Introducción La fotosíntesis es un proceso anabólico.
Las plantas realizan fotosíntesis cuando hay suficiente luz, de lo contrario consumen oxígeno del exterior llevando a cabo respiración celular. La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos, mientras la respiración celular ocurre en la mitocondria.
Reacción de fotosíntesis
La naturaleza de la Luz La luz blanca se descompone en diferentes colores (color = longitud de onda) cuando pasa por un prisma. La longitud de onda se define como la distancia de pico a pico (o de valle a valle). La energía es inversamente proporcional a la longitud de onda: longitudes de onda larga tienen menor energía que las cortas.
La distribución de los colores en el espectro esta determinado por la longitud de onda de cada uno de ellos. La luz visible es una pequeña parte del espectro electromagnético. Cuanto más larga la longitud de onda de la luz visible tanto más rojo el color. Asimismo las longitudes de onda corta están en la zona violeta del espectro. Las longitudes de onda mas largas que las del rojo se denominan infrarrojas, y aquellas mas cortas que el violeta, ultravioletas.
La luz tiene una naturaleza dual: se comporta como onda y partícula. El efecto fotoeléctrico demuestra el comportamiento de la luz como partícula. Albert Einstein desarrolló en 1905 la teoría de que la luz estaba compuesta de unas partículas denominadas fotones, cuya energía era inversamente proporcional a la longitud de onda de la luz. La Luz por lo tanto tiene propiedades explicables tanto por el modelo ondulatorio como por el corpuscular.
Fotosistemas Los fotosistemas 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.
Clorofila y Pigmentos accesorios
La clorofila es el pigmento verde común a todas las células fotosintéticas, absorbe todas las longitudes de onda del espectro visible, excepto las de la percepción global del verde, detectado por nuestros ojos.
La clorofila es una molécula compleja que posee un átomo de magnesio en el centro, mantenido por un anillo de porfirinas. Los pigmentos accesorios que incluyen a la clorofila b (también c, d, y e en algas y protistas) y los carotenoides, como el beta caroteno y las xantofilas (carotenoide de color amarillo), absorben la energía no absorbida por la clorofila. Molecular model of chlorophyll. The above image is from http://www.nyu.edu:80/pages/mathmol/library/photo.
Cromoplasto.
ESTRUCTURA DEL CLOROPLASTO
El tilacoide es la unidad estructural de la fotosíntesis. Procariontes y eucariontes poseen estos sacos/vesículas aplanados en cuyo interior se encuentran los productos químicos que intervienen en la fotosíntesis. Solo los eucariotas poseen cloroplastos (ver el siguiente esquema) con una membrana que los rodea. Modificada de: http://www.whfreeman.com/life/update/.
¿Recuerdas como está compuesto el clorplasto?
Los pigmentos presentes en los tilacoides de los cloroplastos se encuentran organizados en fotosistemas
Fotosíntesis Sub Etapas
Etapas de la fotosíntesis La fotosíntesis es un proceso que se desarrolla en dos etapas:1A. es un proceso dependiente de la luz (etapa clara), requiere de energía de la luz para fabricar moléculas portadoras de energía a usarse en la segunda etapa.
2A. En la etapa independiente de la luz (etapa oscura) los productos de la primera etapa son utilizados para formar los enlaces C-C de los carbohidratos. Las reacciones de la etapa oscura usualmente ocurren en la oscuridad si los transportadores de energía provenientes de la etapa clara están presentes. La etapa clara ocurre en la grana y la oscura en el estroma de los cloroplastos
Fase Luminosa En la etapa clara la luz que "golpea" a la clorofila 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.
Mientras la luz llega a los fotosistemas, se mantiene un flujo de electrones desde el agua al fotosistema II, de éste al fotosistema I, hasta llegar el NADP+ que los recoge; ésta pequeña corriente eléctrica es la que mantiene el ciclo de la vida.
Transporte de electrones El flujo cíclico de electrones tiene lugar en algunos eucariotes y bacterias fotosintéticas primitivas. No se produce NADPH , sino ATP solamente. Esto puede ocurrir cuando las células pueden requerir un suministro de ATP adicional, o cuando no se encuentre presente NADP+ para ser reducido a NADPH. En el fotosistema II, el bombeo de iones H+ dentro del tilacoide crea un gradiente electroquímico que culmina con la síntesis de ATP a partir de ADP +Pi.
Las reacciones de luz ocurren en los tilacoides. Se absorbe luz solar y se convierte en energía química. El agua se fotodescompone liberando oxígeno O2 y se sintetizan ATP y NADPH2 .
Fase Oscura En esta fase el anhídrido carbónico de la atmósfera (o del agua en los organismos acuáticos) es capturado y modificado por la adición de hidrógeno para formar carbohidratos. La transformación del anhídrido carbónico en un compuesto orgánico se conoce como fijación del Carbono. La energía para ello proviene de la primera fase de la fotosíntesis. Los sistemas vivientes no pueden utilizar directamente la energía de la luz, pero pueden a través de una complicada serie de reacciones, convertirla en enlaces C-C y, esta energía puede ser luego liberada por la glicólisis y otros procesos metabólicos.
Fase no lumínica : Las reacciones de oscuridad ocurren en el estroma. El CO2 es transformado en carbohidratos usando el ATP y el NADPH2 de los tilacoides.
