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INGENIERIA AMBIENTALBIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

FOTOSINTESIS

OSCAR GOMEZ GERALDINE PEREZKELLY QUINTERODENNIS TORRES

¿QUE ES LA FOTOSINTESIS?

Empleo de la energía de la luz solar por las células de las “plantas” para efectuar la biosíntesis de los componentes celulares(1).

Tomado de: http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=133114

PROCESO GLOBAL

La vida en la tierra depende del sol, las plantas y las cianobacterias secuestran por procesos químicos la energía de la luz a través de la fotosíntesis, un proceso conducido por la luz por el cual el dióxido de carbono se fija para generar hidratos de carbono y oxigeno

¿DONDE OCURRE LA FOTOSÍNTESIS?

El aparato sintético de las células eucariotas se halla localizado en los cloroplastos

Al igual que las mitocondrias la membrana externa de los cloroplastos contiene porinas, y por ende, es permeable a los metabolitos de bajo peso molecular.A diferencia de las mitocondrias, los cloroplastos contienen una tercera membrana – la membrana tilacoide- sobre la cual tiene lugar la fotosíntesis, se cree que la membrana tilacoide constituye una única lamina que forma numerosas vesículas pequeñas aplanadas interconectadas, las tilacoides, dispuestas en pilas denominadas granas.

Los espacios dentro de todas las tilacoides constituyen un único compartimiento continuo, el lumen del tilacoide.La membrana tilacoide contiene numerosas proteínas integrales de membrana a la cual esta unidos varios grupos prostéticos importantes y pigmentos que absorben la luz, los cuales el mas notable es la clorofila.

En las bacterias fotosintéticas, extensas invaginaciones de la membrana plasmática forman un conjunto de membranas internas, también denominadas membranas tilacoides, donde tiene lugar la fotosíntesis.

¿…y en las bacterias?

?¡tres de las cuatro etapas de la fotosíntesis se producen solo durante la iluminación!

El proceso fotosintético en las plantas puede dividirse en cuatro etapas.

1• Absorción de luz

2

• Transporte de electrones que conduce a la formación de a partir de , a la reducción de a y a la generación de una fuerza protón-motriz

3• Síntesis de ATP

4• Conversión de en carbohidratos, comúnmente

denominada fijación del carbono

1Absorción de luz

El paso inicial de la fotosíntesis es la absorción de luz por las clorofilas unidas a las proteínas de las membranas tilacoides. Al igual que el componente hemo de los citocromos, las clorofilas consisten en un anillo de porfirina adherido una larga cadena lateral de hidrocarburos. A diferencia de los hemos las clorofilas contienen un ion de central (en lugar de un átomo de fe )

1Absorción de luz

La energía de la luz absorbida se utiliza para eliminar electrones desde un donador poco inclinado a hacerlo (agua, en las plantas verdes) para formar oxigeno.

y luego para transferir los electrones a un aceptor de electrones primario, una quinona designada Q, similar a la CoQ

2Transporte de electrones y generación de una fuerza protón-motriz

Los electrones se mueven desde el aceptor primario de electrones, la quinona, a través de una serie de transportadores de electrones hasta que alcanzan el aceptor final de electrones, por lo general la forma oxidad de Nicotinamida adenina dinucleotido fosfato ()

El transporte de electrones en la membrana tilacoide esta acoplado al movimiento de protones desde la estroma hasta el lumen den tilacoide, formando un gradiente de pH a través de la membrana ( ) . Este proceso es análogo a la generación de una fuerza protón-motriz a través de la membrana mitocondrial interna durante el transporte de electrones.

2Transporte de electrones y generación de una fuerza protón-motriz

¡Encuentre el error !

3Síntesis de ATP

Los protones se mueven en contra de su gradiente de concentración desde el lumen del tilacoide hacia la estroma a través del complejo (ATP sintasa), el cual acopla el movimiento de protones a la síntesis de ATP a partir de ADP y . El mecanismo por el cual el de cloroplasto utiliza el fuerza protón-motriz para sintetizar ATP es idéntico al utilizado por la ATP sintasa en la membrana mitocondrial interna y en la membrana plasmática bacteriana

REACCIONES OSCURAS DE LA FOTOSINTESIS

.

