RESPIRACIÓN CELULAR Y FOTOSÍNTESIS

Taller

Autores: Carolina Arroyo y Mauren Barraza

Docente: Juan Carlos Arrieta

Grupo 17

Asignatura: Morfofisiología Vegetal

Facultad de Educación

Programa de Licenciatura en Biología y Química

Fecha: 18/09/2012

1. ¿Qué factores son necesarios para que ocurra la Fotosíntesis y la

Respiración Celular?

FOTOSINTESIS

La fotosíntesis es el proceso por medio del cual las plantas fabrican su propio

alimento, por eso son llamados organismo autótrofos.

Este proceso está condicionado por cinco factores que son: Radiación (la luz), el

agua, el anhídrido carbónico, los pigmentos y la temperatura.

Radiación (luz):

Las plantas utilizan la radiación que se encuentra entre 400 y 700nm para realizar

la fotosíntesis.

Existe el llamado punto de compensación, que es el valor de radiación para el cual

la fotosíntesis es cero (depende del tipo de planta). Por ejemplo una planta, igual a

una radiación 402nm no es capaz de realizar la fotosíntesis.

A mayor radiación mayor poder fotosintético; pero existe también el llamado punto

de saturación que es un valor de radiación por encima del cual aunque la radiación

aumente no aumenta la fotosíntesis, e incluso en lagunas plantas a radiación muy

alta la fotosíntesis disminuye.

Existen dos tipos de pantas en función de cómo se comportan respecto a la

radiación, las llamadas plantas de sol (heliófitas) y las plantas de sombra

(Esciofitas); en una misma planta existen hojas de sol, las que se sitúan más

arriba, y hojas de sombra, situadas en la parte inferior de la planta.

Las plantas de sombra poseen puntos de compensación y de saturación muy

bajos y las de sol muy altos.

Estas últimas se pueden comportar como plantas de sombra cuando hay baja

radiación, realizando una serie de transformaciones:

- Hojas más delgadas y con mayor superficie

- aumenta el contenido de clorofila en peso seco

- reducción de proteínas

- poseen un mecanismo de respiración más bajos

Las plantas de sombra si se cultivan bajo una radiación alta no se adaptan y

sintetizan mucho menos

- Dióxido de carbono:

A mayor CO2 mayor tasa de fotosíntesis (también depende del tipo de planta)

Punto de saturación: en condiciones normales no existe saturación, pero si puede

llegar a haber un punto de toxicidad (pero es necesario concentraciones muy altas

para esto)

A mayor CO2 menos oxígeno, por lo que se reduce la fotorespiración y se favorece

la fotosíntesis bruta

Fotosíntesis neta = fotosíntesis bruta -fotorespiración (solo se realiza en algunas

plantas)- respiración mitocondrial

-Temperatura:

Influye sobre cada uno de los factores que interviene en la fotosíntesis neta. A

mayor temperatura mayor velocidad de fotosíntesis, pero para cada tipo de planta

existen temperaturas optimas y temperaturas limitantes (por encima o por debajo

de estas no hay fotosíntesis)

Factores extrínsecos

La fotosíntesis consiste en la elaboración de un hidrato de Carbono llamado

Glucosa a partir del Anhídrido Carbónico, CO2, tomado de la atmósfera y del

agua. Para que tenga lugar éste proceso se requiere energía, la cual es obtenida

directamente de la Luz por una sustancia denominada clorofila; esta es capaz de

absorber la energía lumínica y gracias a ello puede promover la serie de

reacciones que conducen al almacenamiento de dicha energía en un compuesto

de alto poder calórico como es la Glucosa.

Para la formación de una molécula de glucosa (C6H12O6) se precisan 6 moléculas

de CO2. El Hidrógeno es imprescindible, es adquirido del agua. Y éste proceso se

sintetiza en la ecuación:

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6CO2 + 6H2O

Estos azúcares permiten la vida la vida en el planeta y al mismo tiempo se

absorbe energía (cósmica) y es almacenada en forma de energía química, ATP,

que servirá luego para el ejercicio en las más diversas funciones vitales.

Resumen de la Fotosíntesis

En las plantas se producen azúcares a partir de sustancias inorgánicas simples.

