UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DES A N M A R C O SFOTOSNTESISFacultad de Qumica e Ingeniera QumicaEscuela Acadmico Profesional de Ingeniera Agroindustrial

La Fotosntesis La vida en nuestro planeta depende del SolProceso donde las plantas capturan energa solar y la convierten en energa qumica contenida en las molculas de carbohidratos, lpidos y protenas

Tipos de OrganismosOrganismos Auttrofos: capaces de producir su propio alimento, ej. Algunas bacterias y las Plantas

Organismos Hetertrofos: Se alimentan de los auttrofos, de otros hetertrofos y de desechos orgnicos. Ej. La mayora de bacterias, protistas, los hongos y los animales

Qu es la luz?La luz es una radiacin que se propaga en todas direcciones y siempre en lnea recta en forma de ondas electromagnticas.

La lnea amarilla muestra el tiempo que tarda la luz en recorrer el espacio entre la Tierra y la Luna, alrededor de 1,29 segundos.

Naturaleza de la luzLa longitud de onda, es decir, la distancia entre la cresta de una onda y la cresta de la siguiente, va desde dcimas de nanmetro (1 nm = 10-9 m) en los rayos gamma, hasta kilmetros (1 km = 103 m) en las ondas de radio de baja frecuencia

FotosntesisPlantas son fotoauttrofos o fottrofos: mediante la fotosntesis elaboran azcares usando la luz como fuente de energa y el dixido de carbono como fuente de carbono

El carbono fijado por la fotosntesis es espectacular, la produccin anual de materia orgnica seca: 1,55 x 1011 toneladas, con aprox. 60% formada en la tierra, el resto en ocanos y aguas continentales.

Productores Predominantes

ENERGA DISPONIBLE PARA LAS FUNCIONES CELULARESENERGA DEL SOLFOTOSNTESISPRODUCCIN DE OXIGENO Y GLUCOSANECESIDAD DE AGUA Y CO2LIBERACIN DE AGUA Y CO2RESPIRACIN CELULARNECESIDAD DE OXGENO Y GLUCOSACirculacin de energa en seres vivos

Los Cloroplastos

Los CloroplastosLos Cloroplastos contienen los pigmentos fotosintticos

H2OCO2CH2O(MONOSACRIDO)O2ATPNADPHNADPADPREACCIONES LUMNICASCICLO DE CALVINLUZCLOROPLASTOEsquema general de la fotosntesis

Pigmentos Fotosintticos Eucariotas fotosintticos (plantas y algas), la clorofila a es el principal pigmento fotosinttico:Absorbe luz violeta, azul, anaranjado - rojizo, rojo. Pigmentos accesorios Incluyen clorofila b, c, d y e Los carotenoides que pueden ser de dos tipos: los carotenos (amarillos) y las xantofilas (naranjas). Ej. Tomate, chile y zanahorias.Las Ficobilinas: Ficocianina y Ficoeritrina, pigmentos presentes en algas y cianobacteriasEstos absorben energa que clorofila no puede absorber

Pigmentos Fotosintticos 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. 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.

Espectro de absorcin de laClorofila y Pigmentos Accesorios

La ClorofilaLa Clorofila absorbe todas las longitudes de onda de luz visible excepto el verde, el cual es reflejado, de ah la coloracin verde de las hojas y otras estructuras

Estructura de la ClorofilaLa molcula de clorofila est formada por una cabeza tetrapirrlica con un tomo de magnesio en su centro, y una cola de fitol (alcohol de cadena larga).

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 LUMINICAFases de la fotosntesis

Fases de la FotosntesisI Fase LuminosaRequiere energa de luz del sol Ocurre en los tilacoides, a travs de los fotosistemas Genera energa (e-) que es transportada por molculas especiales (ATP y NADPH) para utilizarse en segunda faseUn fotn es capturado por el pigmento fotosinttico de un centro de reaccin, provocando la excitacin de un e- el cual es elevado a un nivel de energa superior (estado excitado) y por reacciones redox la energa del e- se convierte en ATP y NADPH y a la vez ocurre fotlisis del agua.

FotosistemasEn el cloroplasto, los complejos protena-clorofila se encuentran empaquetados en la bicapa lipdica de los tilacoides. Los pigmentos captan la luz como una antena (complejo antena) y pasan la energa de una molcula de pigmento a otra, hasta que alcanza una forma especial de clorofila a que constituye el centro de reaccin del fotosistema, que la utiliza para iniciar las reacciones redox.

