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Fotosíntesis
Fotós: luz; sýnthesis: síntesis, composición
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Flujo de energía en la naturaleza
• Los seres vivos requieren energía para llevar a cabo
todos sus procesos y actividades vitales.
• Energía: es la capacidad de efectuar trabajo.
- Energía cinética: es la energía asociada al movimiento
de cuerpos.
- Energía potencial: es la energía almacenada en los
cuerpos.
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Flujo de energía en la
naturaleza
Obtención de energía
•Organismos heterótrofos ( hetero: distinto; trofos: alimento):
son aquellos que obtienen energía por medio de la
alimentación. También se les conoce como consumidores.
•Organismos autótrofos
(auto: por sí mismo; trofos:
alimento): son aquellos que tienen la capacidad de sintetizar
alimento y así obtener energía para sus procesos vitales.
También se les conoce como productores.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Flujo de energía en la naturaleza
Importancia
1.-
Incorporar
organismos
productores
y
autótrofos
transformar energía
ecosistemas.
de
o
diferentes
2.- Entregar este nuevo tipo de energía a los demás seres
vivos de las cadenas y tramas tróficas.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Flujo de energía en la naturaleza
Incorporación y transformación de energía por
organismos autótrofos.
Quimiosíntesis:
• Realizada por bacterias que viven en el fondo marino, donde
no llega la luz del sol
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Flujo de energía en la naturaleza
• Estas bacterias utilizan minerales como fuente de energía y
otros compuestos presentes en el ambiente donde viven
(Quimioautótrofos).
• Permiten la mantención y supervivencia de organismos que
habitan el fondo del mar.
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Flujo de energía en la
naturaleza
Fotosíntesis:
• Realizada por plantas verdes, algas y cianobacterias.
• Este proceso utiliza la luz del Sol como fuente de energía
para sintetizar nutrientes (Fotoautótrofos)
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Flujo de energía en la
naturaleza
• Es la principal fuente de incorporación de energía al planeta
• Muchos ecosistemas acuáticos y terrestres dependen de
ella.
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Flujo de energía: el flujo de energía en un sistema
ecológico fluye en una dirección; desde los productores
hacia los consumidores, y la cantidad de energía
disponible disminuye de un nivel a otro, ya que parte de
esta es difundida al ambiente en forma de calor.
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La Fotosíntesis
Generalidades
• Realizado por los productores y utilizan luz del Sol como
fuente de energía.
• La luz solar es transformada mediante una serie de
reacciones químicas que ocurren en estructuras
especializadas.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
La Fotosíntesis
• Finalmente
la energía lumínica transformada es
almacenada como energía química en moléculas
orgánicas (glucosa).
• Parte de la energía química puede ser utilizada por los
propios productores para su desarrollo y es incorporada
por los consumidores a través de la alimentación
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Componentes y estructuras que
participan en la fotosíntesis
• Clorofila: pigmento fotorreceptor verde que se encuentra
principalmente en las hojas y en menor grado en tallos
verdes.
• Hoja: presentan gran superficie con el fin de captar mayor
energía solar.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
La Fotosíntesis
• Epidermis: capa de células transparentes presente en las
capas superiores e inferiores de las hojas que dejan pasar la
luz.
• Cutícula: capa cerosa que impide que la hoja pierda agua por
evaporación o transpiración.
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La Fotosíntesis
• Estomas: pequeñas aberturas que se encuentran en la superficie
inferior de la hojay que regulan el intercambio de gases con la
atmosfera y la perdida de agua por parte de la planta.
Los estomas se abren en presencia de luz y se cierran en la
oscuridad.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Esquema de una Hoja de una planta
Autor: Gerald Alarcón Pereira
La Fotosíntesis
• Xilema: son un tipo de haces
vasculares encargados del
transporte y suministro de
agua y sales minerales, cuya
mezcla se conoce como savia
cruda y se mueve desde las
raíces a las hojas de la planta
•Floema: tipo de haces
vasculares
encargados
de
transportar glucosa y otras
moleculas que forma la savia
elaborada, desde las hojas
hacia el tallo y raíces donde se
almacenan.
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La Fotosíntesis
Cloroplastos
•Los cloroplastos son organelos presentes en las células
vegetales del mesófilo y son los encargados de llevar a cabo la
fotosíntesis.
•Están formados por una doble membrana externa y un
espacio interior denominado estroma.
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La Fotosíntesis
Cloroplastos
Tilacoides: sacos membranosos con forma de moneda,
los cuales se apilan formado las granas (granum)
Autor: Gerald Alarcón Pereira
El proceso fotosintético
•Se lleva a cabo en los cloroplastos, específicamente en la
membrana de los tilacoides.
• En los tilacoides se encuentran los pigmentos que capturan
la energía lumínica; clorofila principalmente y en menor
cantidad carotenoides y xantofilas.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
El proceso fotosintético
-Además, existen diferentes biomoléculas y enzimas que
participan en el proceso de fotosíntesis.
Durante la fotosíntesis se combinan moléculas inorgánicas
simples como el agua y dióxido de carbono, para formar
moléculas orgánicas complejas, como la glucosa y se libera
como residuo oxígeno.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Glosario
•
Oxidación: es una reacción química donde un elemento cede electrones, y por lo tanto aumenta
su estado de oxidación.
•
Reducción: es el proceso electroquímico por el cual un átomo o un ion gana electrones. Implica la
disminución de su estado de oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación.
•
ATP: molécula biológica portadora de energía, que al descomponerse impulsa las actividades
celulares.