En la tierra es donde se encuentran estas sustancias llamadas sales minerales. La

raíz de la planta es el órgano encargado de absorber estas sales minerales junto

con el agua que se encuentra en el suelo. Estas sales disueltas son transportadas

por los tejidos conductores xilema y floema presentes en el tallo, convirtiéndose en

sabia bruta. En la hoja se transforma en sabia elaborada. Esta necesita de la Luz

y del Anhídrido Carbónico. En éste proceso se expulsa O2 que es el que

necesitamos para respirar.

Esta sabia elaborada es distribuida por toda la planta, alimentándose ésta,

concluyendo el proceso de la Fotosíntesis.

Bajo una temperatura adecuada, la reacción se puede dar y se logra una mayor

productividad de Glucosa, la temperatura ideal se encuentra entre los 20° y 30°C,

sin embrago de acuerdo a la clase de planta y a las adaptaciones que tenga este

con el medio la temperatura oscila entre 0° y 50°C, es posible incluso con una

temperatura de -0.5°C. Por debajo del punto de congelación no puede darse la

fotosíntesis.

RESPIRACIÓN CELULAR

La respiración celular es el proceso de degradación de biomoléculas, en este caso

de glucosa para permitir una liberación de energía necesaria para desarrollar las

funciones vitales.

Para que este proceso se lleve a cabo necesita de la glucosa sintetizada

previamente en el proceso de la fotosíntesis, ya que estos dos procesos van de la

mano en los vegetales más no en los animales.

El catabolismo de la Glucosa es una de las principales rutas para la obtención de

energía en forma de ATP, este se obtiene en tres etapas: Glucolisis, Ciclo de

Krebs y cadena transportadora de electrones.

Esta consta de dos fases una anaerobia en ausencia de Oxigeno y una aerobia

que necesita de Oxigeno.

Su fórmula general es:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O y se liberan 36 moléculas de ATP.

En las células eucariotas la respiración se realiza en las mitocondrias y ocurre en

tres etapas que son estos:

• Oxidación del ácido pirúvico.

• Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs).

• Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa del ADP a ATP.

Otros de los tantos factores son:

Acetil coenzima A - Una pequeña molécula que transporta el acetil grupos

funcionales en las células. Compuesto por un grupo acetilo unido a una molécula

de coenzima A. El producto de partida del ciclo del ácido cítrico.

Trifosfato de adenosina (ATP) - La molécula de la que derivan las células de

energía. Compuesto de una molécula de adenosina en condiciones de

servidumbre a tres fosfatos, cada enlace de fosfato contiene energía,

especialmente el vínculo de terceros. Al romper ese vínculo y la reducción de un

ATP a la adenosina di fosfato (ADP), la célula puede obtener la energía necesaria

para llevar a cabo sus diferentes procesos.

Respiración aeróbica - Un proceso metabólicos relacionados con el oxígeno en

la descomposición de la glucosa.

Anabólicos - Término que describe reacciones catalizadas por enzimas en una

célula que implica la síntesis de moléculas complejas a partir de simples

subunidades y que utiliza la energía.

Anaeróbica respiración - Un proceso metabólico que no se trata de oxígeno en

la descomposición de la glucosa.

2.) ¿Cuáles son los compuestos químicos que interviene y hacen parte de la respiración celular y la fotosíntesis?

Respiración Celular:

6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

La respiración ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso

la respiración aeróbica (ocurre en las mitocondrias), y en el segundo caso la respiración anaeróbica o fermentación (ocurre en el citoplasma).Cada una de estas etapas están formadas por compuestos químicos que permitirán el proceso de la respiración y que se mostraran a continuación a medida que se explican las etapas. Glucólisis: lisis o escisión de la glucosa, tiene lugar en una serie de nueve reacciones, cada una catalizada por una enzima específica, hasta formar dos moléculas de ácido pirúvico, con la producción concomitante de ATP. La ganancia neta es de dos moléculas de ATP, y dos de NADH por cada molécula de glucosa. Las reacciones de la glucólisis se realizan en el citoplasma, como ya adelantáramos y pueden darse en condiciones anaerobias; es decir en ausencia de oxígeno. Los primeros cuatro pasos de la glucólisis sirven para fosforilar (incorporar fosfatos) a la glucosa y convertirla en dos moléculas del compuesto de 3 carbonos gliceraldehído fosfato (PGAL). En estas reacciones se invierten dos moléculas de ATP a fin de activar la molécula de glucosa y prepararla para su ruptura.

