FOTOSÍNTESIS

Colegio Sagrada Familia Departamento de Ciencias Reñaca “La ciencia avanza a pasos, no a saltos”

Prof. Daniela Quezada M.

• La mayoría de los autótrofos fabrican su propio alimento utilizando la energía luminosa.

• La energía de luz se convierte en la energía química que se almacena en la glucosa.

• El proceso mediante el cual los autótrofos fabrican su propio alimento se llama fotosíntesis.

• La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento

Condiciones necesarias para la fotosíntesis

• La fotosíntesis se lleva a cabo en un organelo llamado cloroplasto. Los cloroplastos tienen forma elíptica.

• Ellos responden directamente a la energía solar, para llevar a cabo la fotosíntesis.

• Contienen clorofila, el pigmento verde necesario para que ocurra la fotosíntesis.

• 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.

• Algunos pigmentos absorben todas las longitudes de onda luminosa (por lo que su apariencia es de color negro).

• Mientras que otros absorben ciertas longitudes de onda y reflejan las no absorbidas.

LA LUZ Y LOS PIGMENTOS

Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores

constituyen el espectro visible.

Los colores del espectro que el pigmento clorofila absorbe mejor son el violeta, el azul y el rojo.

¿Por qué la clorofila es verde?

• Porque la clorofila absorbe luz en las longitudes de onda violeta, azul y rojo pero refleja las ondas verdes (motivo por el cual las plantas con clorofila se ven de ese color).

• Los distintos grupos de plantas y algas utilizan diversos tipos de pigmentos fotosintéticos, entre ellos la clorofila a y b.

TIPOS DE CLOROFILA

• 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).

• En las plantas la clorofila a es el pigmento que interviene directamente en la transformación de energía luminosa en energía química, constituye aproximadamente el 75% de toda la clorofila de las plantas verdes.

• La clorofila b es un pigmento accesorio presente en vegetales y otras células fotosintéticas complejas, absorbe luz de una longitud de onda diferente y transfiere la energía a la clorofila a, que se encarga de transformarla en energía química.

• Existe otro grupo de pigmentos llamados carotenoides (pigmentos rojos, amarillos y anaranjados, responsables de la diversa

coloración en algunas plantas cuando estos pigmentos se encuentran en mayor abundancia que la clorofila).

Proceso de la Fotosíntesis

• La fotosíntesis es uno de los procesos metabólicos de los que se valen las células para obtener energía.

• Es un proceso complejo, mediante el cual los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno:

6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2 enzimas

clorofila

• La radiación luminosa llega a la tierra en forma de "pequeños paquetes", conocidos como cuantos o fotones.

• Los seres fotosintéticos captan la luz mediante diversos pigmentos fotosensibles, entre los que destacan por su abundancia las clorofilas y carotenos.

• En la fotosíntesis se diferencian dos etapas, con dos tipos de reacciones:

a) Fase luminosa: Se realiza en el tilacoide, aquí se producen transferencias de electrones.

b) Fase oscura: en el estroma. En ella se realiza la fijación de carbono

• Fase luminosa• Necesita de la luz para llevarse a cabo, por lo

tanto sólo se lleva a cabo durante el día.

• Primero, la clorofila de las plantas y de las algas captura la energía luminosa. Esta energía queda atrapada entre los enlaces de las moléculas de clorofila excitándola.

• Con esa energía, las células fragmentan las moléculas de agua que hay en su interior en sus dos componentes: hidrógeno (H), y oxígeno. Este proceso recibe el nombre de fotolisis del agua.

• Los hechos que ocurren en la fase luminosa de la fotosíntesis se pueden resumir en estos puntos:

• Síntesis de ATP o fotofosforilación Síntesis de poder reductor NADPH

• Fotolisis del agua 

• Los pigmentos presentes en los tilacoides de los cloroplastos se encuentran organizados en fotosistemas (conjuntos funcionales formados por más de 200 moléculas de pigmentos).

• La luz captada en ellos por pigmentos que hacen de antena, es llevada hasta la molécula de "clorofila" que es la molécula que se oxida al liberar un electrón, que es el que irá pasando por una serie de transportadores, en cuyo recorrido liberará la energía.

• Existen dos tipos de fotosistemas, el fotosistema I (FSI), está asociado a moléculas de clorofila que absorben a longitudes de ondas largas (700 nm) y se conoce como P700.

• El fotosistema II (FSII), está asociado a moléculas de clorofila que absorben a 680 nm. por eso se denomina P680

• La luz recibida por el FSII captada por la clorofila P680 provoca la fotolisis del agua generando H+, O2 y electrones

• Estos ascienden a un nivel de energía mayor y es recibido por una sustancia receptora de electrones la plastoquinona (PQ).

• Los electrones van pasando por la cadena transportadora de electrones utilizando los citocromos.

• Llegando hasta la plastocianina quién los cederá al FSI.

• En el descenso por esta cadena, con oxidación y reducción en cada paso , el electrón va liberando la energía que tenía en exceso; energía que se utiliza para bombear protones de hidrógeno desde el estroma hasta el interior de los tilacoides, generando un gradiente electroquímico de protones.

• Estos protones vuelven al estroma a través de la ATP-asa y se originan moléculas de ATP.

• En el fotosistema I la luz produce el mismo efecto sobre la clorofila P700.

• El electrón adquiere un nivel de energía mayor.

• Es recogido por un aceptor de electrones llamado Ferredoxina.

• Estos electrones son llevados a la cadena transportadora de electrones uniéndose a NADP+ reduciéndola a NADPH

• Se reduce porque recibe 2 electrones y un protón proveniente de la fotolisis del agua.

• Los 2 fotosistemas pueden actuar en conjunto, proceso que se conoce como esquema Z, para producir la fotofosforilación u obtención de ATP. También se le conoce como fotofosforilación acíclica

• El FSI puede actuar solo proceso que se conoce como fotofosforilación cíclica.

• En la fotofosforilación acíclica se obtiene ATP y se reduce el NADP+ a NADPH

• Mientras que en la fotofosforilación cíclica únicamente se obtiene ATP y no se libera oxígeno.

Fase oscura• Esta fase es así llamada por no necesitar de la

luz para efectuarse.

• Se lleva a cabo dentro de los *cloroplastos* tanto en el día como en la noche.

• En esta fase se utilizan los hidrógenos liberados y la energía química formada en la *fase luminosa* junto con el dióxido de carbono absorbido del medio ambiente para formar moléculas grandes de azúcar como la glucosa a y el almidón.

• Las plantas obtienen el CO2 del aire a través de los estomas de sus hojas. El proceso de reducción del carbono es cíclico y se conoce como Ciclo de Calvin.

• El ciclo de Calvin pasa por las siguientes etapas:

• Las plantas que utilizan este ciclo para fijar el CO2 se denominan C3

• Este ciclo comienza con la fijación del CO2 al la molécula de PGA 3 fosfogliceraldehído.

• Esta fijación del CO2 es facilitado por una enzima llamada rubisco o RuDP carboxilasa. Esta permite incorporar al CO2 a la molécula ribulosa bifosfato o RuBP para formar otra PGA o ácido fosfoglicérico(6 carbonos).

• Esta se parte en 2 para formar una molécula de 3 carbonos llamada PGAL o fosfogliceraldehído.

Las moléculas de gliceraldehido 3 fosfato formadas siguen diversas rutas; poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, aminoácidos... etc.; y en general todas las moléculas que necesita la célula.