•
NADP+: en la fotosíntesis el principal portador de electrones (presente en el transporte de
electrones)
•
NADPH: Nicotinamida-Adenina-Dinucleótido-Fosfato, biomolécula relacionada con el poder
reductor, es la forma reducida en la reacción de óxido-reducción (Redox) del NADP+.
•
RUBISCO: enzima que convierte las moléculas inorgánicas de CO2en moléculas orgánicas durante
la etapa final del ciclo de Calvin.
•
ADP: adenosín difosfato es un ATP con un fosfato menos
•
ATPsintetaza: es una enzima transmembranal que cataliza la síntesis de ATP a
partir de ADP, un grupo fosfato y la energía suministrada por un flujo de protones
(H+). Durante la respiración celular, la síntesis de ATP se denomina fosforilación
oxidativa y el flujo de protones tiene lugar entre el espacio intermembránico y la
matriz mitocondrial. En el caso de la fotosíntesis, se habla de fotofosforilación y la
enzima actúa en el lumen y el estroma de los cloroplastos.
•
PGA: Es una molécula que tiene tres carbonos, formada cuando el CO2 se fija a
una molécula de ribulosa bifosfato (RuBP) durante la fase "oscura" de la
fotosíntesis (o sea, del ciclo de Calvin). El PGA se convierte en PGAL, usando ATP y
NADPH.
•
PGAL: Una sustancia formada a partir del PGA durante la fase oscura (Ciclo de
Calvin) de la fotosíntesis. Algunas moléculas de PGAL salen de este ciclo y pueden
ser transformadas en glucosa, mientras que otras permanecen y se utilizan para
regenerar la ribulosa bifosfato para continuar el ciclo.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
Fase clara: también se conoce como fase dependiente de luz o
fotoquímica; los pigmentos fotosintéticos (clorofila, xantofilas y
carotenoides) atrapan la energía de la luz solar y la transforman en
energía química como ATP y NADPH.
Esta etapa ocurre en los tilacoides y se libera oxígeno a partir de la
disociación de la molécula de agua (fotólisis del agua)
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
La membrana de los tilacoides
presentan un conjunto de
proteínas que forman unas
estructuras
denominadas
fotosistemas, constituidos por
dos partes:
- Complejo antena o recolector
de luz: almacena clorofila y los
pigmentos auxiliares de la
fotosíntesis, los cuales absorben
la luz y esta es transferida como
energía al centro de reacción.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
- Centro de reacción: Pigmento de clorofila central donde llega la
energía transferida desde la antena y desde donde libera un
electrón, el cual pasa a través de una cadena transportadora de
electrones.
-
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
La cadena transportadora de electrones son una serie de moléculas que
facilitan el movimiento de electrones dentro de la membrana,
permitiendo que estos liberen energía, lo que finalmente da como
resulta la formación de ATP y NADPH
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
Tipos de Fotosistemas
• Fotosistema I: se ubica en la membrana de los tilacoides, se compone
de clorofila a y absorbe particulas de luz de 700nm (P700)
• Fotosistema II: se ubica en la membrana de los tilacoides, se compone
de clorofila b y absorbe partículas de luz de 680 nm (P680)
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
•Fase Oscura: también conocida como fase biosintética; ocurre
tanto de día como de noche ya que no depende de la energía
lumínica. Se lleva a cabo en el estroma del cloroplasto.
El ATP y NAPDH generado en la fase clara es utilizado por
enzimas para sintetizar glucosa a partir la incorporación de CO2
en compuestos orgánicos.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
Ciclo del Calvin-Benson (C3)
Las reacciones que involucran la formación de glucosa se
organizan de forma cíclica en el llamado ciclo de Calvin-Benson o
C3. En esta etapa intervienen una serie de enzimas que se
encuentran
en
el
estroma.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
Para que el ciclo de Calvin ocurra, se requiere de tres
productos básicos:
 Dióxido de Carbono: absorbido por la planta a través de
los estomas, que actúa como fuente de carbono.
ATP y NADPH: obtenidos de la fase clara (fotoquímica)
Ribulosa bifosfato (RuBP): azúcar capaz de captar
energía y fijar el CO2. Esta reacción está catalizada por la
enzima RuBisCO.
Un ciclo de Calvin completo describe la fijación de una sola
molécula de CO2. Sin embargo, para realizar la síntesis de
glucosa (C6H12O6), se requiere de 6 CO2, lo que significa seis
veces el ciclo. Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
Este ciclo se divide en tres etapas:
• Carboxilación: la ribulosa bifosfato inicial que contiene 5C se
combina con una molécula de CO2 para formar un compuesto
inestable de 6C. Este nuevo compuesto reacciona con una molécula
de agua para formar dos moléculas con 3C cada una, llamada ácido
fosfoglicérico (APG) (6CO2 x 2 APG = 12 APG)
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
• Reducción:
utilizando el ATP y el NADPH generado en la fase
clara, más acción de una enzima, el APG se reduce en una
molécula de gliceraldehído-3-fosfato o PGAL (12 PGAL)
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Etapas de la fotosíntesis
• Regeneración:
utilizando ATP, las moléculas de PGAL que no
salen del ciclo para generar glucosa regeneran las moléculas de
Ribulosa Bifosfato que se utilizaron al comienzo del ciclo.
Autor: Gerald Alarcón Pereira
Fotosíntesis
Fotós: luz; sýnthesis: síntesis, composición
Autor: Gerald Alarcón Pereira