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El Proceso de la
Fotosíntesis
Guizar Agredano Oscar
Hernández Mejía Diana
Martínez Herrera Arlette
Mendivil Pindter Diego
Rodríguez Durán Alejandra
La Fotosíntesis
Es un proceso anabólico en donde los organismos
auótrofos utilizan para su desarrollo, metabolismo,
crecimiento y reproducción a la energía del sol o
lumínica y la transforman en energía química, al
igual que la materia inorgánica en materia
orgánica.
2 tipos de fotosíntesis
La fotosíntesis oxígenica o fotolitótrofa
(Plantas, algas y cianobacterias)
6 CO2 + 6 H2O + 686 kcal/mol -> C6H12O6 + 6 O2
Productos
-Energía de la luz del sol
- dióxido de carbono (sustrato a reducir)
- agua (dador de electrones que se oxida)
Reactivos
- Fabrican glúcidos
-liberar oxigeno a la atmosfera o hidrosfera
- ATP y NADHP
La fotosíntesis anoxígenica o foto-organótrofa
(bacterias como la bacterias purpúreas del azufre y la bacterias
verdes del azufre)
2H2S + CO2 ---> [CH2O] + H2O + 2 S
Productos
- energía de la luz del sol
- dióxido de carbono (su sustrato a reducir)
- sulfuro de hidrógeno (en lugar del agua,
como dador de electrones que se oxida )
Reactivos
- fabrican glúcidos
- se libera azufre a el medio acuoso donde
habitan o se aloja en el interior de la bacteria.
- H2 O
materia
La energía
luminosa
390 nm y 770 nm
partícula
La energía de un fotón es inversamente proporcional a su longitud de
onda. Las longitudes de onda largas tienen menos energía (fotones)
que las de longitudes de onda cortas.
Un pigmento que absorbe la luz, absorbe
unelectrón de esa molécula y el electrón se
desplaza de su posición inicial respecto al
núcleo a una distancia diferente que
proporciona la energía del fotón que absorbió,
toma un estado de exitación. Para que se
realice la fotosíntesis es necesario que la
energía de los electrones excitados de varios
pigmentos se transfiera a un pigmento antena
(colector de energía) a un centro de reacción.
En la fotosíntesis hay dos centros de reacción el
del fotsistema I y el del fotosistema II.
Pigmentos
Los pigmentos son sustancias que absorben luz, transmitiendo o reflejando
las longitudes de onda que no absorben.
Cuando un pigmento absorbe un fotón o cuanto de luz, un electrón de la
molécula de pigmento es lanzado a un nivel energético más alto; se dice
entonces que está excitado. Este estado de excitación puede mantenerse sólo
por períodos muy cortos de tiempo.
Cuando la mol esta en esas condiciones puede tomar 3 rutas
-
Clorofila
•
•
•
•
•
La clorofila son compuestos de tipo etrapirrol, constan de cuatro anillos
de pirrol unidos por medio de puentes de metilo (--CH=) lo que
constituye una porfirina. En el centro se halla un átomo metálico que es
el magnesio.
Se encuentra junto con todos los pigmentos en la membrana tilacoidal
Absorbe la luz en el espectro violeta, azul y rojo. Puesto que transmite y
refleja la luz verde, su aspecto es verde. Es pigmento que hace que las
hojas sean verdes,
En los eucariotas fotosintéticos, la clorofila es el pigmento implicado
directamente en la transformación de la energía de la luz en energía
química.
Existen varios tipos de corofilas, las principaes: la clorofila a (principal
encargada del proceso de fotosíntesis) y la clorofila b (pigmento
accesorio)
Pigmentos Accesorios
Los pigmentos accesorios absorben energía que la clorofila es
incapaz de absorber, lo
pigmentos accesorios incluyen
•
•
•
clorofila b (en algas y protistas las clorofilas c,d y e) absorbe en el
azul, en el rojo y anaranjado del espectro (con longitudes de
ondas largas y baja energía ).
