Fotosíntesis

TODA LA ENERGÍA CONSUMIDA POR LOS SERESVIVOS PROVIENE DE LA ENERGÍA SOLAR (LUMÍNICA),

CAPTURADA MEDIANTE LA FOTOSÍNTESIS

CO2 H2O “GLUCOSA” O2Luz (h)+ +

Proceso complejo, por el cual PLANTAS, ALGAS y ALGUNOS PROCARIOTAS captan la energía lumínica procedente del sol y la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH). Con ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (Glucosa), liberando O2.

- Fijación del CO2 atmosférico- Producción de energía (hidratos de carbono)- Liberación de O2

En la fotosíntesis:

En todas las plantas superiores y algas la fotosíntesis se realiza en los CLOROPLASTOS.

Los fotosintetizadores procariotas NO contienen cloroplastos sino estructuras membranosas similares.

¿Dónde se da la fotosíntesis?

La fotosíntesis se divide en dos fases:

1. 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 química producidas en la fase luminosa para la fijación de carbono.

Fase luminosa

Fase oscura

Fase luminosa de la fotosíntesis

Se da en la membrana de los tilacoides que es donde están los pigmentos fotosintéticos (sustancias que absorben luz).

Pigmentos de absorción de luz: clorofila (a y b), xantofila y caroteno.

¿Qué ocurre cuando un pigmento fotosintético absorbe luz?

1. La energía se disipa en forma de calor.2. La energía se emite como una longitud de onda más larga (fluorescencia).3. La energía pueda dar lugar a una reacción química como

en la fotosíntesis (cloroplasto).

» Fotosistemas: conjuntos de moléculas de clorofila y otros pigmentos empaquetados en los tilacoides. Que intervienen en las reaccones luminosas de la fotosíntesis.» Dos tipos de fotosistemas:

Fotosistema I: P700.Fotosistema II: P680.

Procesos que se llevan a cabo en la fase luminosa

1. Síntesis de ATP o fotofosforilación, que puede ser: acíclica cíclica

2. Síntesis de poder reductor (NADPH).3. Fotolisis del agua.

Implica transporte de electrones debido a la energía de la luz.

Fotofosforilación acíclica: esquema Z de la fotosíntesis

Ferredoxin NADPreductasa

H+

H+

Fdox Fdred

NADP+ NADPH

ferredoxin NADPreductasa

P700+

Chlox ChlredP680+

Phox Phred

P680hv

<680nmP680*(FSII)

P700hv

<700nmP700*(FSI)

PCox PCre

d

Q QH2

PCox PCred

Cit bfH+

Fe-Sox Fe-Sred

Qox Qred

O2 + 4H+

2H20

Fotosistema II. Fragmentación

del agua

Fotosistema I. Producción de NADPH

Fotofosforilación cíclica

BOMBEO DE PROTONES (H+) HACIA EL ESTROMA

SÍNTESIS DE ATP (ATP sintasa)

Síntesis de ATP: ATP sintasa

ATP sintasa

3H+ 1ATP

Fase oscura de la fotosíntesis: ciclo de Calvin La fijación del CO2 se produce en tres fases:

1. Carboxilativa: se fija el CO2 a una molécula de 5C.2. Reductiva: 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 1,5BP y una será empleada para poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, aminoácidos,…

RUBISCO:1. Función CARBOXILASA: fijar el carbono del CO2.2. Función OXIGENASA: Fotorespiración: Oxidación de la

ribulosa 1,5 bifosfato a fosfoglicolato. En ambientes secos i calurosos las plantas cierran los estomas para evitar la pérdida de agua como consecuencia el oxígeno producido por la fotosíntesis aumenta mientras el CO2 disminuye, este proceso es muy negativo para la planta pues reduce el 50% la capacidad fotosintética de la misma

Existen dos tipos de cloroplastos:

-Los del mesófilo: Donde la molécula aceptora del CO2 es el Fosfoenolpirúvico (PEP) i la enzima que actúa es la fosfoenol-piruvato-carboxilasa. Se forma àcido oxalacético, de 4 átomos de carbono, pot este motivo se llaman plantas C4, este se transforma en ácido málico-Los cloroplastos de las células internas reciben el CO2 del ácido málico y lo incorpora al ciclo de Calvin

