FOTOSÍNTESIS

Proceso anabólico y endergónico que utiliza la energía luminosa (fotones) para convertir el CO2 y el H2O en materia orgánica (glucosa).

La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin embargo, la reacción general se puede resumir de esta manera:

6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2 enzimas

clorofila

FOTOSÍNTESIS

La mayoría de los autótrofos fabrican su propio alimento utilizando la energía luminosa.

La energía de luz se convierte en la energía química que se almacena en la glucosa.

La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento.

Bioenergética

sol

+ H2O

CO2C6H12O6

O2CO2

H2O

FOTOSÍNTESIS

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?

CLASES DE 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

Los autótrofos también poseen unos pigmentos llamados carotenoides que pueden ser de color anaranjado, amarillo o rojo.

El color verde de la clorofila generalmente enmascara estos pigmentos. Los cuales, sin embargo, se pueden ver en las hojas durante el otoño, cuando disminuye la cantidad de clorofila.

Los carotenoides también absorben luz pero son menos importantes que la clorofila en este proceso.

Se lleva a cabo en los cloroplastos de las hojas o tallos jóvenes que absorben energía solar.

Los cloroplastos están formados por granas y tilacoides.

Estos últimos

contienen los

pigmentos

que absorben

energía del

sol.

¿¿DÓNDE OCURRE LA FOTOSÍNTESIS?

Unidad fotosintética : Cuantosoma, forma-

do por:- Fotosistema I (P700)- Fotosistema II (P680)- Cadena transpor-

tadora de elec-trones.

- ATP Sintetasa.

TIPOS DE FOTOSÍNTESIS

FOTOSÍNTESIS C31. Fase luminosa: Utilizando luz visible como fuente de

energía produce PODER REDUCTOR (NADPH), O2 y

ATP.

2. Fase oscura: Tanto

en presencia como

en ausencia de luz

visible. Se utilizan

el poder reductor

y la energía quími-

ca producidas en

la fase luminosa

para la fijación de

carbono.

Fase luminosa

Fase oscura

FOTOSÍNTESIS C3

FASE LUMINOSA O FOTOQUÍMICA

Convierte la energía de los fotones en energía química (ATP) y NADPH

Ocurre en la membrana de los tilacoides.Fases :

A) Fotoexcitación B) Fotolisis del H2O

C) Fotoreducción del NADP D) Fotofosforilación Existen dos posibles rutas para la fotofosforilación:

A) Fotofosforilación cíclica

B) Fotofosforilación acíclica

FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICA

Interviene el fotosistema II y IUtiliza la cadena de transporte de electrones

(CTE)Produce O2, ATP y NADPHADP + P = ATPNADP + H = NADPHEl O2 proviene de la ruptura del H2O y no

del CO2.

FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICA

FOTOLISIS DEL H2O

FOTORREDUCCIÓN DEL NADP

FOTOFOSFORILACIÓN

FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA

Utiliza sólo el fotosistema IUtiliza la cadena de transporte de

electrones (CTE).No hay fotolisis del H2O ni se genera

NADPH.No se libera oxígeno.Genera sólo ATP.

ADP + P = ATP

FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA

REPASAMOS……..

FORMACIÓN DE ATP

CICLO DE CALVIN-BENSON

Ocurre en el estromaPlantas C3 ( 80% de las plantas terrestres )Fijación del carbono ( independiente de la

luz )Utiliza ATP y NADPH de la fase luminosaUtiliza CO2.Para producir una molécula de glucosa se

necesita 6 vueltas y requiere 18 ATP y 12 NADPH.

FASE OSCURA O CICLO DE CALVIN

La fijación del CO2 se produce en tres fases:1. Carboxilativa: el CO2 es fijado por la ribulosa-2P 2. Reductiva : el PGA se reduce a PGAL utilizándose ATP y

NADPH.3. Regenerativa/Sintética:

de cada seis moléculas PGAL formadas, 5 se utilizan para regenerar la Ribulosa 1,5 BP y una será empleada para poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, amino-ácidos,…