Glucosa + ATP   glucosa 6 fosfato + ADP

La reacción del ATP con la glucosa para producir glucosa 6-fosfatoy ADP es exergónica. Parte de la energía liberada se conserva en el enlace que une al fosfato con la molécula de glucosa que entonces se energiza.

Paso 2. La glucosa 6-fosfato sufre una reacción de reordenamiento catalizada por una isomerasa, con lo que se forma fructosa 6-fosfato.

Paso 3. La fructosa 6-fosfato acepta un segundo fosfato del ATP, con lo que se genera fructosa 1,6-difosfato; es decir fructosa con fosfatos en las posicio-nes 1 y 6.

La enzima que regula esta reacción es la fosfofructocinasa. La fosfofructocinasa es una enzima alostérica, el ATP es un efector alostérico que la inhibe. La interacción alostérica entre ellos es el principal mecanismo regulador de la glucólisis. Si existe ATP en cantidades suficientes para otros fines de la célula, el ATP inhibe la actividad de la enzima y así cesa la producción de ATP y se conserva glucosa. Al agotar la célula la provisión de ATP, la enzima se desinhibe y se reanuda la degradación de la glucosa. Este es uno de los puntos principales del control de la producción de ATP.

Paso 4. La fructosa 1,6 -difosfato se divide luego en dos azúcares de 3 carbonos, gliceraldehído 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato. La dihidroxiacetona fosfato es convertida enzimáticamente (isomerasa) en gliceraldehído fósfato. Todos los pasos siguientes deben contarse dos veces para tener en cuenta el destino de una molécula de glucosa.

Paso 5. Las moléculas de PGAL se oxidan es decir, se eliminan átomos de hidrógeno con sus electrones, y el NAD+ se reduce a NADH. Esta es la primera reacción de la cual la célula cosecha energía. El producto de esta reacción es el fosfoglicerato. Este compuesto reacciona con un fosfato inorgánico (Pi) para formar 1,3 difosfoglicerato. El grupo fosfato recién incorporado se encuentra unido por medio de un enlace de alta energía.

Paso 6. El fosfato rico en energía reacciona con el ADP para formar ATP. (en total dos moléculas de ATP por molécula de glucosa). Esa transferencia de energía desde un compuesto con un fosfato, de alta energía se conoce como fosforfiación.

Paso 7. El grupo fosfato remanente se transfiere enzimáticamente de la posición 3 a la posición 2 (ácido 2-fosfoglicérico).

Paso 8. En este paso se elimina una molécula de agua del compuesto 3 carbono. Este reordenamiento interno de la molécula concentra energía en la vecindad del grupo fosfato. El producto es el ácido fosfoenolpirúvico.

Paso 9. El ácido fosfoenolpirúvico tiene la capacidad de transferir su grupo fosfato a una molécula de ADP para formar ATP y ácido pirúvico. (dos moléculas de ATP y ácido pirúvico por cada molécula de glucosa).

VÍAS ANAERÓBICAS: El ácido pirúvico puede tomar por una de varias vías. Dos son anaeróbicas (sin oxígeno) y se denomina FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA y FERMENTACIÓN LÁCTICA. A la falta de oxígeno, el ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico) o ácido láctico según el tipo de célula. Por ejemplo, las células de las levaduras pueden crecer con oxígeno o sin él. Al extraer jugos azucarados de las uvas y al almacenarlos en forma anaerobia, las células de las levaduras convierten el jugo de la fruta en vino al convertir la glucosa en etanol. Cuando el azúcar se agota las levaduras dejan de fermentar y en este punto la concentración de alcohol está entre un 12 y un 17 % según sea la variedad de la uva y la época en que fue cosechada. El ácido pirúvico formado en la glucólisis se convierte anaeróbicamente en etanol. En el primer caso se libera dióxido de carbono, y en el segundo se oxida el NADH y se reduce a acetaldehído.

