Metabolismo de carbohidratos I: EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS. Dra. Roxana Mabel Ordóñez Cátedra de Fitoquímica

Transcripción

1 Metabolismo de carbohidratos I: EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS Dra. Roxana Mabel Ordóñez Cátedra de Fitoquímica

2 FOTOSINTESIS? FOTO Gr. Foos = LUZ SINTESIS Gr. Synthesis = COMPONER, JUNTAR Organismos que la llevan a cabo PROCARIOTAS EUCARIOTAS

3 La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin embargo, la reacción general se puede resumir de esta manera: enzimas 6 CO H 2 O + energía de luz C 6 H 12 O O 2 clorofila Fotosíntesis oxigénica (plantas, algas, cianobacterias) enzimas CO H 2 S + energía de luz C 6 H 12 O S + H 2 O clorofila Fotosíntesis anoxigénica (bacterias verdes o púrpuras del azufre)

4 IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS EN EL CONTEXTO ECOLÓGICO Un auto recorre en promedio Km.año -1 y produce 4 Ton CO 2. año -1, 1/4 ha (2500 m 2 ) de Eucalyptus fija 4 Ton CO 2. año -1 por el proceso de FOTOSÍNTESIS

5 FOTOSINTESIS SINTESIS EN PRESENCIA DE LUZ o reacciones tilacoidales ABSORCION DE LA LUZ CONVERSION DE ENERGIA REACCIONES DE FIJACIÓN DEL C TRANSFERENCIA ELECTRONICA: sistema de óxido-reducción. MULTIPLES PASOS ENZIMATICOS (CO 2 -- H 2 O CARBOHIDRATOS

6 FASE CLARA O LUMINICA FASE OSCURA REACCIONES LUMINICAS O DEPENDIENTES DE LUZ TILACOIDES REACCIONES DE ASIMILACION O FIJACION DEL CARBONO ESTROMA

7 Células del mesófilo de hojas

8 LA LUZ Y LOS PIGMENTOS 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.). Para sintetizar alimento, se usan únicamente las ondas de luz.

9 Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de energía. 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.

10 Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores constituyen el espectro visible.

11 Los colores del espectro que el pigmento clorofila absorbe mejor son el violeta, el azul y el rojo. Por qué la clorofila es verde?

12 CLOROFILA Pigmentos fotosintéticos 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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14 Carotenoides

15 Espectro de absorción de algunos pigmentos fotosintéticos

16 CLOROPLASTOS

17 Captación de la luz: sistemas pigmentarios o PS

18 Chl luz Chl* Reemitir un fotón (fluorescencia) Emisión de calor Transferencia de excitación o excitónica Reacción química redox (fotoquímica) Centro de reacción Chl Chl A hυ Chl* A Chl + A - Absorción y emisión de luz por la clorofila

19 COMPLEJO ANTENA

20 Fases de la fotosíntesis

21 PSII

22 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 pigmentos llegan a un nivel de energía más bajo, liberan energía.

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24 PSI

25 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 electrones 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.

26 Transporte de electrones

27 Formación de ATP-NADPH

28 Reacciones lumínicas y del carbono de la fotosíntesis

29 CICLO DE REDUCCION DEL CARBONO - CICLO DE CALVIN

30 RIBULOSA BIFOSFATO CARBOXILASA / OXIGENASA - - espinaca Sitios activos (amarillo) (8) Subunidad pequeña (8) 250 mg/l en el estroma 4mM de sitios activos M Vista superior Subunidad grande (8)

31 Vista lateral

32 RIBULOSA BIFOSFATO CARBOXILASA / OXIGENASA Ribulosa 1,5 bifosfato Rhodospirillum rubrum Mg 2+ -Lis, carboxilad a Subunidades similares a las grandes de plantas (2)

33 Activación de la Rubisco

34 Carboxilación de la ribulosa-1,5-bifosfato por la Rubisco

35 Síntesis de sacarosa y almidón

36 ENZIMAS REGULADAS POR LUZ Rubisco Fructosa 1,6-bifosfatasa Ribulosa 5-fosfato quinasa Sedoheptulosa 1,7-bifosfatasa NADP: Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa

37 Efectores de la Rubisco

38 FOTORRESPIRACION Ciclo C2 fotosintético oxidativo

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41 Plantas C3 Trigo Arroz Limonero s Yerba mate Soja Tabaco

42 Caña de azúca Plantas C4 Maiz Amaranto Sorgo Pasto elefante

43 Monocotiledónea C4 Saccharum officinaurm Monocotiledónea C3 Poa sp. Dicotiledónea C4 Flaveira australasica

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45 Fotosíntesis C4

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48 NADP enzima malico

49 NAD enzima malico

50 PEP-CK

51 Fotosíntesis CAM - Metabolismo ácido de las Crasuláceas

52 Plantas CAM

53 Asimilación de CO2, evaporación y conductancia estomática en el cactus Opuntia ficus-indica (CAM)

54 Regulación diurna de la fosfoenol piruvato carboxilasa PEP (CAM)

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56 Conversión de energía solar a carbohidratos en la hoja