El Ciclo de calvin (o de los tres carbonos) se desarrolla en estroma de los cloroplastos. El anhídrido carbónico es fijado en la molécula ribulosa 1,5 bifosfato (RuBP). La RuBP tiene 5 carbonos en su molécula. Seis moléculas de anhídrido carbónico entran en el Ciclo de Calvin y, eventualmente, producen una molécula de glucosa.
La energía de la luz causa la eliminación de un electrón de una molécula de P680 que es parte del Fotosistema II, el electrón es transferido a una molécula aceptora (aceptor primario), y pasa luego cuesta abajo al Fotosistema I a través de una cadena transportadora de electrones. La P680 requiere un electrón que es tomado del agua rompiéndola en iones H+ y iones O-2. Estos iones O-2 se combinan para formar O2 que se libera a la atmósfera.
Fosforilación Es el proceso de conversión de la energía del electrón excitado por la luz, en un enlace pirofosfato de una molécula de ADP. Esto ocurre cuando los electrones del agua son excitados por la luz en presencia de P680. La transferencia de energía es similar al transporte quimiosmótico de electrones que ocurre en la mitocondria.
La luz actúa sobre la molécula de P700 del Fotosistema I, produciendo que un electrón sea elevado a un potencial mas alto. Este electrón es aceptado por un aceptor primario (diferente del asociado al Fotosistema II).
Reacciones en el fotosistema I
El electrón pasa nuevamente por una serie de reacciones redox, y finalmente se combina con NADP+ e H+ para formar NADPH, un portador de H necesario en la fase independiente de la luz. Electrón del fotosistema II reemplaza al electrón excitado de la molécula P700.Existe por lo tanto un continuo flujo de electrones desde el agua al NADPH, el cual es usado para la fijación del carbono.
El flujo cíclico de electrones ocurre en algunos eucariotas y en bacterias fotosintéticas. No se produce NADPH, solo ATP. Esto también ocurre cuando la célula requiere ATP adicional, o cuando no hay NADP+ para reducirlo a NADPH. En el Fotosistema II, el "bombeo" de iones H dentro de los tilacoides y la conversión de ADP + P en ATP es motorizado por un gradiente de electrones establecido en la membrana tilacoidea.
Carboxilativa: El CO2 se fija a una molécula de 5C, la ribulosa 1,5 difosfato, formándose un compuesto inestable de 6C, que se divide en dos moléculas de ácido 3 fosfoglicérico PGA Reductiva:El ácido 3 fosfoglicérico se reduce a gliceraldehido 3 fosfato, también conocido como PGAL ,utilizándose ATP Y NADPH. Regenerativa/Sintética: Las moléculas de gliceraldehido 3 fosfato formadas siguen diversas rutas; de cada seis moléculas, cinco se utilizan para regenerar la ribulosa 1,5 difosfato y hacer que el ciclo de calvin pueda seguir, y una será empleada para poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, amoinoácidos… etc; y en general todas las moléculas que necesita la célula. La fosforilación del Co2 se lleva a cabo en tres etapas:
En el ciclo para fijar el CO2, intervienen una serie de enzimas, y la más conocida es la enzima Rubisco (ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa/oxidasa), que puede actuar como carboxilasa o como oxidasa, según la concentración de CO2.
Enlaces | Contenidos Nutrición vegetal, http://www.ediho.es/horticom/tem_aut/nutric.html Dificultades http://platea.pntic.mec.es/~cpalacio/DIFICULTADES.html Fotosíntesis http://www.arrakis.es/~lluengo/fotosintesis.html http://www.eduvinet.de/mallig/bio/Repetito/Bfotsys.html http://www.fortunecity.com/victorian/rodin/667/biologia/importan.html Libro de Botánica On line en Español – Facultad de Ciencias Forestales y Ambientales – Universidad de Los Andes http://www.forest.ula.ve/~rubenhg EL BOSQUE, UN COMPLEJO ECOSISTEMA El ecosistema forestal. Los beneficios del Bosque. El Árbol, el socio ideal. Fotosíntesis: La clave de la Vida. Crecimiento en largo y grosor. Calendario Vegetal . Enseñanza Mapuche Biodiversidad..- http://www.dic.uchile.cl/~bosque/curso/indice.html ASU Photosynthesis Centre, una página de la Universidad de Arizona con enlaces y documentaciónhttp://photoscience.la.asu.edu/photosyn/default.html Un experimento virtual de fotosíntesis http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/education/experiments/virtual.html MIT Hyptertextbook Photosynthesis Chapter, http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/ps/psdir.html Oceans and the Carbon Cycle, http://www.unep.ch/iucc/fs021.html Index to Climate Change Fact Sheets, http://www.unep.ch/iucc/fs-index.html The Chemistry of Photosynthesis (from Internet Chemistry site), http://naio.kcc.hawaii.edu/chemistry/everyday_photosyn.html Fuentes y enlaces
BIBLIOGRAFÍA FOTOSINTESIS – LibroBOTANICAOnLine – FOTOSINTESIS… ACCESORIOS / ESTRUCTURA DEL CLOROPLASTO Y DE LAS MEMBRANAS FOTOSINTETICAS / / FASES DE LA FOTOSINTESIS / REACCIONES DE LUZ/ FOTOSISTEMAS / FOTOFOSFORILACION / EFECTOS DE HERBICIDAS EN EL …www.forest.ula.ve/~rubenhg/fotosintesis • Páginas relacionadas Más páginas de www.forest.ula.ve