Fermentación láctica: En esta reacción el NADH se oxida y el ácido pirúvico se reduce transformándose en ácido láctico. La finalidad de la fermentación es regenerar el NAD+ permitiendo que la glucólisis continúe y produzca una provisión pequeña pero vital de ATP para el organismo.

Ingreso al CICLO DE KREBS

El ácido pirúvico sale del citoplasma, donde se produce mediante glucólisis y atraviesa las membranas externa e interna de las mitocondrias. Antes de ingresar al Ciclo de Krebs, el ácido pirúvico, de 3 carbonos, se oxida. Los átomos de carbono y oxígeno del grupo carboxilo se eliminan como dióxido de carbono (descarboxilación oxidativa) y queda un grupo acetilo, de dos carbonos. En esta

reacción exergónica, el hidrógeno del carboxilo reduce a una molécula de NAD+ a NADH. Ahora la molécula original de glucosa se ha oxidado a dos moléculas de CO2, y dos grupos acetilos y, además se formaron 4 moléculas de NADH (2 en la glucólisis y 2 en la oxidación del ácido pirúvico).

Cada grupo acetilo es aceptado por un compuesto llamado coenzima A dando un compuesto llamado acetilcoenzima A (acetil CoA). Esta reacción es el eslabón entre la glucólisis y el ciclo de Krebs.

Cuadro 9.1 - BALANCE PARCIAL DE LA RESPIRACIÓNPROCESO SUSTRATO PRODUCTOS

GLUCÓLISIS Glucosa

2 ácido pirúvico

2 ATP

2 NADH

ENTRADA AL CICLO DE KREBS

2 ácido pirúvico

2 Acetil CoA

2 CO2

2 NADH

CICLO DE KREBS 2 Acetil CoA

4 CO2

2 GTP (equivalentes a 2 ATP)

6 NADH

2 FADH2

Glucosa

 6 CO2

 2 ATP

 2 GTP

 10 NADH

 2 FADH2

TRANSPORTE DE ELECTRONES O CADENA RESPIRATORIA

En esta etapa se oxidan las coenzimas reducidas, el NADH se convierte en NAD+ y el FADH2 en FAD+. Al producirse esta reacción, los átomos de hidrógeno (o electrones equivalentes), son conducidos a través de la cadena respiratoria por un grupo de transportadores de electrones, llamados citocromos. Los citocromos

experimentan sucesivas oxidaciones y reducciones (reacciones en las cuales los electrones son transferidos de un dador de electrones a un aceptor).

En consecuencia, en esta etapa final de la respiración, estos electrones de alto nivel energético descienden paso a paso hasta el bajo nivel energético del oxígeno (último aceptor de la cadena), formándose de esta manera agua. Cabe aclarar que los tres primeros aceptores reciben el H+ y el electrón conjuntamente. En cambio, a partir del cuarto aceptor, sólo se transportan electrones, y los H+ quedan en solución.

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

El flujo de electrones está íntimamente acoplado al proceso de fosforilación, y no ocurre a menos que también pueda verificarse este último. Esto, en un sentido, impide el desperdicio ya que los electrones no fluyen a menos que exista la posibilidad de formación de fosfatos ricos en energía. Si el flujo de electrones no estuviera acoplado a la fosforilación, no habría formación de ATP y la energía de los electrones se degradaría en forma de calor. Puesto que la fosforilación del ADP para formar ATP se encuentra acoplada a la oxidación de los componentes de la cadena de transporte de electrones, este proceso recibe el nombre de fosforilación oxidativa.

En tres transiciones de la cadena de transporte de electrones se producen caídas importantes en la cantidad de energía potencial que retienen los electrones, de modo que se libera una cantidad relativamente grande de energía libre en cada uno de estos tres pasos, formándose ATP.