Xantofila (amarilla)
Caroteno -> Beta caroteno (anaranjado) Los carotenoides
absorben la longitud de onda azul y un poco en el verde
Los pigmentos accesorios ayudan a la clorofila a realizar el proceso
de absorción de la luz visible
Bacterioclorofila
•
•
•
•
También son conocidas como P870
Pigmentos fotosintéticos que se encuentran bacterias fototrofas
anoxigénadas
Están relacionadas con las clorofilas.
Usan longitudes de onda de luz que no son absorbidas por las plantas.
Cada pigmento da el nombre a las bacterias.
Bacterioclorofila a, Bacteria púrpura,
Bacterioclorofila b Bacteria púrpura
Bacterioclorofila c Bacteria verde del azufre
Bacterioclorofila d Bacteria verde del azufre
Bacterioclorofila e, Bacteria verde del azufre
Bacterioclorofila g Heliobacteria.
Hojas
-
-
Órgano vegetativo de las plantas vasculares especializadas para
la fotosíntesis. Son estructuras laminares o aciculares que
contienen sobre todo tejido fotosintetizador, situado siempre al
alcance de la luz. En las hojas se produce la mayor parte de la
transpiración,
La fotosíntesis se produce principalmente en las hojas de las
plantas, ya que estas son ricas en cloroplastos, aunque en menor
proporción puede producirse en los tallos,
Estomas: Están ubicadas en la hojas o en partes verdes de la planta,
formadas por células
oclusivas, que pueden agrandar o cerrar la abertura y que permiten,
de este modo, regular
la entrada o salida de agua y gases, como el oxígeno y dióxido de
carbono.
Celulas Vegetales
•
membranas externa: contiene porinas y delimita al cloroplasto
•
membrana interna: hecha a base de proteínas específicas para el
transporte, delimita al cloroplasto
•
espacio intermembranal separaa la membrana interior y exterior,
composición simlar al glisol
•
estroma son cavidades situada entre la membrana interna y las granas,
donde se encuentran ribosomas, enzimas, varias copias de ADN, varios
tipos de ARN, gránulos de almidón y gotas de lípidos. En este espacio
tiene lugar el Ciclo de Kalvin de la fotosíntesis.
•
membrana tilacoidal formada por grasos poliinsaturados, se encuentra
altamente plegada formando sacos aplanados interconectados llamados
tilacoides, que se apilan y la agrupación de éstos se denomina grana.
En ella se encuentran los fotosistemas que contienen sustancias como
los pigmentos fotosintéticos y la enzimas ATP-sintetaza.
Etapas de la fotosíntesis
El proceso de fotosíntesis se divide en 2 etapas:
Etapa fotodependiete
•
•
•
•
•
Ocurre sólo en presencia de luz
Consiste en la transformación de la energía lumínica en energía
química (bajo la forma de moléculas de ATP) y en la obtención de
un agente reductor de alta energía (la coenzima reducida NADPH)
Se produce principalmente en las hojas de las plantas, aunque en
menor proporción puede producirse en los tallos, está etapa
Se da en los cloroplastos, específicamente en las tilacoides, estos
tienen pigmentos que son moléculas capaces de "capturar" ciertas
cantidades de energía lumínica y los fotosistemas.
Se divide en 2 tipos de fosforilación, la cicla y la aciclica
Para hacer más eficiente
la absorción se utilizan
Fotosistemas
Un fotosistema constan de un pigmento principal como la clorofila a o
b y diferentes pigmentos accesorios
La clorofila y otras
molécules están empaquetadas en los tilacoides en unidades
llamadas fotosistemas; cada unidad contiene unas 300
moléculas de pigmentos, que sirven como antenas recolectoras
de luz.
