Download Vía fotosintética C 4

EL PROCESO DE
FOTOSÍNTESIS
Las condiciones necesarias para
la fotosíntesis
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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.
El proceso mediante el cual los
autótrofos fabrican su propio
alimento se llama fotosíntesis.
La mayoría de los seres vivos
dependen directa o
indirectamente de la luz para
conseguir su alimento
La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin
embargo, la reacción general se puede resumir
de esta manera:
6 CO2 + 6 H2O + energía de luz
enzimas
C6H12O6 + 6 O2
clorofila
La fotosíntesis, ¿es una reacción exergónica o
endergónica?
EN LA FOTOSÍNTESIS:
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La luz solar es la fuente de energía que
atrapa la clorofila, un pigmento verde en
las células que los autótrofos utilizan para
la fotosíntesis.
El bióxido de carbono y el agua son las
materias primas.
Las enzimas y las coenzimas controlan la
síntesis de glucosa, a partir de las materias
primas.
LA LUZ Y LOS PIGMENTOS
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La luz es una forma de energía
radiante.
La energía radiante es energía
que se propaga en ondas.
Hay varias formas de energía
radiante (ondas de radio,
infrarrojas, ultravioletas, rayos X,
etc.).
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Para sintetizar alimento, se
usan únicamente las ondas de
luz.
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Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía
de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de
energía.
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Cuando en una célula la luz del sol choca con las
moléculas de clorofila, la clorofila absorbe alguna de la
energía de luz que, eventualmente, se convierte en
energía química y se almacena en las moléculas de
glucosa que se producen.
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?
DEFINICION Y CARACTERISTICAS DE VARIAS REGIONES DE
LONGITUD DE ONDA DE LA LUZ
Color
Rango de longitud de onda (nm)
Longitud de onda
representativa
Frecuencia
(Ciclos/S)
o hertzios
Energía
(KJ/mol
)
<400
254
11.8 x 1014
471
Violeta
400-425
410
7.31 x 1014
292
Azul
425-490
460
6.52 x 1014
260
Verde
490-560
520
5.77 x 1014
230
Amarillo
560-585
570
5.26 x 1014
210
Anaranjado
585-640
620
4.84 x 1014
193
Rojo
640-740
680
4.41 x 1014
176
>740
1400
2.14 x 1014
85
Ultravioleta
Infrarrojo
CLASES DE CLOROFILA
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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).
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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.
PIGMENTOS ACCESORIOS
COMPLEJO ANTENA
CLOROPLASTOS
Fases de la fotosíntesis
1. Reacciones dependientes de luz
Ocurren en las granas de los cloroplastos:
1. La clorofila y otras moléculas de pigmento
presentes en las granas del cloroplasto absorben la
energía de luz.
2. Esto aumenta la energía de ciertos electrones en
las moléculas de los pigmentos activándolos. Esto
los lleva a un nivel de energía más alto. A medida
que los electrones de los pgmentos llegan a un
nivel de energía más bajo, liberan energía.
3. Los electrones regresan a un nivel de enrgía más bajo al pasar
por una cadena de transporte de electrones, en forma muy
parecida a lo que ocurre en la respiración celular. En el
proceso de liberación de energía de los electrones, se produce
ATP. En otras palabras, la energía de los elctrones se
convierte en energía utilizable en los cloroplastos. El ATP
que se produce en las reacciones dependientes de luz se
utiliza en las reacciones de oscuridad.
Formación de ATP
La fotosíntesis implica un
intercambio clave
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El CO2 entra a la planta, a través de unas
aberturas en la superficie de las hojas, llamados
Estomas. El CO2 entra al estoma por difusión.
Los estomas tienen una segunda función: es la de
expulsar el agua hacia la atmósfera, esta perdida
de agua a través de los estomas se denomina
transpiración. Lo anterior constituye una
restricción importante para la incorporación de
CO2 en el caso de las plantas terrestres.