Cuadro 9.2 - RESUMEN DE LOS COMPUESTOS QUÍMICOS DE GLUCÓLISIS Y DE LA RESPIRACIÓN

En el citoplasma:

Glucólisis 

2 ATP 2 ATP

En las mitocondrias:

De la glucólisis:

De la respiración

Ácido pirúvico   acetil CoA:

Ciclo de Krebs:

2 NADH   6 ATP

1 NADH  3 ATP (x 2)

1 ATP

3 NADH   9 ATP (x 2)

1 FADH2   2 ATP

6 ATP*

6 ATP

24 ATP

Rendimiento total de ATP   36 a 38 ATP

* en algunas células el costo energético de transportar los electrones desde el NADH formado en la glucólisis a través de la membrana mitocondrial interna

deprime el rendimiento neto de estos 2 NADH a sólo 4 ATP

La glucosa se degrada a ácido pirúvico, en el citoplasma con un rendimiento de 2 moléculas de ATP y la reducción (flechas entrecortadas) de dos moléculas de NAD+ a NADH. El ácido pirúvico se oxida a acetil CoA y se reduce una molécula de NAD+, esta reacción y la siguiente ocurren 2 veces por cada molécula de glucosa (pasaje de e- con línea entera). En el ciclo de Krebs, el grupo acetilo se oxida y los aceptores de electrones NAD+ y FAD se reducen. El NADH y FADH2 transfieren sus electrones a la serie de transportadores de la cadena de transporte de electrones. Al circular los electrones hacia niveles energéticos menores se liberan cantidades relativamente grandes de energía libre . Esta liberación transporta protones a través de la membrana mitocondrial interna estableciendo el gradiente de protones que propulsa la síntesis de ATP a partir del ADP.

FOTOSINTESIS:

6CO2 + 6H2O C6H12O6+ 602 Glucosa

Las plantas poseen un compuesto de color verde llamado clorofila (pigmento fotosintético) que tiene la capacidad de absorber energía de la luz solar y cederla para la elaboración (síntesis) de hidratos de carbono (almidón) a partir de dos compuestos disponibles en el medio: agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). Este proceso fotoquímico produce además, oxígeno (02) que es liberado a la atmósfera y tiene fundamental importancia para la vida en general, ya que permite cumplir el proceso respiratorio.En símbolos la fotosíntesis se expresa:      

luzCO2       +        H2O   --------------      (CH2O)n    +        O2

Dióxido de carbono         Agua      clorofila      Hidrato de carbono     OxígenoCompuesto Energético

La fotosíntesis ocurre en dos fases: las reacciones luminosas y las reacciones oscuras. En los cuales se verán los diferentes compuestos químicos pertenecientes a cada uno de estas fases.

Las células fotosintetizadoras captan la energía luminosa del sol, la convierten en energía química y la acumulan en los enlaces de las moléculas hidrocarbonadas. En este proceso se distinguen dos fases:

Fase lumínica, en la que los pigmentos junto con una cadena de transportadores de electrones captan la energía solar que servirá para producir ATP y compuestos reducidos.

Fase osbcuro o sintética, en la que la energía y el poder reductor producidos en la fase lumínica se emplean para reducir y asimilar el carbono, el nitrógeno y el azufre.

Son capaces de realizar la fotosíntesis los organismos procariontas y los organismos eucariontes, tanto unicelulares como algas pluricelulares y plantas verdes superiores.

En la fotosíntesis se produce una transferencia de electrones entre moléculas. Se trata de un proceso de óxido-reducción: uno de los reactivos se oxida y otro reactivo se reduce.

El flujo de electrones inducido por la luz circula en contra del gradiente normal de los potenciales de reducción estándar de los sistemas dadores y aceptores de electrones

Reacciones Luminosas.

Sólo parte del proceso fotosintético requiere luz solar. En la fase de reacciones luminosas, la luz del sol excita algunos de los electrones de la clorofila, haciendo que salten de un nivel cuántico a otro dentro de la molécula de la clorofila.

En el ambiente adecuado, estos fotones son capturados y utilizados para iniciar una cadena compleja de eventos bioquímicos que culminan en la producción de la glucosa.

La clorofila absorbe sólo ciertas longitudes de onda de la luz, especialmente la luz roja y la azul. Las plantas se ven verdes porque la luz verde del espectro visible es reflejada y transmitida, más que absorbida.

La energía lumínica se convierte en energía química, lo que origina dos tipos de moléculas: el transportador de energía, ATP, y el transportador de electrones NADPH.

Reacciones oscuras.

