectro visible.

Los colores del espectro que el pigmento clorofila absorbe mejor son el violeta, el azul y el rojo. ¿Por qué la clorofila es verde?

Pigmentos fotosintéticos CLOROFILA 





Hay varias clases de clorofila, las cuales, generalmente se designan como a, b, c y d. Algunas bacterias poseen una clase de clorofila que no está en las plantas ni en las algas. Sin embargo, todas las moléculas de clorofila contienen el elemento magnesio (Mg).

Carotenoides

Espectro de absorción de algunos pigmentos fotosintéticos

CLOROPLASTOS

Captación de la luz: sistemas pigmentarios o PS

• Reemitir un fotón (fluorescencia)

luz Chl

Chl*

• Emisión de calor

Chl

• Transferencia de excitación o excitónica • Reacción química redox (fotoquímica)

Centro de reacción

Chl A hυ

Chl* A Chl+ A-

Absorción y emisión de luz por la clorofila

COMPLEJO ANTENA

Fases de la fotosíntesis

PSII

1. Reacciones dependientes de luz Ocurren en las granas de los cloroplastos: 1. La clorofila y otras moléculas de pigmento presentes en las granas del cloroplasto absorben la energía de luz. 2. Esto aumenta la energía de ciertos electrones en las moléculas de los pigmentos activándolos. Esto los lleva a un nivel de energía más alto. A medida que los electrones de los pigmentos llegan a un nivel de energía más bajo, liberan energía.

PSI

3. Los electrones regresan a un nivel de enrgía más bajo al pasar por una cadena de transporte de electrones, en forma muy parecida a lo que ocurre en la respiración celular. En el proceso de liberación de energía de los electrones, se produce ATP. En otras palabras, la energía de los electrones se convierte en energía utilizable en los cloroplastos. El ATP que se produce en las reacciones dependientes de luz se utiliza en las reacciones de oscuridad.

Transporte de electrones

Formación de ATP-NADPH

Reacciones lumínicas y del carbono de la fotosíntesis

CICLO DE REDUCCION DEL CARBONO - CICLO DE CALVIN

RIBULOSA BIFOSFATO CARBOXILASA / OXIGENASA - espinaca Sitios activos (amarillo) (8)

Subunidad pequeña (8)

250 mg/l en el estroma

≈ 4mM de sitios activos M ≈ 550.000

Subunidad grande (8) Vista superior

Vista lateral

RIBULOSA BIFOSFATO CARBOXILASA / OXIGENASA Rhodospirillum rubrum Ribulosa 1,5 bifosfato

Mg2+

-Lis, carboxilad a

Subunidades similares a las grandes de plantas (2)

Activación de la Rubisco

Carboxilación de la ribulosa-1,5-bifosfato por la Rubisco

Síntesis de sacarosa y almidón

ENZIMAS REGULADAS POR LUZ

Rubisco

Fructosa 1,6-bifosfatasa

Ribulosa 5-fosfato quinasa Sedoheptulosa 1,7-bifosfatasa

NADP: Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa

Efectores de la Rubisco

FOTORRESPIRACION Ciclo C2 fotosintético oxidativo

Plantas C3

Trigo Limonero s

Arroz

Yerba mate

Soja Tabaco

Plantas C4 Maiz Amaranto Sorgo

Pasto elefante

Caña de azúca

Monocotiledónea C4 Saccharum officinaurm

Dicotiledónea C4 Flaveira australasica

Monocotiledónea C3 Poa sp.

Fotosíntesis C4

NADP enzima malico

NAD enzima malico

PEP-CK

Fotosíntesis CAM - Metabolismo ácido de las Crasuláceas

Plantas CAM

Asimilación de CO2, evaporación y conductancia estomática en el cactus Opuntia ficus-indica (CAM)

Regulación diurna de la fosfoenol piruvato carboxilasa PEP (CAM)

Conversión de energía solar a carbohidratos en la hoja