REACCIONES DE LUZ
Cilco de Calvin y Benson
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En esta vía se utilizan moléculas de CO2 y se
producen hexosas (azúcares).
Primero: se fija el CO2, sobre el azúcar de 5
átomos de carbono, la ribulosa 1,5-difosfato
(RuDP), que no es otra cosa que la fracción
proteínica del cloroplasto.
El producto de esta reacción es un ácido
inestable que se desdobla en dos moléculas de
ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA).
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El 3-PGA, se reduce con la ayuda de ATP y
NADPH2 obteniéndose una sustancia reducida de
alto nivel energético, el gliceraldehido -3-disfofato.
Esta sustancia se transforma por una serie de
reacciones, en un azúcar: la Fructosa-1-6 difosfato,
siendo esta la primera hexosa que aparece en el
proceso de asimilación del CO2.
La RuDP que sirvió como aceptor del CO2 tiene que
regenerarse y para ello suceden una serie de
reacciones. De tal manera que el azúcar formado (la
fructosa -1-6-difosfato) se convierte en ribulosa – 5 –
fosfato, la cual con ayuda del ATP se fosforiliza para
dar ribulosa 1,5-difosfato (RuDP).
La RuDP comienza a fijar nuevamente CO2
atmosférico, iniciándose de esa manera el ciclo.
Vía fotosintética C4
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Plantas C4 con anatomía foliar distinta de las
plantas C3.
En las plantas C3 la captación de energía
luminosa y la transformación de CO2 en
azúcares simples se producen en las células
mesóflias. De ahí se transportan a los haces
vasculares.
Las plantas C4 tienen los haces vasculares
rodeados de una capa especial de células de
empalizada. Alrededor de la capa en
empalizada se concentran células mesófilas.
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Plantas C4 reparten la fotosíntesis entre dos tipos de
células: mesófilas y de empalizada.
Primer paso en células mesófilas, pero éstas no poseen
la enzima rubisco que cataliza la transformación de
CO2 en moléculas de 3 átomos de carbono, en vez de
esa enzima tienen otra llamada PEP (carboxilasa de
fosfoenolpiruvato) fija el CO2 en ácidos de 4 átomos
de carbono: el malato y el aspartato. Éstos se
transportan a las células en empalizada.
Ahí la actividad enzimática fragmenta los ácidos para
formar CO2, invirtiendo así el proceso realizado en las
células mesófilas.
En la capa de células en empalizada, el CO2 es
transformado en azúcares gracias a la misma enzima
que usan las plantas C3 “la rubisco”.
Ventajas de vías C3 y C4
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Vía C3: uso efectivo del CO2. En las células
mesófilas, la concentración de CO2 no puede
ser mayor que en el aire exterior. Esto limita
la cantidad de CO2 disponible para las
reacciones químicas.
Vía C4: mayor eficiencia en el uso del agua,
que implica un mayor gasto energético
(producción de enzima extra la PEP)
CICLO C4
Plantas CAM
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Abren sus estomas durante la noche,
absorbiendo CO2 el cual es interceptado por la
PEP y a través de una serie de reacciones lo
transforman en malato (proceso que se da en
la oscuridad).
En el día, cierran sus estomas y el malato se
retransporta desde las vacuolas a los
cloroplastos donde vuelve a descomponerse o
reconvertirse en CO2, el cual será
transformado en azúcares.
Las plantas CAM ahorran agua, estrategia
permite que la fotosíntesis se realice con
éxito.
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La vía CAM se parece a la vía C4 en que el
CO2 se transforma primero en un ácido de 4
átomos de carbono (el malato), con la
intervención de la enzima PEP. El malato se
transforma de nuevo en CO2 y después se
convierte en azúcares por la enzima rubisco.
En este caso se producen ambos en las células
del mesófilo.
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Por su ciclo anormal de apertura y cierre
estomático están especialmente adaptadas a
climas áridos.
Reacciones del Metabolismo Acido de Crasuláceas