FOTOSNTESIS FOTOSISTEMAS I Y IICICLO DE CALVIN

Fotosntesis(~ 80%)Calor(17 18%)Fluorescencia(1 2%)Luz(100%)FLUJO DE ENERGIA

Caractersticas Generales.El proceso primario de la fotosntesis ocurre en el cloroplasto.En las plantas C3 la gran mayora se encuentran en las clulas del mesfilo.

La fotosntesis anoxgenica o foto-organtrofa

(bacterias como la bacterias purpreas del azufre y la bacterias verdes del azufre)

2H2S + CO2 ---> [CH2O] + H2O + 2 S

Productos- energa de la luz del sol- dixido de carbono (su sustrato a reducir) - sulfuro de hidrgeno (en lugar del agua,como dador de electrones que se oxida )

Reactivos- fabrican glcidos - se libera azufre a el medio acuoso dondehabitan o se aloja en el interior de la bacteria. - H2 O

membranas externa: contiene porinas y delimita al cloroplasto

membrana interna: hecha a base de protenas especficas para el transporte, delimita al cloroplasto

espacio intermembranal separaa la membrana interior y exterior, composicin simlar al glisol

estroma son cavidades situada entre la membrana interna y las granas, donde se encuentran ribosomas, enzimas, varias copias de ADN, varios tipos de ARN, grnulos de almidn y gotas de lpidos. En este espacio tiene lugar el Ciclo de Kalvin de la fotosntesis. membrana tilacoidal formada por grasos poliinsaturados, se encuentra altamente plegada formando sacos aplanados interconectados llamados tilacoides, que se apilan y la agrupacin de stos se denomina grana. En ella se encuentran los fotosistemas que contienen sustancias como los pigmentos fotosintticos y la enzimas ATP-sintetaza.

Pigmentos

Los pigmentos son sustancias que absorben luz, transmitiendo o reflejando las longitudes de onda que no absorben.

Cuando un pigmento absorbe un fotn o cuanto de luz, un electrn de la molcula de pigmento es lanzado a un nivel energtico ms alto; se dice entonces que est excitado. Este estado de excitacin puede mantenerse slo por perodos muy cortos de tiempo.Cuando la mol esta en esas condiciones puede tomar 3 rutas

-

Periodo de exitacin Que la energa se disipa como calor - Que la energa se emite inmediatamente como una de longitud de onda ms larga, fenmeno conocido como fluorescencia.Que la energa puede dar lugar a una reaccin qumica como en la fotosntesis.

Clorofila La clorofila son compuestos de tipo etrapirrol, constan de cuatro anillos de pirrol unidos por medio de puentes de metilo (--CH=) lo que constituye una porfirina. En el centro se halla un tomo metlico que es el magnesio. Se encuentra junto con todos los pigmentos en la membrana tilacoidalAbsorbe la luz en el espectro violeta, azul y rojo. Puesto que transmite y refleja la luz verde, su aspecto es verde. Es pigmento que hace que las hojas sean verdes, En los eucariotas fotosintticos, la clorofila es el pigmento implicado directamente en la transformacin de la energa de la luz en energa qumica. Existen varios tipos de corofilas, las principaes: la clorofila a (principal encargada del proceso de fotosntesis) y la clorofila b (pigmento accesorio)

BacterioclorofilaTambin son conocidas como P870Pigmentos fotosintticos que se encuentran bacterias fototrofas anoxignadas Estn relacionadas con las clorofilas. Usan longitudes de onda de luz que no son absorbidas por las plantas. Cada pigmento da el nombre a las bacterias.

Bacterioclorofila a, Bacteria prpura, Bacterioclorofila b Bacteria prpuraBacterioclorofila c Bacteria verde del azufre Bacterioclorofila d Bacteria verde del azufreBacterioclorofila e, Bacteria verde del azufreBacterioclorofila g Heliobacteria.

Pigmentos AccesoriosLos pigmentos accesorios absorben energa que la clorofila es incapaz de absorber, lopigmentos accesorios incluyen

clorofila b (en algas y protistas las clorofilas c,d y e) absorbe en el azul, en el rojo y anaranjado del espectro (con longitudes de ondas largas y baja energa ). Xantofila (amarilla) Caroteno -> Beta caroteno (anaranjado) Los carotenoides absorben la longitud de onda azul y un poco en el verde

Los pigmentos accesorios ayudan a la clorofila a realizar el proceso de absorcin de la luz visible

La fotosintesis es un proceso redoxe- mueven de una molecula a otraH2O se oxida CO2 se reducee- gana energia potencial

