Download ¿En qué consiste la fotosíntesis?

Proceso por medio del cual los organismos autótrofos convierten la
energía proveniente del sol en energía química aprovechable.
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En la fotosíntesis se diferencian dos etapas, con dos tipos de reacciones:
Fase luminosa: Se realiza en el tilacoide en ella se producen transferencias
de electrones.
Fase oscura: Se realiza en el estroma. En ella se realiza la fijación de
carbono
FASE LUMINOSA O ETAPA CLARA
Necesita la presencia de luz y tiene lugar en los tilacoides de los cloroplastos.
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La luz golpea a la clorofila que excita a un electrón a un nivel
energético superior. En una serie de reacciones la energía se
convierte (a lo largo de un proceso de transporte de electrones )
en ATP y NADPH. El agua se descompone en el proceso liberando
oxígeno como producto secundario
de la reacción. El ATP y el NADPH
se utilizan para fabricar
los enlaces C-C en la etapa oscura.
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Los fotosístemas son los conjuntos de moléculas de clorofila y
otros pigmentos empaquetados en los tilacoides. En el "corazón"
del fotosistema se encuentra la clorofila que absorbe la luz para
convertirse en una forma "activada". La energía contenida en esta
clorofila activada se utiliza para hacer funcionar la maquinaria
química de la cual depende gran parte de la vida.
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Cada fotosistema esta formado por tres partes, el centro de reacción, la
trampa energética y el sistema de transporte de electrones.
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Centro de Reacción: Existen dos centros de reacción.
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1) El P700 en el fotosistema, constituido por una molècula de clorofila a, que
absorbe mejor la luz de color rojo, con longitud de onda de 700 nm.
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2) El otro centro de reacción, conocido como P680, se encuentra en el
fotosistema II, y su clorofila a, absorbe mejor la luz a 680 nm (un tono mas
anaranjado que el rojo).
 Antenas
colectoras de luz: También
conocidas como trampas energéticas, están
formadas por moléculas de clorofila y otros
pigmentos ubicados cerca de cada centro de
reacción. Cuando la clorofila a del centro de
reacción absorbe suficiente energía un
electrón de dicha molécula se excita y se
escapa de su órbita dando inicio a la
transformación de energía luminosa en
energía química.
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Sistema de transporte de electrones
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El sistema de transporte de electrones de los fotosistemas I y II
utiliza la energía de los electrones fotoactivados pora concentrar
protones en el lumen del tilacoide donde la energía libre se utiliza
para formar ATP.
Reacciones no cíclicas de la fase luminosa: De manera contraria a lo
que podríamos pensar el proceso de captación de luz inicia en el
fotosistema II y continúa en el I.
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Fotosistema II (P680) Las reacciones no cíclicas se inician
cuando la energía de las antenas colectoras del fotosistema II,
logra activar a la clorofila a del centro de reacción y por
consiguiente se libera un electrón que es captado por el
sistema de transporte de electrones. El electrón liberado se
mueve a través de varios acarreadores de electrones, en uno
de los pasos se forma ATP, luego el electrón liberado entra al
fotosistema I.
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Fotosistema I (P7000) Cuando la luz excita la clorofila a del
centro de reacción del fotosistema I, se libera un electrón, que
pasa a varias moléculas acarreadoras de electrones. En el
fotosistema I se utiliza la energía del electrón para la reducción
del NADP+ a NADPH, esta reducción requiere dos electrones
del fotosistema I, y dos protones del estroma.
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FOTOSISTEMA 1 (P7000) Cuando un electrón
del fotosistema I es activado por la luz, pasa a
través de un sistema de transporte de electrones
y regresa (cíclico). En estas reacciones no se
produce NADPH, y la energía del electrón se
utiliza para transportar protones del estroma
hacia el lumen, donde se produce ATP.
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En la fase luminosa de la fotosíntesis se producen ATP y el
NADPH + H+
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Se realiza en el estroma, se utiliza el CO2 tomado del aire, y se
forma la glucosa.
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En esta fase, se va a utilizar la energía química obtenida en la
fase luminosa, en reducir CO2, Nitratos y Sulfatos y asimilar los
bioelementos C, H, y S, con el fin de sintetizar glúcidos,
aminoácidos y otras sustancias.
1) Carboxilación. La enzima 1,5-Ribulosa difosfato carboxilasa (RuBP) cataliza la unión del
CO2 a un compuesto de cinco carbonos, pero es muy inestable y se separa en dos
compuestos de 3 carbonos cada uno.
