Universidad Nacional Autónoma de MéxicoPreparatoria "Antonio Caso", Plantel 6

Biología Fotosíntesis

Nombre equipo:Aceves García PamelaAlcántara Calva Marco AntonioMandomo Gárate BrendaÁlvarez Alquicira Salvador

Profesora: Cecila Verduzco Martínez

Grupo 605 Ciclo esolar 2009-2010

FOTOSÍNTESIS

¿Qué es la fotosíntesis?

• Proceso metabólico específico de ciertas células de los organismos autótrofos, por el que se sintetizan sustancias orgánicas a partir de otras inorgánicas, utilizando la energía lumínica.

Proceso general de la fotosíntesisClorofila u otros Pigmentos

Fotosintetizadores

Absorben

Energía lumínica

Energía Química(ATP)

Para Transformar y Obtener

Compuestos Reductores(NADPH)

y con ellos transformar

Agua CO2en

Compuestos orgánicos reducidos (Glucosa y otros)

Libera oxígeno(O2)

Organismos fotoautótrofos:

Plantas superiores, las algas, las cianobacterias, bacterias purpúreas y verdes del azufre

¿Qué organismos realizan este proceso?

Cloroplasto

• Organelo exclusivo de la célula vegetal.

• En éste se lleva acabo el proceso de fotosíntesis.

Estructura del cloroplasto

Luz

Tiene características departícula y onda

Se propaga en línea recta y todas direcciones

La luz se descompone en longitudes de onda

Luz visible para el ser humanoEsta conformada por el rango

De longitud de onda entre 400 y 700 nanómetros

A mayor longitud de ondamás tendiente al rojo es el color

Los cloroplastos absorben un Porcentaje elevado de las longitudes

de onda del violeta, azul, rojo yanaranjado

Las moléculas de pigmento solo pueden absorber un fotón a la vez

para causar la excitación de un solo electrón

Dicha energía se utilizaen la fotosíntesis

Pigmento• Los colores de la vegetación son muy variados, y son conferidos a

los vegetales por compuestos químicos llamados pigmentos.

• El color de las plantas esta definido por la longitud de onda que sus pigmentos no son capaces de absorber (lo reflejan).

Tipos de pigmentosClorofila

Molécula clave captadora De energía de las membranas

tilacoideasDiferentes tipos

Clorofila a(se encuentra en todos

los organismos fotosintéticos) Clorofila b(algas y protistas)

Pigmento verde detodas las células

fotosintéticas

ContieneGrupo metilo

ContieneGrupo formilo

Clorofila c y d(se encuentra en las algas

Inferiores)

Está formada por 4 anillos pirrólicos, un átomo de magnesio y una cadena

larga de fitol (C20H39OH)

Clorofila a y b

Pigmentos accesorios

Absorben energía que la clorofila es

incapaz de absorber

Carotenos Ficocianinas Xantofila

Formado por dosAnillos laterales, Cada uno con dos

radicales

Refleja el colornaranja Reflejan el color

Azul y púrpura

Reflejan el color amarillo

Importancia fotosíntesis• La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica, fundamental para los

demás seres vivos.

• Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos.

•Libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante.

•Evita la acumulación de CO2 en el planeta.

•La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora.

•De ella depende también la energía almacenada en combustibles fósiles

• El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis

:

Fase oscura: En el estroma. En ella se realiza la fijación de carbono.

En la fotosíntesis se diferencian dos etapas, con dos tipos de reacciones

Fase luminosa: En el tilacoide. En ella se producen transferencias de electrones.

Proceso

Necesita la presencia de luz.

Los hechos que ocurren en la fase luminosa de la fotosíntesis se pueden resumir en estos puntos:1. Semisíntesis de ATP o fotofosforilación que puede ser:

• Acíclica o abierta • Cíclica o cerrada

2. Síntesis de poder reductor NADPH 3.- Fotolisis del agua.

FASE LUMINOSA

En la etapa clara la luz que "golpea" a la clorofila excita a un electrón a un nivel energético superior. En una serie de reacciones la energía se convierte (a lo largo de un proceso de transporte de electrones ) en ATP y NADPH. El agua se descompone en el proceso liberando oxígeno como producto secundario de la reacción. El ATP y el NADPH se utilizan para fabricar los enlaces C-C en la etapa oscura.

Llegada de fotones de luz (FOTOSISTEMA II)

Aceptor primario (Feofitina)

Excitación pigmento de la clorofila (cede 2

electrones)

Plastoquinina

Incorporación de protones

Citocromo b6fPlastocianina:

Donador primario de electrones

(FOTOSISTEMA I)

Nueva excitación clorofila 700

(FOTOSISTEMA I)

Los electrones cedidos al A0

Ferrodoxina

Reductasa

Cadena transportadora de electrones

Bombea protones interior tilacoide

NADP* NADPH+H

Fotólisis del agua

Libera Oxígeno

FASE LUMINOSA ACÍCLICA

ADP ATP

FASE LUMINOSA ACÍCLICA

La fase luminosa cíclica es importante para sintetizar el ATP suficiente para que tenga lugar la fase biosintética.