Son 2
Sus partes son
Fosforilación aciclica
• En esta reacción, participan los dos fotosistemas
Comienza cuando las antenas del pigmento P680 atrapan energía
luminosa, haciendo que los fotones inciden sobre el fotosistema II,
excitando y liberando un par electrones del pigmento P680 que pasan al
primer aceptor de electrones (feofitina) después pasa a la molécula
llamada platoquinona, que gracias a el ciclo de oxido-reducción se irán
agregando protones a la membrana tilacoidal, una vez que los protones
atravesaron la membrana la plastoquinona cede al citocromo b6f que
servirá de pasó de electrones hacía la plastocianina que es el donador
primario hacía el Fotosistema I. Todo estos aceptores son conocido
como cadena transportadora de electrones .
Simultáneamente, en el fotosistema II se produce
la ruptura de una molécula de agua, proceso,
llamado fotooxidación del agua o fotolisis, el cual
libera electrones, que son capturados por el
fotosistema II(la molécula de agua se divide en
2H+ + 2e- + 1/2O2) estos iones O-2 se combinan
para formar O2 que se libera a la atmósfera a
través de los estomas.
•
.
.
•
La energía lumínica actúa sobre el pigmento P700 del
Fotosistema I, haciendo que un electrón se existe, pasando a el
aceptor A0 y este a su vez seda a la molécula ferredoxina donde
transporta a la coenzima NADP. La reducción de la coenzima se
da cuando se liberan protones de la molécula de agua
combinando el NADP+ con un H+ para formar NADPH. Durante
esta etapa se realiza la síntesis de de ATP, la enzima ATP
sintetasa libera el gradiente electroquímico que se produce
dentro del tilacoide y utiliza la energía de este gradiente para
adicionar un grupo fosfato al ADP produciendo ATP , pero está
ATP es insuficiente, por lo tanto en la fosforilación ciclica se
busca compensar esta falta de ATP.
Fosforilación ciclica
•
•
•
•
En esta etapa se busca compensar la baja producción de ATP
de la fosforilación aciclicaesto
La fase luminosa cíclica, es la más sencilla ya que solo interviene
el fotosistema I
Se genera un mecanismo cíclico, ya que los electrones excitados
de la molécula P700 del Centro de Reacción vuelven a su origen
Está fase se da al mismo tiempo que la fase aciclica.
Los fotones inciden sobre el fotosistema I, esto
hace que la clorofila P700 libere electrones que
son transportados por la enzima ATP sintetasa,
a través de una canal ubicado en el interior de
la membrana tilacoidal a la ferredoxina (aceptor)
la cual cede a un citocromo b6 (aceptor) y éste
a la plastoquinona (aceptor), que capta dos
protones y pasa a una plastoquinona
reducida (PQH2) la cual cede los dos electrones
al citocromo f e introduce de nuevo al sistema.
Etapa independiente de la luz o Biosintetica
•
•
•
•
La Fase Biosintetica o Ciclo de Calvin busca reducir el carbono y
sintetizar glúcidos sencillos.
Las moléculas NADPH y los ATP (obtenidas de la fase anteior) son
básicas para el proceso
Se da independientemente de si hay luz o no.
Esta etapa comienza con la obtención de carbono por medio del
•
•
CO2 que toman de la atmosfera o de la hidrosfera, este CO2 es
absorbido por medio de las células especializadas, las estomas
(hojas y tallos verdes)
La fuente de nitrógeno son los nitratos y nitritos, y como fuente de
azufre, los sulfatos.
Se produce mediante un proceso de carácter cíclico en el que se
pueden distinguir varios pasos o fases.
.
- El dióxido de carbono se une a la RuDP, donde se rompe un núcleo atómico, mediante
el bombardeo de neutrones, para liberar energía inmediatamente en moléculas de
ácido fosfoglicérico (PGAc). Esta reacción está catalizada por una enzima
específica, la RuDP carboxilasa oxigenasa (RuBisCO).