2) El ATP transfiere un fosfato de alta energía a cada uno de los compuestos de tres carbonos.
El ADP resultante pasa a las reacciones de la fase luminosa para volver a ser fosforilado.
3) Reducción. El NADPH + H+ sustituye el hidrógeno por el fósforo, formando dos moléculas
de gliceraldehído 3 fosfato (G3P). El NADP y los grupos fosfato se reciclan para ser
reutilizados en la fase luminosa.
4) Formación de la glucosa. Existen 3 posibilidades:
A) Las moléculas de tres carbonos e utilizarán para formar ácidos grasos, glicerol o
aminoácidos.
B) Las dos moléculas se unen para dar lugar a un compuesto de seis carbonos (fructosa 1,6
difosfato)
C) La molécula anterior para por una desfosforilación para formar glucosa.
5) Regeneración. En esta parte del ciclo, las moléculas de tres
carbonos que no pasan a la producción de glucosa, se
utilizan de nuevo en la formación de una molécula de cinco
carbonos.
6) Segunda fosforilación. En esta reacción, un ATP cede un
grupo fosfato a una molécula de cinco carbonos y forma la
molécula difosforilada de cinco carbonos (RuBP) , con la
que se inicia el ciclo.
Fotosíntesis del carbono, nitrógeno y azufre.
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Fotosíntesis del carbono: se lleva acabo mediante el ciclo de
Calvin.
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Primera fase se llama de carboxilación Necesita de la
incorporación de CO2 por los cloroplastos para transformarlos en
materia orgánica. Se lleva a cabo en el cloroplasto, la ribulosa 1.5
bifosfato se carboxila para originar dos moléculas de 3
fosfoglicerato.
Esta reacción es catalizada por una enzima ( ribulosa 1.5 bifosfato
carboxilasa-oxigenasa) o mejor conocido como Rubisco.
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La segunda etapa es de reducción en donde el 3 fosfoglicerato se
reduce a gliceraldehído 3 fostato a través de reacciones que
consumen ATP y NADPH.
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La tercera etapa es la de regeneración de la ribulosa 1-5 bifosfato
en una serie de reacciones en las que intervienen azúcaresfosfato de 3 a 7 átomos de carbono, a partir del gliceraldehído 3
fosfato.
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En la fotosíntesis del nitrógeno y el azufre es necesario reducirlos
ya que en el suelo se encuentran en forma de compuestos
oxidados (NO-3 Y CO2-4 ).La reducción fotosintética del
hidrogeno comprende dos etapas: la transformación de nitratos
NO-3 en nitritos NO -2 está catalizada por la enzima
nitratorreductasa, y la de nitritos en amoniaco, por la
nitritoreductasa. A diferencia de otros procesos asimilatorios
fotosintéticos, necesita poder reductor, pero no ATP. El amoniaco
se incorpora en los esqueletos carbonados combinándose con el
ácido alfa cetoglutarato para formar ácido glutámico, mediante una
reacción catalizada por la enzima glutamato deshidrogenasa, el
amoniaco se combina con el ácido glutámico a través de una
reacción catalizada por la enzima glutaminsintetasa y forma
glutamina, la glutamina puede transferir grupos –NH2 mediante
las enzimas transaminasas a otros compuestos para sintetizar los
demás aminoácidos y nucleótidos.
La reducción fotosintética del azufre es un proceso lineal en el que
el sulfato se reduce a sulfito y este a sulfuro de hidrógeno,
requiere poder reductor y ATP. El sulfuro de hidrogeno se puede
incorporar como un grupo tiol a la cisteína.
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El agua, que es una molécula indispensable para la vida, tiene un
papel preponderante en el proceso fotosíntetico.
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Es absorbida por las raíces y es el solvente que transporta las
sales minerales en el interior de la planta.
Durante la fotosíntesis, y en presencia de luz, las
moléculas de agua que se encuentran dentro del
cloroplasto se rompen en electrones, protones y
oxigeno.
 Los electrones del agua son utilizados para
reponer los electrones que se desprenden de la
clorofila durante la fase luminosa.
Los protones sirver para formar un gradiente
quimiosmótico para la formación del ATP. Cada
átomo de oxígeno se une a otro (proveniente de
otra molécula de agua) para formar el oxigeno
molecular que se libera a la atmosfera y
constituye el oxígeno que respiramos.
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