Las células vegetales contienen las enzimas necesarias para reducir y asimilar los sustratos inorgánicos oxidados y transformarlos en las biomoléculas características de la materia viva.

La fase oscura consiste en la transformación de los compuestos del carbono, nitrógeno y azufre en otros reducidos que se puedan incorporar a las rutas anabólicas de compuestos orgánicos.

Las reacciones oscuras son enzimáticas: no requieren ni oscuridad ni luz solar. Son impulsadas por los dos protones de alta energía de las reacciones luminosas, ATP y NADPH2. La reacción implica un ciclo similar a ciclo de Krebs en el cual el hidrógeno liberado del agua durante las reacciones luminosas se acopla con el bióxido de carbono. Cada molécula de bióxido de carbono que se reduce requiere la energía de tres moléculas de ATP y dos moléculas de NADPH2. La enzimaRuDP carboxilasa (ribulosa difosfato) es muy activa en el ciclo y el PGAL (fosfogliceraldehído) es el producto final del mismo. Este fosfogliceraldehído es

idéntico a aquel que es un producto intermedio de la glucólisis, este participa en la biosíntesis.

Fijación del carbono.

La fijación fotosintética del CO2 sucede en el estroma de los cloroplastos y se produce mediante el ciclo reductivo pentosa-fosfato.

Ciclo de Calvin-Benson.

Es el conjunto de reacciones que conduce a la incorporación de CO2 por los cloroplastos, hasta formar compuestos orgánicos.

En este ciclo se distinguen tres etapas:

1º de carboxilación de la ribulosa para originar dos moléculas de 3 fosfoglicerato. Esta reacción está catalizada por la enzima ribulosa.

2º De reducción del 3 fosfoglicerato a gliceraldehído 3 fosfato a través de dos reacciones que consumen ATP y NADPH. Parte del gliceraldehído se utilizará en el metabolismo celular y en la síntesis de azúcares.

3º De regeneración de la ribulosa en una serie de reacciones en las que intervienen azúcares fosfatos de 3 a 7 átomos de carbono, a partir del resto del glicelaldehído 3 fosfato.

El glicelaldehído 3 fosfato se puede transformar en almidón, ácidos grasos y aminoácidos a través de una serie de reacciones biosintéticas en el estroma de los cloroplastos.

La RuBisCo es la primera enzima que interviene en el ciclo de Calvin, se le considera la proteína más abundante de la Tierra, pues representa 50% de la proteína soluble que se encuentra en las hojas verdes.

La fotorrespiración es un ciclo metabólico que se produce al mismo tiempo que la fotosíntesis y, por tanto, en presencia de la luz. Implica el consumo de oxígeno y el desprendimiento del dióxido de carbono.

La fotorespiración sucede en tres compartimientos celulares: cloroplastos, peroxisomas y mitocondrias.

Esta vía se opone a la de pentosas-fosfato y provoca una pérdida de poder energético y de equivalentes de reducción en las células fotosintéticas. Reduce la eficacia fotosintética de 30 a 50%.

Vía de Hatch-Slack de la fijación de carbono.

En las plantas C4 la función oxigenasa de la RuNisCo es insignificante debido a que presentan vías metabólicas distintas apoyadas en estructuras anatómicas especiales

La mayor parte de la fijación del carbono ocurre como se describió antes, sin embargo hay una segunda vía que ocurre en ciertos pastos tropicales y otras plantas.

Esta vía incluye a un intermediario de 4 carbonos en lugar de un fragmento de tres carbonos. Las plantas pierden una cierta cantidad de bióxido de carbono a través de la respiración y puesto que este compuesto es un factor limitante de la fotosíntesis, cualquier pérdida es inconveniente. La vía de Hatch- Snack reduce esta pérdida. El fragmento de cuatro carbonos parece tener una mayor afinidad por el bióxido de carbono, lo cual en efecto aumenta la disponibilidad de este compuesto.

Es probable que esta vía exista también en otras plantas.

El ciclo de Hatch-Slack se divide en tres etapas: carboxilación, descarboxilación y regeneración.