Fase luminosa (fotoquimica o reaccin de hill) reacciones fotodependientes que ocurren en la membrana de los tilacoidesFase oscura (quimiosintetica o ciclode Calvin-Benson-Basham) reacciones fotoindependientes que ocurren a nivel del estromaFASES DE LA FOTOSNTESIS

En Resumen:Los fotones inciden inicialmente en los pigmentos accesoriosEstos transfieren la energa, molcula a molcula, hacia los CR CR estn formados por clorofila a excitable a 680 (P680 en PSII) y 700 nm (P700 en PSI)Pigment TrapLongitud de Onda que permite llegar al primer estado de excitacin (singlet excited state) Aun siendo Clorofilas, P680 y P700 tienen caractersticas de absorcin MUY diferentes esto debido a que estn ligadas a aminocidos muy especficos de las protenas del CR.

Acoplamiento fase lumnica y oscura La funcin principal de la fase lumnica es la sntesis de ATP y NADPH

Estas molculas de alta energa son utilizadas para activar las enzimas del ciclo de Calvin-Benson durante la fijacin de CO2

H2OCO2CH2O(MONOSACRIDO)O2ATPNADPHNADPADPREACCIONES LUMNICASCICLO DE CALVINLUZCLOROPLASTO

Son 2 Sus partes son

-

Fotosistema I (PS I 700): Se localiza en las zonas del tilacoides que no se apilan, y su centro activo posee dos clorofilas llamadas P700.- - Fotosistema II (PS II 680): Se localiza en las zonas donde el tilacoides se apila, y su centro activo posee dos clorofilas llamadas P680.Complejo antena: formado por cientos de molculas de clorofila y otros pigmentos como los carotenoides, que se unen a protenas de la membrana, de modo que cada una capta una determinada longitud de onda y va canalizando la radiacin hacia el centro reactivo.Centro reactivo o centro de reaccin fotoqumica: Est situado en una protena de transmembrana y tiene dos molculas especiales de clorofila que captan los fotones y se oxidan.Fotosistemas

Absorcin de fotones.Todo inicia en el PS II.Cada quantum de energa absorvido por la clorofila es conducido hasta el centro de reaccion del fotosistema.En l se eleva la energa de un electrn pasando de un estado basal a uno excitado.

Molcula de clorofila con pico de absorcin de 680 nm (P680).

Y qu pasa con esa energa. La absorcin de luz de onda corta excita a la clorofila mucho ms que la luz roja, sin embargo la luz roja lo hace tambin de manera considerable.

Y puede haber tres maneras de hacerlo.

Esta se vuelve muy inestable y pasa esta energa a los alrededores. Transfiriendo un electrn de alta energa. Liberando calor. Emitiendo un fotn de baja energa (Fluorescencia).

-e

Transporte del electrn.Cadena de transporte de electrones.

El electrn debe ser aportado por el agua (fotolisis).Al pasar por la cadena de trasporte de electrones se libera energa que genera una fuerza motriz que bombea protones. El lumen del tilacoide se vuelve cido. Se crea un gradiente de protones que se usa para formar ATP (fotofosforilacin).

Plastoquinonas. Citocromos.

Formacin de ATP

Fosforilacin aciclicaSimultneamente, en el fotosistema II se produce la ruptura de una molcula de agua, proceso, llamado fotooxidacin del agua o fotolisis, el cual libera electrones, que son capturados por el fotosistema II(la molcula de agua se divide en 2H+ + 2e- + 1/2O2) estos iones O-2 se combinan para formar O2 que se libera a la atmsfera a travs de los estomas.En esta reaccin, participan los dos fotosistemas Comienza cuando las antenas del pigmento P680 atrapan energa luminosa, haciendo que los fotones inciden sobre el fotosistema II, excitando y liberando un par electrones del pigmento P680 que pasan al primer aceptor de electrones (feofitina) despus pasa a la molcula llamada plastoquinona, que gracias a el ciclo de oxido-reduccin se irn agregando protones a la membrana tilacoidal, una vez que los protones atravesaron la membrana la plastoquinona cede al citocromo b6f que servir de pas de electrones haca la plastocianina que es el donador primario haca el Fotosistema I. Todo estos aceptores son conocido como cadena transportadora de electrones.

.La energa lumnica acta sobre el pigmento P700 del Fotosistema I, haciendo que un electrn se existe, pasando a el aceptor A0 y este a su vez seda a la molcula ferredoxina donde transporta a la coenzima NADP.

La reduccin de la coenzima se da cuando se liberan protones de la molcula de agua combinando el NADP+ con un H+ para formar NADPH.

