5.Fotosintesis
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7/17/2019 5.Fotosintesis
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Fotosíntesis! Plantas y animales necesitan
energía para vivir:"
A diferencia de los animales,las plantas pueden generar su
propia energía mediante el
proceso de fotosíntesis
"
Las plantas son productoras
(Autotrofos)
" Los animales sonconsumidores (Heterotrofos)
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Fotosíntesis:
“Generación de vida a
partir de Luz y Aire”
Integra múltiples procesos fundamentalespara la vida desde el nivel celular, hasta el
nivel global
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La fotosíntesis en resumen
! Plantas usan energía del sol
" Para figar energía en ATP
" Para hacer azúcares (carbohidratos)
! glucosa, sucrosa, celulosa, almidón
sol
ATP
Azúcares
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Requisitos para la fotosíntesis
!
Fábrica para almacenar energía ysintetizar carbohidratos
" Cloroplastos
! Combustibles
"
Luz solar
"
CO2
" Agua
!
Facilitación
" Enzimas
H2OCarbohidratos
ATP enzimas
CO2
Sol
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La fotosíntesis en resumen
!
Dos procesos separados"
Reacciones de captura deenergía (fase clara) !
Toman energía del sol
!
La utilizan para sintetizar ATP
"
Reacciones de elaboración deazúcares (fase oscura) !
Utilizan la energía almacenada en elATP
!
Toman CO2 del aire y agua del suelo!
Crean azúcares que luego seemplean para crear tejidos oalmacenar energía
Sol
ATP
Azúcares
H2O +
CO2
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H2O
Fotosíntesis
Reacciones defijación de enegía
Reacciones desíntesis de
carbohidratos
ATP ADP
CO2
Azúcares
Sol
Utilizado
inmediatamente para
elaborar carbohidratos
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Fotosíntesis
! Fase clara
"
Reacciones que dependen de la luz " Convierten energía lumínica y energía química
!
Producen ATP & NADPH
!
Ciclo de Calvin " Reacciones independientes de la luz
" Elaboran carbohidratos
!
Utilizan energía química (ATP & NADPH) para
reducir el CO2 y sintetizar C6H12O6
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Fotosíntesis
RuBisCo (Ribulosa Bifosfato
Carboxilasa)
La enzima que alimenta al
mundo!
Captura el CO2 y cataliza su
transformación en carbohidratos
RuBi
sCO
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La fotosíntesis ocurre en las hojas (casi siempre!)
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La fotosíntesis ocurre en las hojas (casi siempre!)
Estoma
abierto
Estoma
cerrado
CO2
H2O
La fotosíntesis (la productividad de las plantas
y los ecosistemas) depende de la capacidad
de las plantas para mantener el entre la
captura de carbono y la pérdida de agua
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¿Porqué nos interesa el C y la fotosíntesis?
El cuerpo humano está
contiene hasta un 16%
de C (por masa)
Es el segundo elemento
más abundante en el
cuerpo
De dónde viene el
carbono?
43% O2
16% C
7% H
Elemento constitutivo fundamental del cuerpo
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¿Porqué nos interesa el C y la fotosíntesis?
Proceso fundamental que determina la productividad
de los ecosistemas (naturales y agrícolas)
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¿Porqué nos interesa el C y la fotosíntesis?
“Regla del 10%”: solo el 10% dela productividad en un nivel
trófico pasa efectivamente alsiguiente nivel trófico
El tamaño de las redes tróficas
depende de la productividad enla base los productores
Provisión de alimentos a nivel
mundial
Proceso fundamental que determina la productividad
de los ecosistemas (naturales y agrícolas)
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¿Porqué nos interesa el C y la fotosíntesis?
Rol fundamental en el ciclo global del Carbono y
cambio climático
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Fotosíntesis
Descripción básica del proceso (en que consiste ydónde ocurre
Cuáles son las dos fases y que generan (RuBisCo)
Cuáles son los limitantes al proceso de la fotosíntesis
Porqué nos interesa la fotosíntesis
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Plant structure
!
Chloroplasts" double membrane
" stroma
!
fluid-filled interior
" thylakoid sacs
" grana stacks
! Thylakoid membrane
contains
"
chlorophyll molecules
"
electron transport chain
" ATP synthase
outer membrane inner membrane
thylakoid granum
stroma
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Pigments of photosynthesis
!
Chlorophylls & other pigments
" embedded in thylakoid membrane
"
arranged in a photosystem
!
Collection of pigment molecules
embedded in a protein
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Light Reactions of Photosynthesis
Photosystem II
Photosystem I
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ETC of Photosynthesis
!
ETC uses light energy to produce" ATP & NADPH
!
go to Calvin cycle
! PS II absorbs light
" excited electron passes from chlorophyll to
primary electron acceptor
"
need to replace electron in chlorophyll
" enzyme extracts electrons from H2O &supplies them to chlorophyll
! splits H2O
! O combines with another O to form O2
! O2 released to atmosphere
! and we breathe easier!
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ETC of Photosynthesis
!
ETC uses light energy to produce" ATP & NADPH
!
go to Calvin cycle
! PS II absorbs light
" excited electron passes from chlorophyll to
primary electron acceptor
"
Electron passes down ETC
" Each time electron is passed, releases a little E
"
E is used to pump H+
from stroma intothylakoid
"
H+ diffuse down conc. gradient back intostroma
"
Pass through ATP Synthase, allowing it to
make ATP
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ETC of Photosynthesis
!
ETC uses light energy to produce" ATP & NADPH
!
go to Calvin cycle
! PS I absorbs light
" excited electron passes from chlorophyll to
primary electron acceptor
"
need to replace electron in chlorophyll
" Electron comes from ETC of PSII
" Excited electron passes to electroncarrier molecule
! NADPH
! Sent to Calvin Cycle in the stroma
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split H2O
Light Reactions of Photosynthesis
O
ATP
to Calvin Cycle
H+H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+H+
H+
sun sun
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From Light reactions to Calvin
cycle!
Calvin cycle" chloroplast stroma
! Need products of light reactions to
drive synthesis reactions"
ATP
" NADPH
stroma
thylakoid
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RuBisCo
!
Enzyme which fixes carbon from air" ribulose bisphosphate carboxylase
"
the most important enzyme in the world!
!
it makes life out of air!"
definitely the most abundant enzyme
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Photosynthesis summary
!
Light reactions "
produced ATP
" produced NADPH
" consumed H2O
" produced O2 as byproduct
!
Calvin cycle
" consumed CO2
" produced G3P (sugar)
"
regenerated ADP
" regenerated NADP
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Light Reactions
O2
H2O
Energy BuildingReactions
ATP
! produces ATP
!
produces NADPH! releases O2 as a
waste product
sunlight
H2O ATP O2lightenergy ++ + NADPH
NADPH
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Calvin Cycle
sugars
CO2
SugarBuilding
Reactions
ADP
! builds sugars
!
uses ATP &NADPH
! recycles ADP
& NADP!
back to makemore ATP &NADPH ATP
NADPH
NADP
CO2 C6H12O6 ++ + NADP ATP + NADPH ADP