4Fijación del carbono

El ATP y el generados por la segunda y la tercera etapa de la fotosíntesis proporcionan la energía y los electrones para impulsar la síntesis de polímeros de azucares de seis carbonos a partir de y

6𝐶𝑂2+18 𝐴𝑇𝑃4−+12𝑁𝐴𝐷𝑃𝐻 +12𝐻 2𝑂→𝐶6𝐻12𝑂6+18 𝐴𝐷𝑃3−+𝑃 𝑖

2−+12𝑁𝐴𝐷𝑃+¿+6𝐻+¿ ¿ ¿

4Fijación del carbono

los fotosistemas comprenden un centro de reacción y complejos asociados de recolección de luz.

la absorción de energía luminosa y su conversión en energía química tiene lugar en complejos multiproteicos llamados fotosistemas. Hallados en todos los organismos fotosintéticos, tanto en eucariontes como procariontes

fotosistemas

Centro de reacciónOcurren los pasos

primarios de la fotosíntesis

Complejos de captación de luz

(antenas)

Capturan la energía luminosa y la

transmiten al centro de reacción

Además de la clorofila a las Atenas contienen otros pigmentos que absorben la luz

La clorofila b en las plantas vasculares

Carotenoides tanto en las plantas como en las bacterias fotosintéticas

La síntesis de azucares a partir del es la vía biosintética mas estudiada en las células vegetales, primero se considera la vía exclusiva, conocida como el ciclo de Calvin ( por su descubridor Melvin Calvin), que fija el en componentes de tres carbonos, impulsados por la energía liberada durante la hidrolisis de ATP y la oxidación del NADP

Metabolismo de durante la fotosíntesis

la fijación del se produce en la estroma

de los cloroplastos

Ciclo de Calvin

Ciclo de CalvinLa reacción que realmente fija el en los carbohidratos es catalizada por ribulosa 1,5-bifosfato carboxilasa ( a menudo llamada rubisco) localizada en el espacio estromal del cloroplasto. Esta enzima añade al azúcar de 5 carbonos ribulosa 1,5 bifosfato para formar dos moléculas de 3- fosfoglicerato

Rubisco

La rubisco es una enzima grande (compuesta de ocho subunidades grandes idénticas y ocho subunidades pequeñas idénticas. Una subunidad esta codificada en el DNA del cloroplasto; las otras en el DNA nuclear. Dado que la velocidad catalítica de la rubisco es bastante lenta, se necesitan muchas copias de la enzima para fijar suficiente

Tomado de :http://5e.plantphys.net/article.php?id=78

Ciclo de CalvinEl destino del 3-fosfoglicerato formado por la rubisco es complejo

3-fosfoglicerato

Almidón o sacarosa Regenerar ribulosa 1,5 bifosfato

Se necesitan al menos 9 enzimas para

regenerar ribulosa 1,5 fosfato a partir de 3-

fosfoglicerato

Ciclo de Calvin

Ciclo de Calvin

Ciclo de CalvinOcurre en el

citosol

La fotosíntesis siempre esta acompañada por la fotorrespiración, un proceso que ocurre en presencia de luz, consume oxigeno y convierte a la ribulosa 1,5 bifosfato en parte a .

La fotorrespiración es derrochadora para la economía energética de la planta: consume ATP, oxigeno, y genera .

En un medio ambiente cálido y seco, las plantas deben mantener cerrados los poros (estomas) de intercambio de gases en sus hojas gran parte del tiempo para evitar la perdida excesiva de humedad.

Estomas

Si se cierran los estomas, los niveles de dióxido de carbono dentro de la hoja decaerán.

En estas condiciones la velocidad de fotosíntesis disminuye y la fotorrespiración se favorece ampliamente

El maíz la caña de azúcar, la grama y otras plantas que pueden crecer en climas cálidos y secos han desarrollado una forma de evitar este problema utilizando una vía de dos pasos para la fijación de .En la cual un paso de fijación del precede al ciclo de Calvin

La sacarosa es transportada desde las hojas a través del floema a todos los tejidos vegetales

Biotecnología en la

fotosíntesis..

.

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BIBLIOGRAFIA

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