Llegada de fotones de luz a la clorofila P700

Clorofila P700* se excita liberando

electronesFerredoxina

Citocromo b/f

Aumenta la concentración de

protones

Repetir ciclo

Son utilizados para sintetizar ATP

FASE LUMINOSA CÍCLICA

Aquí sólo interviene el fotosistema I, y por tanto:•No hay fotólisis del agua •No se forma NADPH + H+ •No se desprende O2

FASE LUMINOSA CÍCLICA

AMBAS FASES LUMINOSAS

Fotólisis del agua

Rotura de una molécula de agua en electrones, protones y oxígeno. En la fotosíntesis ocurre durante la fase luminosa (proceso no cíclico).

Ciclo de Calvin. El ciclo de Calvin pasa por las siguientes etapas:•Carboxilación •Reducción del CO2 •Regeneración de la molécula Ribulosa 1,5-bifosfato (RubisCo)

FASE BIOSINTÉTICA

Carboxilación (En el estroma)Unión de una molécula de CO2 a una de ribulosa 1,5-bifosfato dando lugar a una molécula de seis carbonos inestable que se disocia en dos de tres que es el ácido 1,3-difosfoglicérido..

Esta fase utiliza la energía producida durante la etapa luminosa para la síntesis de materia orgánica.

Reducción del CO2Gracias a la utilización de los compuestos energéticos sintetizados durante la fase luminosa puede tener lugar la transformación (reducción) del ácido 3-fosfoglicérido en gliceraldheído 3-fosfato.En dicha reacción se consume NADPH + H+ El gliceraldheido-3-fosfato resultante, puede seguir tres caminos:•Síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos a nivel de estroma •Síntesis de sacarosa a nivel de citosol (fuera del cloroplasto) •Regeneración de la RubisCo

Regeneración de la rubiscoEl gliceraldheido-3-fosfato es usado por la planta para regenerar uno de sus enzimas más preciados, la RubisCo.

El balance global es que por cada 5 moléculas de gliceraldheido-3-fosfato se regeneran 3 ribulosa 1,5-bifosfato que servirán nuevamente para fijar CO2 como explicamos en la carboxilación.

El agua se descompone en el proceso liberando oxígeno como producto secundario de la reacción

¿Para qué se utiliza la molécula de agua?

El agua se utiliza para suministrar electrones para dichas reacciones redox, es decir, el agua interviene como fuente de electrones. Puesto que la molécula de agua es un agente reductor muy débil, sus electrones deben ser energetizados por los fotones de la luz solar.

El agua es necesaria para poder metabolizar el CO2. ( En el metabolismo de las plantas C3, por cada molécula de agua y por cada cuatro fotones se forman media molécula de oxígeno, 1,3 moléculas de ATP, y un NADPH + H+.)

e-

e-

6 H2 O + 6 C O2 C6 H12 O6 + 6 O2

Producto inicial Producto final

¿De dónde se obtiene el CO2?

La planta captura el CO2 proveniente del aire.

Éste es capturado por medio de poros contenidos en la epidermis de la hoja llamados estomas.

El complejo antena de los fotosistemas atrapa fotones de la luz, elevando los electrones a niveles más altos que su estado cuántico fundamental, y esta energía se va transportando entre diferentes moléculas de clorofila por resonancia.

¿Cómo se produce el Oxígeno?

Hasta que en el centro del fotosistema II se produce la fotólisis del agua, rompiéndola en medio O, 2 protones (H+) y dos electrones. El oxígeno se unirá con el sobrante de otra molécula de agua, para crear oxígeno atmosférico (O2)

Estrategias Fotosintéticas

C3 C4 CAM

Arroz, trigo, papa,Cebada, tomate, etc.

Maíz, caña de azúcar,Sorgo, etc.

Cactus, aloe vera,nopal, etc.

Costo de energíapara la concentracióny transporte de CO2 alos sitios de fijaciónde la enzima rubisco.

Adaptados a zonasdonde existe una limitada disponibilidad de agua.

La mayoría de las plantas vasculares,cianobacterias yalgas verdes.

Estrategias fotosintèticas

Plantas C4

Estrategia queminimiza las pérdidas ocasionados porFotorrespiración.

Su nombre se debea que su fijación delCO2 es un ácido de4 carbonos.

Adaptados a climastropicales y cálidos.