CO2 + RuDP ---> 2 PGAc
- El ácido fosfoglicérico (PGAc) debe reducirse, pero para ello el PGAc debe
previamente activarse, lo que consigue añadiendo otro grupo fosfato a su molécula
mediante una fosforilación que requiere el empleo de ATP (procedente de la fase
luminosa) y en la que se obtiene ácido difosfoglicérico (DPGAc):
2 PGAc + 2 ATP ---> 2 DPGAC + 2 ADP
- Una vez activado, el ácido está en condiciones de reducirse a aldehído, en este caso a
fosfogliceraldehido (PGAl). En esta reducción, se consume NADPH (procedente
de la etapa luminosa), y se pierde el fosfato adicional
2 DPGAc + 2 NADPH ---> 2 PGAl + 2 NADP+ + 2 Pi
- El PGAl es ya un glúcido sencillo. Está moléculas puede convertirse su isómero, el
fosfato de dihidroxiacetona (PDHA),
.
Las triosas-fosfato que se forman después de la reducción y no se
emplean en la regeneración de la RuDP (PGAl y PDHA), se
exportan al citosol, mediante un transportador de la membrana
de cloroplasto que los intercambia con Pi, el cual se emplea en
el cloroplasto, principalmente para la obtención de ATP en las
reacciones lumínicas de los tilacoides. Las triosas-fosfato en el
citosol dan lugar a la síntesis de sacarosa, a través de una serie
de reacciones en las que se forman fosfatos de fructosa y de
glucosa, y UDP-glucosa; el proceso culmina al unirse la
fructosa-fosfato y la UDP-glucosa para dar sacarosa-fosfato,
cuya hidrólisis da Pi y sacarosa.
6 RuDP + 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + 18 ATP -> 6 RuDP + Glucosa +
12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + H2O
C3
•
•
•
Compuesto de tres Carbonos (gliceraldehído fosfato)
Fijación del Carbono por medio del Ciclo de Calvin
Con la enzima RuBP carboxilasa que combina una
molécula de dióxido de carbono con la ribulosa difosfato
C4
•
La enzima PEPC une primero el dióxido de carbono al PEP
para formar un compuesto de cuatro carbonos
(ácido málico u ácido aspartico).
• Luego de una serie de reacciones químicas el ácido es
transportado a espacios internos dentro de la hoja y
finalmente se libera CO2 que ingresa en el ciclo de Calvin.
• La unión del dióxido de carbono al PEP es catalizada por
• la enzima PEP carboxilasa.
.
PLANTAS CAM
(Crassulacean Acidic Metabolism plants)
Es característico de ésta ruta formar ácidos orgánicos, en especial ácido
málico, durante el periodo oscuro, en las hojas o en las demás
partes verdes del vástago de algunas especies vegetales suculentas o
semi-suculentas como Bryophyllum, Kalanchoe, Sedum, Kleinia,
Crassula, Opuntia. La variación diurna del contenido de ácidos fue
descubierta en representantes de las crasuláceas de ahí su nombre.
La carboxilación reductiva en la que se basa esta definida por la
alta disponibilidad de CO2 en la oscuridad. Durante el día, en la
luz, ocurre un desdoblamiento rápido en el que se libera CO2 el
cual entrara directamente al proceso fotosintético.
.
• Nopal
Pertenece al grupo de las plantas
CAM, sus estomas son abiertas en la
noche para evitar transpirar tanto,
como pasaría en el días por la gran
cantidad de calor que hay. Esta
planta convierte el oxido de carbono
que captura en acido málico,
despuès con los estomas cerrados
convierte este ácido málico en
azúcares.
• Maíz
El maíz pertenece a las plantas C4,
por lo tanto habré sus estomas en el
día para absorver el dioxido de
carbono de la atmosfera, para que
pueda llevar a cabo sus prosesos
fotosínteticos.
Molécula de H2O
- Los organismos fotosintéticos necesitan del agua disponible en su medio
para poder realizar su metabolismo.
- La función de la molécula de agua es suministra electrones para las
reacciones redox, es decir el agua interviene como fuente de electrones.