JL M

artin

ez &

G M

orc

illo U

NED

REGENERACIÓN DEL RECEPTOR

DEL CO2

FIJACIÓN DEL CO2

REDUCCIÓN

Fotosistema I

Fotosistema II Fotosistema I

e-

e-

e-

H2O

O2

H+

H+

+Fotón

e-

e-

ADP+Pi ATP

Fotón

e-

Fotón

e-

ADP+Pi

ATP

e-

e-

NADP+

H+

H++

+H+

NADPH

Cadena de

transporte

electrónico

Cadena de

transporte

electrónico

FLUJO DE ELECTRONES NO CÍCLICO

FLUJO DE ELECTRONES CÍCLICO

3 x CO2

P

1 x gliceraldehido 3-fosfato

+H+

6 x NADPH

3 x ATP

6 X ATP

3 x ADP

6 x ADP

6 x Pi

6 x NADP

GLUCOSA Y OTROS

COMPUESTOS

ORGÁNICOS

FASE OSCURA - CICLO DE CALVIN

6 x 1,3-bifosfoglicerato

PP

6 x gliceraldehido 3-fosfato

P

6 x 3-fosfoglicerato

P

3 x ribulosa 1,5 bifosfato

P P

5 x gliceraldehido 3-fosfato

P

FASE LUMINICA

FOTOSÍNTESIS C4

(Ciclo de hatch-slack)

FOTOSÍNTESIS C4

Ocurre en gramíneasRealizan el ciclo de Hatch- Slack en células

del mesófilo, y el ciclo de Calvin en células de la vaina vascular.

En el ciclo de Hatch- Slack el CO2 es fijado por el fosfoenolpiruvato, que luego se convierte en malato.

El malato se descarboxila y origina al CO2 , éste es liberado y pasa al ciclo de Calvin.

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LA FOTOSÍNTESIS

Producción de alimentos.Inicia la cadena alimenticia.Oxigenación ambiental.Formación y regeneración de la capa de

ozono.Disminuye el efecto invernadero.

UNIVERSIDAD DE CIENCIAS Y HUMANIDADES

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN

RESPIRACIÓN CELULAR : Serie de reacciones mediante las cuales la célula degrada moléculas orgánicas y produce energía.

Todas las células vivas llevan a cabo respiración celular para obtener la energía necesaria para sus funciones.

Usualmente se usa glucosa como materia prima, la cual se metaboliza a CO2 y H2O, produciéndose energía que se almacena como ATP (adenosin trifosfato).

RESPIRACIÓN CELULAR

Combustión de materia orgánica para obtener energía (en forma de ATP). Para quemar la materia orgánica se utiliza oxígeno, desprendiéndose CO2 y obteniéndose H2O. La realizan todos los seres vivos (vegetales y animales) para poder llevar a cabo sus funciones vitales.

mitocondrias

O2

CO2

Glucosa C6H12O6Materia orgánica

Energía (ATP)

H2O

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN

CC66HH1212OO6 6 + + OO2 2 COCO2 2 + H+ H22O + O + ATPATP glucosa oxígeno glucosa oxígeno bióxido bióxido agua agua e energíanergía de de carbonocarbono

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

ATP- formada por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos con enlaces ricos en energía.

Cuando la molécula se hidroliza (rompe), el fosfato terminal se separa para formar ADP (difosfato de adenosina) y se libera energía.

El ATP es la fuente de energía que se usa como

combustible para llevar a cabo el metabolismo celular.

MITOCONDRIAMITOCONDRIA

Membrana externa

Matriz o mitosol

MembranaInterna - Crestas mitocondriales

RESPIRACIÓN CELULARRESPIRACIÓN CELULAR

La respiración celular se divide en pasos y sigue distintas rutas en presencia o ausencia de oxígeno: Respiración aeróbica- en presencia de

oxígeno. Respiración anaeróbica- en ausencia

de oxígeno.

¡Ambos procesos comienzan con la glucólisis!

GLUCÓLISISGLUCÓLISIS Es la conversión de glucosa

en dos moléculas de ácido pirúvico (compuesto de 3 carbonos). Se usan dos moléculas de

ATP, pero se producen cuatro.

El H+, junto con electrones, se unen a una coenzima que se llama nicotín adenín dinucleótido (NAD+) y forma NADH.

Ocurre en el citoplasma. Es anaeróbica.

GlucosaGlucosa

2 Piruvato2 Piruvato

2 Acetil CoA2 Acetil CoA

2 Etanol + 2CO22 Etanol + 2CO22 Lactato2 Lactato

Glucólisis (10) reacciones sucesivas

Condiciones anaeróbicas

Condiciones aeróbicas

Fermentación Alcoholica en levaduras

Conversión a Lactato en vigorosa contracción muscular, en eritrocitos y en microorganismos

Animales, plantas y muchos microorganismos en condiciones aereóbicas.