CaracterísticasDe sus hojas

Plantas C4

Fijaciòn del CO2 en el C4

Plantas CAM (Crassulacean acid metabolism)

Se presenta enlas crusuláceas.

Adaptaciones para soportarel estrés hídrico.(Plantas suculentas con hojas carnosas)

Habitan en desiertoscálidos, con altaradiación solar y escasez de agua.

Plantas CAM

Fijaciòn del CO2 en el CAM

Tipos de fotosíntesis

Tipos de Fotosíntesis

Fotosíntesis Oxigenica

Fotosíntesis Anoxigenica

Se produce oxígeno

No se produceoxígeno

Diferencias

Oxigenica Anoxigenica1.-El agua es el donante primario

de electrones.

2.- La realizan las plantas, algasY cianobacterias

3.- Realizan fotólisis del agualiberando O2 + e- + H+, los

electrones son transferidos alNADP+, usado para síntesis de

azúcares

1.-El H2S Y H2 son los donadores orgánicos de electrones

2.-No producen O2

3.-La realizan las bacterias purpúreasy verdes

4.- Proceso en anaerobiosis

4.- Oxigenan ambientes

¿Por qué algunas plantas como el tilo americano, el chícharo o las habas no crecen bien en climas áridos?

Esto se debe a que la planta reacciona, ante la escasez de agua, cerrando los estomas para evitar su desecación, dificultando de este modo la penetración de dióxido de carbono. Y esto dificulta el rendimiento fotosintético, proceso fundamental para la planta,

La fotosíntesis se realiza en las hojas, por lo tanto un árbol sin hojas no puede fotosintetizar. Durante el otoño, cuando el árbol carece de hojas, consume sus reservas hidrato carbonadas en el proceso de la respiración. Los árboles descansarán y vivirán con el alimento que almacenaron durante el verano hasta la espera de la aparición de nuevas hojas.

La clorofila de las hojas desaparece y, poco a poco, a medida que su color verde se desvanece, empezamos a ver colores naranjas y amarillos. Estos colores ya existían durante el verano, pero no los podíamos ver porque quedaban cubiertos por el verde de la clorofila.

¿Qué pasa en el otoño?

•Cantidad de clorofila •Cantidad de cloroplastos •Cantidad de hojas• Estructura de la hoja, es decir, en las hojas influye el grosor de la cutícula, la epidermis, el número de estomas y los espacios entre las células del mesófilo.

Factores influyen en la fotosíntesis

Factores ambientales en la fotosíntesis

IntensidadLuminosa

Color de la luz

Concentración de C02

Concentración de 02

Temperatura

El tiempo de iluminación: existen especies que desenvuelven una mayor producción fotosintética cuanto mayor sea el número de horas de luz, mientras que también hay otras que necesitan alternar horas de iluminación con horas de oscuridad.

La escasez de agua: Ante la falta de agua en el terreno y de vapor de agua en el aire disminuye el rendimiento fotosintético.

El color de la luz: Las clorofilas, las moléculas atrapan diferente energía lumínica, por ejemplo: la clorofila α y la clorofila β absorben la energía lumínica en la región azul y roja del espectro, los carotenos y xantofilas en la azul, las ficocianinas en la naranja y las ficoeritrinas en la verde.

La intensidad luminosa: Existen especies de penumbra y especies fotófilas. Dentro de cada intervalo, a mayor intensidad luminosa, mayor rendimiento,.

Para una igual intensidad luminosa, las plantas C4 (adaptadas a climas secos y cálidos) manifiestan un mayor rendimiento que las plantas C3, y nunca alcanzan la saturación lumínica

La temperatura: La eficacia del proceso aumenta con la temperatura, como consecuencia de un aumento en la movilidad de las moléculas en la fase oscura, hasta llegar a una temperatura en la que se sobreviene la desnaturalización enzimática, y con ello la disminución del rendimiento fotosintético

La concentración de dióxido de carbono: Si la intensidad luminosa es alta y constante, el rendimiento fotosintético aumenta en relación directa con la concentración de dióxido de carbono en el aire, hasta alcanzar un determinado valor a partir del cual el rendimiento se estabiliza.

La concentración de oxígeno: cuanto mayor es la concentración de oxígeno en el aire, menor es el rendimiento fotosintético, debido a los procesos de fotorrespiración.

http://es.wikipedia.org/wiki/Fotos%C3%ADntesishttp://www.mapa.es/pesca/img/rmarinas_mapa/galeria_cabopalos/022algas.jpghttp://bio-cl.iespana.es/bio-cl/foto4.htmwww.biologia.edu.ar/plantas/fotosint.htmwww.peruecologico.com.pe/lib_c1_t06.htmwww.alaquairum.com/fotosintesis.htmapicultura.wikia.com/wiki/Fotosíntesis

Bibliografía