- El agua se rompe por efecto de la luz, dando lugar a oxígeno y a
hidrógenos, el oxigeno es liberado,
mientras que en la fase oscura el hidrogeno se suma al dióxido de carbono
gaseoso (CO2) presente en
el aire, dando como resultado la producción de compuestos
orgánicos, principalmente carbohidratos.
- La molécula de agua es un agente reductor muy débil, sus
electrones deben ser energetizados por los fotones de la luz
solar.
- La energetización de los electrones del agua se realiza
gracias a la clorofila.
- También constituye el medio necesario para que se puedan
disolver los elementos químicos del suelo que la plantas
deben utilizar para construir sus tejidos.
Carbono
-
El carbono (CO2) constituye el material que las plantas utilizan para
sintetizar hidratos de carbono.
-
Penetra en las hojas a través de los estomas, es procesado durante la
etapa independiente de luz, este carbono se encuentra en la atmosfera y
en los océanos ,también, puede proceder del bicarbonato disuelto en el
agua del suelo que la plantas absorben mediante sus raíces. aunque, en
una proporción muy pequeña
-
La fotosíntesis constituye uno de los procesos biológicos que integra el
ciclo del carbono, en el que también se integra el bioquímico, que
controla las transferencias de CO2 entre la biosfera y otros subsistemas.
-
El CO2 es el gas que está en la atmósfera en una concentración de más
del 0,03% y cada año aproximadamente un 5% de estas reservas de
CO2, se consumen en el proceso de la fotosíntesis
Oxígeno
• Durante la etapa ciclica luminica en el fotosistema II se produce un
proceso llamado fotolisis
• la ruptura de una molécula de agua, debido a la acción directa de la
luz solar, libera electrones, (la molécula de agua se divide en 2H+ +
2e- + 1/2O2)
•El pigmento P680 fotoionizado hace que la molécula de H20 se
rompa libernado O2 que es liberado hacia la atmósfera
Productos y reactivos de la fotosíntesis
•
Fotosíntesis oxigénica
:6 CO2 + 6 H2O + 686 kcal/mol --> C6H12O6 + 6 O2
Los reactivos son:
energía de la luz del sol (activa los fotosistemas)
- dióxido de carbono (sustrato a reducir)
agua (dador de electrones que se oxida)
Además de otros productos iniciales como las
sales minerales
- Los productos son:
O2 (que se libera a la atmosfera)- Glucosa (C6H12O6)
Además de Sacarosas, Almidónes, Celulosas
- ATP (producto de un ADP + P)
- NADPH (producto de un NDPH + H+)
• En el caso de la fotosíntesis anoxigénica l2H2S + CO2 ----> [CH2O] +
H2O + 2
Los reactivos son:
-
CO2 (sustrato a reducir)
energía de la luz del sol
sulfuro de hidrógeno (dador de electrones que se oxida)
-
Los productos son:
glúcidos
Azufre
agua
ATP
Factores que influyen en la fotosíntesis
•
Los organismos autótrofos fotosintéticos cuentan varios estructuras que
tras una serie de pasos logran realizar la fotosíntesis pero además de este
conjunto de herramientas, el proceso es afectado por varios factores
tanto ambientales como internos.
Factores ambientales
• Concentración de dióxido de carbono(CO2):
La actividad fotosintética crece al aumentar
la cantidad de CO2, hasta llegar a un límite a
partir del cual el rendimiento se estabiliza.
•
Concentración de oxígeno: La presencia
de oxígeno disminuye la cantidad de una
enzima imprescindible para fijar el CO2 (Rebisco)
•
Tiempo de iluminación: También conocido
como fotoperiodo; la luz, su duración y periodicidad,
tiene una gran influencia sobre la germinación y la
duración del crecimiento vegetativo.
•
Intensidad luminosa: Sólo la radiación cuya longitud
de onda oscila entre 400 y 700 nm tiene el nivel
de energía para estimular a la clorofila
• Temperatura: Las reacciones enzimáticas son
dependientes de la temperatura.
.
