TEMA 05: Fotosíntesis (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Ciencias Ambientales - 1º curso
Asignatura Biologia
Año del apunte 2017
Páginas 3
Fecha de subida 12/06/2017
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Aloma Riera Rodríguez Biología TEMA 5 Y 6: FOTOSÍNTESIS (FASE LUMINOSA Y FASE OSCURA) La fotosíntesis es el proceso que convierte la energía solar en energía química, directa o indirectamente, y nutre a todos los seres vivos. Tiene lugar en plantas, algas, ciertos protistas y algunos procariotas.
Cloroplastos → lugar donde se produce la fotosíntesis en las plantas. Se encuentran principalmente en las células del mesófilo (tejido interior de las hojas). La clorofila se encuentra en las membranas de los tilacoides (sacos conectados en el cloroplasto), que pueden estar apilados en columnas formando granas.
También contienen un fluido denso llamado estroma.
Las hojas de los vegetales son la principal localización de la fotosíntesis, su color verde se debe a la clorofila (el pigmento verde de los cloroplastos). La luz absorbida por la clorofila impulsa la síntesis de moléculas orgánicas en el cloroplasto. La existencia de unos poros microscópicos denominados estomas permite que el CO2 entre en la hoja y salga el O2.
Los cloroplastos escinden el agua en el hidrógeno y oxígeno incorporando los electrones del hidrógeno en moléculas de azúcar, la fotosíntesis es un proceso redox en el que el agua se oxida y el CO2 se reduce.
6CO2+12 H2O+ luz = C6H12O6 +6H2O+6O2 La fotosíntesis consiste en muchas reacciones que suelen dividirse en: fase luminosa y fase oscura. La fase luminosa está impulsada por la energía de la luz y convierte la energía luminosa en energía química (ATP y NADPH + H+). Y la fase oscura no utiliza la luz directamente, sino que utiliza ATP, NADPH + H+ y CO2 para sintetizar azúcares.
Las reacciones de la fase luminosa y la fase oscura dependen de la luz, ya que sin ella ninguna de las dos fases podría llevarse a cabo por su dependencia.
FASE LUMINOSA Luz → forma de energía electromagnética.
La cantidad de energía contenida en un único fotón es inversamente proporcional a la longitud de onda.
Para que un fotón se active en un proceso biológico debe ser absorbido por una molécula receptora y debe tener energía suficiente para realizar el trabajo químico requerido.
Cuando un fotón encuentra una molécula pueden ocurrir 3 cosas: o o o El fotón puede rebotar en una molécula = es reflejado o dispersado.
El fotón puede atravesar la molécula: es transmitido.
El fotón puede ser absorbido por la molécula. La absorción es en único proceso que modifica la molécula.
La clorofila a es el principal pigmento fotosintético, los pigmentos accesorios (como la clorofila b) amplían el espectro útil para la fotosíntesis, otros pigmentos accesorios (carotenoides) absorben también la luz.
Cuando una molécula absorbe un fotón, el fotón desaparece. La molécula adquiere la energía de este y así se eleva desde el nivel fundamental (baja energía) a un estado excitado (alta energía). La diferencia de energía de los dos niveles equivale aproximadamente a la energía del electrón.
El incremento de energía empuja uno de los electrones de la molécula hacia un orbital más alejado del núcleo y en consecuencia el electrón es ahora retenido con menos fuerza por la molécula, lo que hace químicamente más activa. Cuando la molécula vuelve al estado fundamental emite un fotón en forma de fluorescencia que es de menor energía que el fotón captado.
FOTOFOSFORILACIÓN El mecanismo de la fotofosforilación es muy semejante al de la fosforilación oxidativa mitocondrial y se explica también mediante la teoría quimiosmótica. Hay dos posibles rutas para el flujo de electrones: la ruta cíclica y la ruta no cíclica. La ruta no cíclica implica los dos fotosistemas y produce ATP y NADPH.
FOTOFOSFORILACIÓN NO CÍCLICA Es el FSII cuando la molécula especial de clorofila a del centro de reacción (P680) es excitada por la luz, se oxida cediendo sus electrones a un transportador de electrones que a su vez lo cede a otro.
La clorofila P680 queda oxidada y necesita volver a su estado inicial. Los electrones que tiene que recuperar proceden del agua.
Debido al “tirón” del P680 oxidado, la molécula de agua se descompone en electrones que van a parar al FSII, iones H+ que se liberan al espacio tilacoidal y O2 que se desprende. Los fotones del fotosistema II son transferidos a través de una serie de reacciones exergónicas a la cadena de transporte de electrones que están indirectamente acopladas al bombeo de protones a través de la membrana del tilacoide. De esta forma se captura la energía para la síntesis quimiosmótica de ATP. Los electrones acaban finalmente en el FSI.
La molécula de clorofila del FSI se excita en presencia de luz y se oxida, siendo los electrones recogidos por la ferredoxina que acaba reduciendo el NADP+ gracias a la NADP reductasa.
FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA El flujo o transporte de electrones cíclico se produce en algunos organismos cuando hay más NADPH + H+ que NAD+ en el cloroplasto. Se denomina así porque un electrón trasladado en una molécula de clorofila excitada al comienzo se recicla a la misma molécula de clorofila.
El flujo de electrones cíclico utiliza solo el fotosistema I y produce sólo ATP (mediante síntesis quimiosmótica). Proporciona ATP extra para satisfacer la alta demanda del ciclo de Calvin. Los cloroplastos y las mitocondrias generan ATP por quimiosmosis, pero utilizan diferente fuente de energía y la organización espacial es diferente.
FASE OSCURA El ciclo de Calvin tiene lugar en el estroma de los cloroplastos donde se acumulan los productos de la fase lumínica. Se distinguen 3 etapas: fijación del CO2, reducción y regeneración de la ribulosa-1,5-bifosfato.
FIJACIÓN DEL CO2 El CO2 se incorpora al ciclo de Calvin y se una a un azúcar de cinco de carbonos, la ribulosa 1,5 bifosfato (proceso catalizado por la enzima rubisco). El producto de ésta reacción es un compuesto de 6 carbonos muy inestable que inmediatamente forma dos moléculas de tres carbonos (3-fosfoglicerato). Dado que este es un compuesto orgánico supone la fijación del carbono inorgánico del CO2 en compuestos orgánicos.
REDUCCIÓN El 3-fosfoglicerato es un compuesto demasiado oxidado para que pueda participar en la síntesis de monosacáridos y otros compuestos orgánicos, para reducirlo intervienen los productos energéticos sintetizados en la fase luminosa. Se produce glicerlaldehido-3-fosfato que puede participar en la síntesis de azúcares y de otros compuestos orgánicos.
REGENERACIÓN DE LA RIBULOSA-1,5-BIFOSFATO Parte del gliceraldehido es aprovechado para la síntesis de compuestos orgánicos, y otra parte (la mayoría) es utilizado para regenerar la ribulosa-1,5-bifosfato para poder continuar con la fijación del CO2. El ATP necesario viene proporcionado por la fotofosforilación.
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