.. FotosistemasHay dos fotosistemas:Fotosistema I (FSI): asociado a clorofila a, absorbe luz a longitudes de onda de 700 nm (P700)Se localiza, casi exclusivamente, en las lamelas estromales y en la periferia de los grana. Se transfieren dos e- a la molcula de NADP+ reducindola para formar NADPH (en el lado de membrana tilacoidal que mira hacia el estroma)El FSI se considera entonces como un fuerte reductor

FotosistemasFotosistema II (FSII): asociado a clorofila a, con un centro de reaccin absorbe luz a una longitud de onda de 680 nm (P680) Se produce fotlisis del agua (oxidacin) y liberacin de oxgeno2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e Ambos fotosistemas operan en serie, transportando electrones, a travs de una cadena transportadora de electronesSe considera el FSII como un fuerte oxidante

Aceptor primario de electronesAceptor primario de electronesCadena de transporte de electronesTransporte de electronesFotonesFOTOSISTEMA IFOTOSISTEMA IIEnerga para sintesis dePor quimismosisFlujo de fotones y electrones en reacciones luminosas

Fotofosforilacin CclicaEl electrn del P700 regresa a esta misma molcula (a travs de los cit bf y la PC).En este caso tambin se produce un bombeo de protones al espacio intratilacoidal que permite la sntesis de ATP adicional (fotofosforilacin cclica)Pero que no se reduce el NADP+ a NADPH, ni se liberar oxgeno, porque no podr haber oxidacin del agua. plastoquinona (PQ) citocromo bf (cit bf) plastocianina (PC)

Fotofosforilacin No CclicaSe produce ATP y NADPHSe libera oxigeno

Segunda fase Reacciones de oscuridadIndependiente de la luz solarOcurre en el estromaProductos de la fase luminosa (ATP y NADPH) son utilizados para formar enlaces covalentes C C (en los carbohidratos)

Ciclo de Calvin - BensonSe reduce el CO2 utilizando ATP y NADPH provenientes de Primera Fase, para formar compuestos ms complejos.Se forman los enlaces C C de los carbohidratos (ciclo de Calvin) a partir del CO2 proviene de la atmsfera o del agua (en plantas acuticos/marinos). Incorporacin del CO2 se conoce como fijacin del Carbono.

Ciclo de Calvin - BensonFijacin de una molcula de carbono: Un azcar de 5 carbonos, la ribulosa difosfato (RuDP) se une al CO2, formando una mol. de 6 carbonos, que se rompe en 2 mol. de 3 carbonos (3-Fosfoglicrico o PGA). Esta reaccin est catalizada por la enzima RuDP carboxilasa oxigenasa (RuBisCO)Sntesis del Fosfogliceraldehdo (PGAL): El ATP devuelve la energa y el NADPH2 cede los hidrgenos al 3-Fosfoglicrico, formando el PGAL.Por cada seis vueltas del ciclo se forma una glucosa fosforiladaFormacin de compuestos orgnicos: El PGAL puede dar origen a la Glucosa, Fructosa, Almidn, tambin puede formar grasas y aminocidos para formar protenas.

Importancia de la FotosntesisLa sntesis de materia orgnica a partir de la inorgnica, la cual ir pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas trficas, para ser transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.Produce la transformacin de la energa luminosa en energa qumica, necesaria y utilizada por los seres vivos En la fotosntesis se libera oxgeno, que ser utilizado en la respiracin aerobia como oxidante.De la fotosntesis depende tambin la energa almacenada en combustibles fsiles como carbn, petrleo y gas natural.La diversidad de la vida depende de la fotosntesis.

Factores que Afectan la FotosntesisLa cantidad de luz: fuente de energaLa concentracin atmosfrica de CO2: fuente de carbonoLa disponibilidad de agua: Fotlisis y medio para los procesos metablicosLa temperatura, influye en todos los procesos enzimticos y metablicos; juegan un papel la disponibilidad de agua, puede afectar al grado de apertura estomtica y por tanto a la difusin del CO2, y la disponibilidad de nutrientes.

Factores que Afectan la FotosntesisLas caractersticas propias del vegetal (estructurales, bioqumicas, etc.)- La densidad de los estomas y su sensibilidad - La edad de la hoja y el rea foliarDisponibilidad de sustrato, obtencin de nutrientes y minerales Fotorrespiracin

Fotosntesis