La carboxilación sucede mediante la incorporación de CO2 a una molécula de fosfoenolpiruvato para producir oxalacetato. Este compuesto de cuatro carbonos da nombre a las plantas C4. Sucede en las células del mesófilo. La descarboxilación libera Co2 que se fija en los cloroplastos de las células de la vaina vascular mediante el ciclo Calvin-Benson. La regeneración del fosfoenolpivurato sucede en los cloroplastos de las células del masófilo.

Fijación fotosintética del nitrógeno.

Como consecuencia de la fotosíntesis, además de la glucosa, se fabrican otros compuestos, como aminoácidos, ácidos grasos y núcleotidos, que contienen grupos amino.

La reducción fotosíntetica de nitrógeno comprende dos etapas:

La transformación de nitratos en nitritos. A diferencia de otros procesos asimilatorios fotosintéticos, necesita poder reductor, pero no ATP. El amoniaco se incorpora a los esqueletos carbonados combinándose con el ácido cetoglutarato para formar ácido glutámio.

El amoniaco se combina con el ácido glutámico.

El producto inmediato de la fotosíntesis, es el fosfogliceraldehído, es convertido rápidamente en glucosa y en otras moléculas de reserva como almidón, aceite y sacarosa. La sacarosa es el producto final que normalmente circula dentro de la mayoría de las plantas con flor.

Todo el oxígeno de la glucosa proviene del bióxido de carbono, A la inversa, todo el oxígeno gaseoso liberado a través de la fotosíntesis proviene del agua. La mayor parte del exceso de oxígeno que resulta de la fotosíntesis activa sale de las hojas y escapa hacia la atmósfera. Parte del oxígeno es utilizado por la planta para la respiración aerobia. Esta necesidad de oxígeno continúa día y noche, independientemente de la actividad fotosintética.

3. Compare y contraste entre la Respiración Celular y la Fotosíntesis

CUADRO COMPARATIVO

FOTOSINTESIS RESPIRACIÓN CELULAR

Se realiza donde hay clorofila Se realiza en las partes vivas del vegetal

Se desprende O2 a la atmósfera Se consume O2 del aire

Se consume anhídrido carbónico del

aire

Se elimina el CO2

Se consume agua Se produce agua

Se consume y se almacena energía Se desintegran y consumen alimentos

Se efectúa en los tilacoides de los

cloroplastos

Se libera energía

Se realiza en presencia de luz Se realiza en las mitocondrias

Se producen alimentos Se efectúa durante las 24 horas del día

Transforma la energía luminosa en

energía química (ATP)

Transforma la energía química en calor y

en energía aprovechable

La fotosíntesis la realizan sólo los

organismos autótrofos

La respiración celular es realizada por

todas las células de todos los seres

vivos.

La Fotosíntesis es un Proceso

endergónico

La Respiración es un Proceso

exergónica.

La Fotosíntesis es un proceso

endotérmico

La Respiración es un proceso

exotérmico.

La Fotosíntesis es anabólica La Respiración es catabólica.

Los Productos iniciales de la

Fotosíntesis son el H2O, CO2 y sales

minerales.

Los productos iniciales en la Respiración

es la Materia orgánica.

CUADRO DE CONTRASTE

FOTOSINTESIS RESPIRACIÓN CELULAR

En la Fotosíntesis se produce la

formación de PGAL (triosafosfato o

Fosfoglicerladehído) en la fase

oscura (Ciclo de Calvin)

En la Respiración se produce en la Glucólisis

En la Fotosíntesis se producen

Reacciones catalizadas por

enzimas específicas (fase oscura)

La Respiración se produce también por

enzimas específicas.

En la Fotosíntesis se produce la

Síntesis de ATP en la

fotofosforilación Acíclica, Cadena

de transporte de electrones (en fase

luminosa)

En la Respiración celular Fosforilación a

nivel de sustrato (Glucólisis), y también en la

Cadena respiratoria en el proceso de la

Respiración.

En La Fotosíntesis se produce Síntesis

de ATP

En la Respiración también a nivel de sustrato

y fosforilación oxidativa.

-Los dos procesos se producen en organelos celulares.

-Necesitan enzimas para realizar ciertas reacciones.

--Existen componentes inorgánicos como H2O, CO2, O2.

-Hay materia orgánica.