• Humedad: provoca el cierre de los
estomas lo que reduce significativamente
la entrada de CO2, y aumenta la temperatura
interna
•
Minerales: La planta depende directamente
de los nutrientes que contenga el suelo
donde se encuentra y del PH.
• El ser humano: El transporte,
la industria, la deforestación,
la agricultura y otras actividades
humanas, están provocando un
aumento de la concentración atmosférica
de CO2, lo cual podría conducir, a cambios
regionales o globales
Factores extra: Existen otros factores
que intervienen en el proceso de la
fotosíntesis para perjudicarla o beneficiarla.
Los organismos parasitarios son un ejemplo de
organismos que afectan la fotosíntesis. La simbiosis es
beneficiosa para los fotoautotrofos
.
Factores Internos
•
La cantidad de células fotosintetizadotas: Cuando una planta
tiene mas hojas o tejido superficial verde, el número de
cromoplastos que posea y la naturaleza de estos (clorofila y
pigmentos accesorios) dictara la eficiencia de la captura de
energía necesaria para la fotosíntesis.
•
Estructura de la hoja: El grosor de la cutícula, la epidermis, el
número de estomas y los espacios entre las células del mesófilo
influyen directamente en la difusión del CO2 y O2 y también en la
pérdida de agua.
La fotosíntesis en otoño
•
En el otoño, los días son más cortos y por lo tanto la energía lumínica
(luz) se hace menos intensa, gracias a estos cambios en el ambiente, los
árboles comienzan a prepararse para el invierno, estación en la que no
hay la suficiente luz o agua como para hacer la fotosíntesis.
Árboles caducifolios
En otoño, las células de la capa de escisión empiezan a crecer y forman un
material parecido al
corcho, reduciendo y finalmente cortando el flujo entre la hoja y el árbol. La
glucosa y los
productos de deshecho quedan atrapados en la hoja, y sin agua fresca, la
clorofila empieza a
desaparecer. A medida que se forma el tapón, las células de la capa de
escisión empiezan a
desintegrarse, hasta que sólo quedan unos hilitos que sostienen la hoja. Un
golpe de viento o el
simple efecto de la gravedad se encargarán del resto.Los árboles descansarán
y vivirán con el
alimento que almacenaron durante el verano. La clorofila de las hojas
desaparece y comienza a
notarse otros pigmentos como:
Los colores rojos y lilas provienen de las antocianinas

Los
marrones
provienen del tanino
<-- Los amarillos y los naranjas xantofilas
.
Los árboles perennifolios
En los árboles de follaje persistente solo mueren una parte de
las hojas cada año y
otras, las más jóvenes, permanecen en la planta y se unen a las
nuevas que brotan
cada primavera, de manera que el periodo vital de cada hoja
puede durar varios
años. Sus hojas son especiales, resistentes al frío y a la pérdida
de humedad.
Algunos árboles como los pinos y los abetos, tienen hojas
como agujas. Otros,
como la encina, las tienen anchas y recubiertas de ceras; los
días más fríos y
secos estas hojas se encorvan para reducir la superficie
expuesta. Los árboles
perennifolios continúan realizando la fotosíntesis durante el
invierno, pero las
reacciones son más lentas debido a las bajas temperaturas.
Importancia del proceso
Todos los organismos heterótrofos dependen de las conversiones que se
da en la fotosíntesis y de la materia para su subsistencia.
Son la base de la cadena trófica
Reciclan la materia orgánica, desde que es producida por los autotrofos,
hasta que es utilizada por los consumidores y los descomponedores, en
el Ciclo de la materia y el Flujo de la energía.
Gracias a la fotosíntesis se obtiene el O2 (oxígeno), gas fundamental para
que los heterotrofos consuman mataria organica y la transformen en
energía.
La fotosíntesis ha hecho posible que aparezca la respiración celular que
tienen la gran mayoría de los organismos mediante la cual obtienen el
máximo de energía de los nutrientes.
La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva,
que era anaerobia y reductora.
De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles
fósiles como carbón, petróleo y gas natural, todo esto gracias al ciclo del
carbono.