Esquema global de la fotosíntesis

Rendimiento energético es del 30%

Balance energético de la fotosíntesis

1CO2 2NADPH 4 fotones FSI + 4 fotones FSII

8 fotones 318 KCal

Gº’= +114 KCal/mol (Recordeu: Reaccions catabòliques tenen un AGº<0)

6CO2 + 18ATP + 12NADPH + 12H2O C6H12O6 + 18ADP + 12NADP+ +6H2O

Reacción neta:

Factors que influeixen en la Fotosíntesi

-Temperatura: Cada espècie presenta un intèrval de temperatura òptim, ara bé dins d’aquest intèrval, a més temperatura més fotosíntesi-CO2: Quan la intesitat lluminosa és elevada la fotosíntesi augmenta amb la concentració de CO2 fins que els enzims estan saturats.-O2: Disminueix el rendiment de la fotosíntesi.-Intensitat de llum: Cada espècies presenta unes adaptacions a una determinada intensitat de llum, dins l´interval de cada espècie, a més intensitat més fotosíntesis. Si la intensitat és massa elevada es pot donar la Fotooxidació i els enzims s’oxiden-Aigua: Quan hi ha manca d’aigua es tanquen els estomes , aleshores es produeix la fotorespiració, que resulta nefasta per la planta. Per això en ambients secs i càlids les plantes C4 són més eficients que les plantes C3

La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la Biosfera por varios motivos:

1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis. Posteriormente irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser finalmente transformada en materia propia por los diferentes seres vivos. 2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos 3. En la fotosíntesis se libera oxígeno que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante. 4. La fotosíntesis causó el cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora. 5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural. 6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.

LA FOTOSÍNTESIS MANTIENE LA VIDA EN LA TIERRA.

Importancia biológica de la fotosíntesis

Fotosíntesis anoxigénicaNo se produce O2 sino otras sustancias. Utiliza una molécula distinta del agua como donante de electrones (poder reductor) y obtener materia orgánica a partir de materia inorgánica. Aquests bacteris tenen un pigment diferent: Bacteriaclorofil.la

Bacterias verdes del azufre. Utilizan SH2 o H2 . Desprenden S.

Bacterias púrpuras del azufre. Utilizan SH2 . Acumulan el S en su interior.

Bacterias púrpuras no del azufre. Utilizan moléculas orgánicas sencillas (pirúvico, láctico, etc.).

Quimiosíntesis

Síntesi d’ATP a partir de l’energia que desprenen les reaccions d’oxidació de substàncies inorgàniques: QUIMIOAUTÒTROFS o QUIMOLITÒTROFS.

Són bacterisCompostos que utilitzen com a reducors (substituts de l’aigua): NH3 iH2SUn cop oxidats es transformen en: NO3

- i SO42-

Importants en els cicles biogeoquímics

Fases:-Primera fase: Ámb l’oxidació de substàncies inorgàniques s’obté energia per a fosforilar ADP . Una part del ATP s’utilitza per a provocar transport invers d’electrons i reduir el NADH-Segona fase: Coincideix amb la fotosíntesi (Cicle de Calvin per a fixar el CO2)

Bacteris i origen de la vida Tasca: Resum de l´articleBacteris Quimiosintètics

•Incolors del S: Són aerobis obligats, transformen el H2S a S i a sulfat. Es troben en aigües residuals.

•Bacteris del Nitrogen: Oxiden compostos reduits de nitrogen

a- Bacteris Nitrosificants: Nitrosomas sp

2NH3 + 3O2 2NO2- + 2H+ + 2H2O + ENERGIA

b- Bacteris Nitrificants: Nitrobacter sp

NO2- + 1/2 O2 NO-3 + ENERGIA

•Bacteris del Ferro: Oxiden compostos ferrosos (Fe2+)a fèrrics (Fe 3+)

Fixadors de Nitrogen

Hi ha un grup de bacteris i cianobacteris que són capaços de fixar el nitrogen atmosfèric, entre ells trobem molts cianobacteris i alguns bacteris heteròtrofs simbionts de plantes com les lleguminoses (Rhizobium)

Cicle del Nitrogen