-Sintetizan ATP.

-Ambos procesos necesitan de una Cadena transporte de electrones: En la

Fotosíntesis (en fase luminosa) y en la Respiración (cadena respiratoria).

-Formación pool C3 (triosafosfato) en la fase oscura y en la Respiración se

produce en la glucólisis.

-Se realizan en Eucariotas (La Fotosíntesis no se lleva a cabo en animales,

hongos y algunos protozoarios) y Procariotas (La fotosíntesis solo en algunas

bacterias).

-La Fotosíntesis es un proceso complementario de formación de alimento y O2 a la

Respiración, ya que ésta necesita del alimento formado y del O2.

4) Diagrama del proceso de la fotosíntesis y la respiración celular.

PROCESO DE LA FOTOSINTESIS

La clorofila captura la energía luminosa.

Una parte de la energía liberada por la clorofila

se transfiere a un aceptor de energía

(ADP).

La luz solar cae sobre la hoja y activa

los cloroplastos.

El oxigeno se libera en el aire.

Una parte de la energía es utilizada para escindir el

agua en hidrogeno y oxigeno.

El hidrogeno, liberado de la escisión del agua se liga a un aceptor de

hidrogeno (NADP).

El anhídrido carbónico entra en

la hoja.

Los aceptores liberan hidrogeno y energía,

que sirve para combinar entre el

hidrogeno y el anhídrido carbónico.

La energía química de los hidratos de carbono es utilizada para <alimentar> los procesos vitales en la planta. Esta energía

se libera en el interior de las células mediante el proceso de la respiración celular. Una parte de los hidratos de carbono se acumula bajo la forma de

almidón de <reserva>.

Se sintetizan así los hidratos de carbono en los

que se almacena abundante energía

química.

PROCESO DE LA RESPIRACIÓN CELULAR

Enciclopedia de las Ciencias Naturales. Proceso de la fotosíntesis. Editorial Planeta, S.A. pp. 98. Consultado el 18 de septiembre del 2012.

ATP

NADH

Cadena Respiratoria

GlucólisisGlucosa

Acido

PirúvicoAcetil- CoA

FADH

ATP

NADH

ATP

CICLO

DE KREBS

NADH

Respiración celular.blogspot.com. Consultado el 18 de septiembre del 2012

REFERENTES

Obtenido de Fotosíntesis, en fecha 18/09/12 de http://www.botanical-

online.com/fotosintesis.htm

Obtenido de Capitulo 5.Glucolisis y Respiración Celular, en fecha 19/09/12

de http://www.curtisbiologia.com/node/90

Tomado de Ciencia Biológicas y Educación para la Salud en fecha 18/09/12

de http://hnncbiol.blogspot.com/2008/01/respiracion-celular-clic-botn-

derecho.html

Tomado de Respiración Celular, Silvia Márquez en fecha 18/09/12 de

http://www.genomasur.com/lecturas/Guia09.htm

Enciclopedia de las Ciencias Naturales. Proceso de la fotosíntesis. Editorial

Planeta, S.A. pp. 98. Consultado el 17 de septiembre del 2012.

http://www.respiracioncelular.blogspot.com/ . Consultado el 18 de

septiembre del 2012.

Cronquist, A. 1992. Introducción a la Botánica. Compañía Editorial

Continental S.A. México. Consultado el 18 de septiembre del 2012.

Margalef, R. 1977. Ecología. Ediciones Omega. Barcelona, España.

Consultado el 18 de septiembre del 2012.

Castro, Handel y Rivolta . Actualizaciones en Biología. (1986). Ed.

EUDEBA. Consultado el 18 de septiembre del 2012.

Curtis y Barnes (1992). Biología. 5ª Ed. Bs.As. Editorial Médica

Panamericana. Consultado el 18 de septiembre del 2012.

De Robertis(h); Hib; Ponzio. (1996).Biología Celular y Molecular de De

Robertis. 12º Edición. El Ateneo. Bs.As. Consultado el 18 de septiembre del

2012.

De Robertis, E.; Hib, J.; (1998) .Fundamentos de Biología Celular y

Molecular. El Ateneo. Bs.As. Consultado el 18 de septiembre del 2012.