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Química Biológica 2010
Química Biológica
TP 10 FOTOSINTESIS
,
Introducción
En el metabolismo los procesos oxidativos están asociados a la rotura de moléculas para la
obtención de la energía contenida en los enlaces químicos. Desde el punto de vista de la
bioquímica la fotosíntesis es un proceso reductor que emplea la energía solar para la síntesis de
biomoléculas.
CO2 + H2O + energía -> (CH2O)n + O2
La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos de los eucariotas y en los cromatóforos de células
procariotas. Los cloroplastos son organelas especializadas en la captación de la energía solar y
el transporte de electrones y al igual que las mitocondrias están formados por dos membranas.
La membrana interna presenta numeroso repliegues y es el sitio donde ocurre la captación de
luz.
El proceso esta divido en dos fases inicialmente definidas como fase clara y fase oscura por la
participación de la luz en la primera de estas. En la fase clara ocurre la fotolisis del agua, se
absorbe luz la cual se emplea para obtener ATP Y NADPH, además de oxigeno como producto
secundario.
H2O + NADP+ + Pi + ADP+ cloroplastos + luz
½ O2 + NADPH + H+ + ATP + H2
Numerosos pigmentos son responsables de
la captación de la energía solar, y la
importancia de cada uno varia según el
grupo, en las plantas el pigmento mas
importante es la clorofila a (fig.1), pero
también podemos encontrar clorofila b y
carotenos.
Los pigmentos se hallan vinculados a dos
fotosistemas. La luz excita un electrón de la
clorofila en el fotosistema II, dicho electrón
pasa a lo largo de una cadena de
tansportadores, luego por el fotosistema I
para finalmente reducir al NADP(fig.2)
Fig 1. Espectro de absorción
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Fig. 2. Transporte de electrones en la etapa clara de la fotosíntesis
El NADPH y al ATP generados en la primera etapa son empleadas en la etapa oscura. En el
estroma el CO2 se combina con la ribulosa 1,5 bifosfato, mediante la acción de la enzima
ribulosa bifosfato carboxilasa oxigenasa o rubisco.
Las principales reacciones del ciclo de Calvin
1 La Ribulosa 1,5 bifosfato se combina con dioxido de carbono, obteniendose dos moléculas
de ácido fosfoglicérico (PGA), con 3 átomos de C cada una.
2 El PGA se fosforila reaccionando con un segundo P y formando acido bifosfoglicerico
3 Cada molécula de bifosfoglicerico acepta un átomo de H del NADPH. Se forma agua con el
átomo de O eliminado de cada molécula de bifosfoglicerico. El producto final incluye al
aldehido (3 fosfogliceraldehido)
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Parte del fosfodliceraldehido se emplea para reconstituir ribulosa y parate para formar
glucosa.
La glucosa puede ser fácilmente convertida en fructosa, ambos monosacáridos forman la
sacarosa, un producto fácilmente transportable pero poco estable. Es por ello que el principal
producto de almacenamiento de las plantas es el almidón, el cual es más estable.
Parte experimental
Objetivos: Reproducir la etapa lumínica de la fotosíntesis a partir de una suspensión de
cloroplastos.
Actividades
Separación de cloroplastos
Quitar las nervaduras de las hojas de espinaca
Pesar 40 gr de hojas y licuarlas en 100 ml de solución de sacarosa 0.5 M
Filtrar por gasa y luego centrifugar 5 min. a 2000 rpm
Descartar el sedimento y centrifugar nuevamente 10 min a 4000 rpm
Descartar el sobrenadante y resuspender el ppdo en 10 ml de sacarosa 0.5 M
Reacción de Hill
La reacción por la cual el agua es disociada por acción de la luz se denomina fotolisis o reacción
de Hill. Este investigador encontró que una suspensión de cloroplastos en agua con un aceptor
de electrones desprende oxigeno en presencia de luz.En nuestro experimento el aceptor de
electrones será el colorante 2.6 diclorofenol-indofenol, el cual es azul en su forma oxidada e
incoloro al estar reducido.
Para llevar acabo el experimento de Hill prepare los siguientes tubos:
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
Tubo 4
Tubo 5
Agua destilada
3 ml
3 ml
3 ml
3 ml
3 ml
Buffer fosfato 0,1M pH 6,5
Suspensión de
cloroplastos
2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
0,5 ml
0,5 ml
2-6 diclorofenol indofenol
Calor a ebullición
Exposición a la luz
2 ml
0,5 ml
0,5 ml
24 hs
24 hs
5 minutos
24 hs
Observar e interpretar los resultados a las 24 hs.
24 hs
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Actividades complementarias
1
¿Cómo es la fotosíntesis en procariotas?
2
¿Qué implicancias evolutivas tuvo la fotosíntesis con agua como dador de
electrones?
3
¿Qué sustancias de almacenamiento podemos encontrar en los organismos
fotosinteticos?
4
¿Cual es la diferencia entre una planta C3 y una C4? Completa el cuadro
comparativo
Planta C3
Aceptor primario de CO2
Enzima que cataliza la
fijación
Sitio donde ocurre el Ciclo
de Calvin
5
¿Que es el metabolismo ácido de las crasuláceas?
Planta C4