Durante esta etapa se realiza la sntesis de de ATP, la enzima ATP sintetasa libera el gradiente electroqumico que se produce dentro del tilacoide y utiliza la energa de este gradiente para adicionar un grupo fosfato al ADP produciendo ATP ,

ATP es insuficiente, por lo tanto en la fosforilacin ciclica se busca compensar esta falta de ATP.

Fosforilacin ciclica En esta etapa se busca compensar la baja produccin de ATP de la fosforilacin aciclica esto La fase luminosa cclica, es la ms sencilla ya que solo interviene el fotosistema ISe genera un mecanismo cclico, ya que los electrones excitados de la molcula P700 del Centro de Reaccin vuelven a su origen Est fase se da al mismo tiempo que la fase aciclica. Los fotones inciden sobre el fotosistema I, esto hace que la clorofila P700 libere electrones que son transportados por la enzima ATP sintetasa, a travs de una canal ubicado en el interior de la membrana tilacoidal a la ferredoxina (aceptor) la cual cede a un citocromo b6 (aceptor) y ste a la plastoquinona (aceptor), que capta dos protones y pasa a una plastoquinona reducida (PQH2) la cual cede los dos electrones al citocromo f e introduce de nuevo al sistema.

El Ciclo de Calvin-Benson-BasshamCiclo de Calvin:Ocurre en el estromaUsa C proveniente del CO2, e- delNADPH, y energia de ATP para sintetizar Glicerato 3 fosfato (G3P)G3P es usado para sintetizar glucosay otras moleculas organicasPasos:1. Fijar CO22. Reduccion del carbono3. Liberar G3P4. Regeneracion de RuBP (ribulose 1,5-bifosfato)Enzima RUBISCO: encargada de catalizar la fijacion de Carbono (ribulosa-1,5 bifosfato carboxilasa/oxigenasa (Enzima mas abundante en el mundo)

El dixido de carbono se une a la RuDP, donde se rompe un ncleo atmico, mediante el bombardeo de neutrones, para liberar energa inmediatamente en molculas de cido fosfoglicrico (PGAc). Esta reaccin est catalizada por una enzima especfica, la RuDP carboxilasa oxigenasa (RuBisCO). CO2 + RuDP ---> 2 PGAc

El cido fosfoglicrico (PGAc) debe reducirse, pero para ello el PGAc debe previamente activarse, lo que consigue aadiendo otro grupo fosfato a su molcula mediante una fosforilacin que requiere el empleo de ATP (procedente de la fase luminosa) y en la que se obtiene cido difosfoglicrico (DPGAc): 2 PGAc + 2 ATP ---> 2 DPGAC + 2 ADP

Una vez activado, el cido est en condiciones de reducirse a aldehdo, en este caso a fosfogliceraldehido (PGAl). En esta reduccin, se consume NADPH (procedente de la etapa luminosa), y se pierde el fosfato adicional 2 DPGAc + 2 NADPH ---> 2 PGAl + 2 NADP+ + 2 Pi

El PGAl es ya un glcido sencillo. Est molculas puede convertirse su ismero, el fosfato de dihidroxiacetona (PDHA),

.Las triosas-fosfato que se forman despus de la reduccin y no se emplean en la regeneracin de la RuDP (PGAl y PDHA), se exportan al citosol, mediante un transportador de la membrana de cloroplasto que los intercambia con Pi, el cual se emplea en el cloroplasto, principalmente para la obtencin de ATP en las reacciones lumnicas de los tilacoides.

Las triosas-fosfato en el citosol dan lugar a la sntesis de sacarosa, a travs de una serie de reacciones en las que se forman fosfatos de fructosa y de glucosa, y UDP-glucosa; el proceso culmina al unirse la fructosa-fosfato y la UDP-glucosa para dar sacarosa-fosfato, cuya hidrlisis da Pi y sacarosa. 6 RuDP + 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + 18 ATP -> 6 RuDP + Glucosa + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + H2O

Ciclo de Calvin: paso a paso

Ciclo de Calvin: paso a paso

Ciclo de Calvin: paso a paso

Ciclo de Calvin: paso a paso

Ecuacion del Ciclo de Calvin

e-H2Oe-e-ATPe-ATPe-e-FLUJO DE ELECTRONES NO CCLICOFLUJO DE ELECTRONES CCLICO3 x CO23 x ATP6 X ATP3 x ADP6 x ADPGLUCOSA Y OTROS COMPUESTOS ORGNICOSFASE OSCURA - CICLO DE CALVINFASE LUMINICA

Reacciones de Claro: Flujo de Electrones

NmerosEl resultado de la Fotosntesis es:

* Triosas fosfato sintetizan FRUCTOSA 6 FOSFATO y posteriormente GLUCOSA

REVISION

*Regresando a absorcin de luz***********