Condiciones aeróbicas

Cíclo del Acido cítrico

4 CO2 + 4 H2O4 CO2 + 4 H2O

RESPIRACIÓN AERÓBICA : Formación de RESPIRACIÓN AERÓBICA : Formación de AcetilAcetil

Es la conversión del ácido pirúvico (3 C) en Acetil o Acetilo (2 C); el cual se une a la coenzima A

(coA). Se produce una molécula de CO2 y NADH.

CICLO DE KREBS ( ÁCIDO CICLO DE KREBS ( ÁCIDO CÍTRICO)CÍTRICO)

Luego, el acetil-coA entra en una serie de reacciones conocidas como el ciclo del ácido cítrico, en el cual se completa la degradación de la glucosa. El acetil-coA se une al

ácido oxalacético (4C) y forma el ácido cítrico (6C).

El ácido cítrico vuelve a convertirse en ácido oxalacético.

Se libera CO2, se genera NADH y FADH2 y se produce ATP.

El ciclo empieza de nuevo.

Célula

Núcleo

Mitocondria

GlucosaGlucosa Glucosa

Ac. Pirúvico

Acetil CoAADP

ATP

GlucólisisGlucólisis

• Ciclo de Krebs

• cadenarespiratoria

• Fosforilación oxidativa

• Ciclo de Krebs

• cadenarespiratoria

• Fosforilación oxidativa

C6H12O6

O2O2

CO2

H2OCO2

H2O

Rutas metabólicas incluidas en la Respiración Celular

Ocurre en el citoplasma

Ocurren en la mitocondria

C

C

C

C

C Coenzima A

CO2 CITOSOL

MITOCONDRIA (matriz)

C

C

C

C

C

C Coenzima A

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

CCO2

CO2

PIRUVATO

Acetil CoA

CITRATO

Α CETO GLUTARATO

OXAL ACETATO H+

H+

CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONESCADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES

En el ciclo del ácido cítrico se ha producido 4 CO2, que se elimina, y 2 moléculas de ATP.

Sin embargo, la mayor parte de la energía de la glucosa la llevan el NADH y el FADH2, junto a los electrones asociados.

Estos electrones sufren una serie de transferencias entre compuestos que son porta-dores de electrones, deno-minados cadena de trans-porte de electrones, que se encuentran en las crestas mitocondriales.

CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONESCADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES

Uno de los portadores de electrones es una coenzima, los demás contienen hierro y se llaman citocromos.

Esta cadena produce 32 - 34 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa degradada,

más 2 ATP de la

glucólisis y 2 ATP del

ciclo del ácido cítrico,

hay una ganancia neta

de 36 – 38 ATP por cada

glucosa que se degrada

en CO2 y H2O.

REPASAMOS…

BALANCE ENERGÉTICOBALANCE ENERGÉTICO Una molécula de glucosa totalmente oxidada nos

proporciona de 36 a 38 ATP. Los protones (H+) liberados por el NADH permiten

sintetizar 3 ATP, en cambio los liberados por el FADH2 permiten sintetizar 2 ATP.

RESPIRACIÓN ANAERÓBICARESPIRACIÓN ANAERÓBICA

No todas las formas de respiración requieren oxígeno.

Algunos organismos (bacterias) degradan su alimento por medio de la respiración anaeróbica.

Aquí, el aceptor final de electrones es otra sustancia inorgánica diferente al oxígeno.

Se produce menos ATP que en la respiración aeróbica.

FERMENTACIÓNFERMENTACIÓN Es la degradación de la glucosa y liberación de

energía utilizando sustancias orgánicas como aceptores finales de electrones.

Algunos organismos como las bacterias y las células musculares humanas, pueden producir energía mediante la fermentación. La primera parte de la fermentación es la

glucólisis. La segunda parte

difiere según el tipo

de organismo.

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICAFERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Este tipo de fermentación produce alcohol etílico y

CO2, a partir del ácido pirúvico. Es llevada a cabo por las células de levadura

(hongo). La fermentación

realizada por las levaduras hace que la masa del pan suba y esté preparada para hornearse.

FERMENTACIÓN LÁCTICAFERMENTACIÓN LÁCTICA

Este tipo de fermentación convierte el ácido pirúvico en ácido láctico.

Al igual que la alcohólica, es anaeróbica y tiene una ganancia neta de 2 ATP por cada glucosa degradada.

Es importante en la producción de lácteos.

CICLO DE CORICICLO DE CORIEl ciclo de Cori involucra la utilización del lactato producido por tejidos no-hepáticos (músculo y eritrocitos) como fuente de carbono para la gluconeogénesis hepática. De esta forma el hígado transforma el lactato, en glucosa para ser utilizada en tejidos no-hepáticos.