Facultad de Ingeniería AgrariaPrograma de Ingeniería Ambiental

Facultad de Ingeniería AgrariaCarrera Profesional de Ingeniería Ambiental

Tema: Fotosíntesis en plantas (fase luminosa)

Curso: Bioquímica

Profesor: Juan Trabuco Ricaldi

Alumnos: Moisés Villodas Bastidas

Sección: “343 “

2013

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Fotosíntesis en plantas (fase luminosa)

Definición:

Es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que

aporta la luz. En este proceso la energía luminosa se transforma en energía

química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la que

queda almacenada esa energía química. Con posterioridad, el ATP se usa para

sintetizar moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Además, se debe de tener en

cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la

fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio

terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica (imprescindible para la

constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y la materia inorgánica. De hecho,

cada año los organismos fotosintetizadores fijan en forma de materia orgánica en torno

a 100.000 millones de toneladas de carbono.

Los orgánulos citoplasmáticos encargados de la realización de la fotosíntesis son

los cloroplastos, unas estructuras polimorfas y de color verde (esta coloración es

debida a la presencia del pigmento clorofila) propias de las células vegetales. En el

interior de estos orgánulos se halla una cámara que contiene un medio interno llamado

estroma, que alberga diversos componentes, entre los que cabe destacar enzimas

encargadas de la transformación del dióxido de carbono en materia orgánica y unos

sáculos aplastados denominados tilacoides o lamelas, cuya membrana contiene

pigmentos fotosintéticos.

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Fase Luminosa o Fotoquímica

La energía luminosa que absorbe la clorofila se transmite a los electrones externos de

la molécula, los cuales escapan de la misma y producen una especie de corriente

eléctrica en el interior del cloroplasto al incorporarse a la cadena de transporte de

electrones. Esta energía puede ser empleada en la síntesis de ATP mediante la

fotofosforilación, y en la síntesis de NADPH. Ambos compuestos son necesarios para

la siguiente fase o Ciclo de Calvin, donde se sintetizarán los primeros azúcares que

servirán para la producción de sacarosa y almidón. Los electrones que ceden las

clorofilas son repuestos mediante la oxidación del H2O, proceso en el cual se genera el

O2 que las plantas liberan a la atmósfera.

Existen dos variantes de fotofosforilación: acíclica y cíclica, según el tránsito que sigan

los electrones a través de los fotosistemas. Las consecuencias de seguir un tipo u otro

estriban principalmente en la producción o no de NADPH y en la liberación o no de O2.

Organización del aparato Fotosintético:

En organismos eucariontes fotosintéticos, la fotosíntesis ocurre en el orgánulo

subcelular conocido como cloroplasto. El cloroplasto está compuesto por un extenso

sistema de membranas internas llamados tilacoides. Los tilacoides contienen clorofila

y es en estos donde tienen lugar las reacciones de la fase luminosa. Las reacciones

de reducción de carbono o fase oscura tienen lugar en el estroma. La mayoría de los

tilacoides están estrechamente asociados entre sí. Cuando se apilan se llaman grana

y cuando no se llaman lamelas del estroma.

Los cloroplastos suelen estar rodeados por dos membranas separadas que se

conocen como la envoltura. Este sistema de doble membrana contiene diversos

sistemas de transporte de metabolitos. Además los cloroplastos contienen su propio

DNA, RNA y ribosomas por lo que la mayoría de las proteínas del cloroplasto son

producto de la traducción y transcripción del propio cloroplasto, aunque algunas si son

codificadas por el DNA nuclear.

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Proteínas integrales de membrana:

Embebidas en la membrana de los tilacoides se encuentran una gran variedad de

proteínas vitales para la fotosíntesis, estas suelen encontrarse en las regiones

acuosas a ambos lados del tilacoide. Estas proteínas integrales de membrana están

formadas, mayormente, por aminoácidos hidrofóbicos. Los centros de reacción, los

complejos proteína-pigmento de las antenas y la mayoría de las enzimas de transporte

electrónico son proteínas integrales de membrana Las clorofilas siempre están

asociadas de manera muy específica y no covalente a determinadas proteínas. Tanto

las clorofilas del complejo antena como las de los centros de reacción están asociadas

a proteínas que están organizadas en la membrana para optimizar la transferencia de

energía en los complejos antena y la transferencia de electrones en los centros de

reacción.

Los fotosistemas I y II se encuentran muy separados en la membrana del tilacoide:

Tanto el centro de reacción del fotosistema II, como sus clorofilas y proteínas

asociadas se encuentran mayormente en los grana. En cambio el centro de reacción

del fotosistema I, sus pigmentos antena asociados, las proteínas de transferencia de

electrones y la enzima que cataliza la formación de ATP se encuentran casi

exclusivamente en las lamelas del estroma y los extremos de los grana.

Esto significa que los dos eventos fotoquímicos implicados en la fotosíntesis aeróbica

están muy separados (muchas decenas de nanómetros). Esto nos indica que existen

transportadores de electrones entre la membrana en la región del grana a la

membrana en la región del estroma. No está clara la razón funcional de esta

separación, aunque se cree que es una manera de mejorar la eficiencia de distribución

energética entre los dos fotosistemas

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Fotofosforilación acíclica (oxigénica):

El proceso de la fase luminosa, supuesto para dos electrones, es el siguiente: Los

fotones inciden sobre el fotosistema II, excitando y liberando dos electrones, que

pasan al primer aceptor de electrones, la feofitina. Los electrones los repone el primer

dador de electrones, el dador Z, con los electrones procedentes de la fotólisis del agua

en el interior del tilacoide (la molécula de agua se divide en 2H+ + 2e- + 1/2O2).

Los protones de la fotólisis se acumulan en el interior del tilacoide, y el oxígeno es

liberado.

Los electrones pasan a una cadena de transporte de electrones, que invertirá su

energía liberada en la síntesis de ATP.La teoría quimioosmótica nos lo explica de la

siguiente manera: los electrones son cedidos a las plastoquinonas, las cuales captan

también dos protones del estroma. Los electrones y los protones pasan al complejo

de citocromos bf, que bombea los protones al interior del tilacoide. Se consigue así

una gran concentración de protones en el tilacoide (entre éstos y los resultantes de la

fotólisis del agua), que se compensa regresando al estroma a través de las

proteínas ATP-sintasas, que invierten la energía del paso de los protones en sintetizar

ATP. La síntesis de ATP en la fase fotoquímica se denomina fotofosforilación.

Los electrones de los citocromos pasan a la plastocianina, que los cede a su vez al

fotosistema I. Con la energía de la luz, los electrones son de nuevo liberados y

captados por el aceptor A0. De ahí pasan a través de una serie de filoquinonas hasta

llegar a la ferredoxina. Ésta molécula los cede a la enzima NADP+-reductasa, que

capta también dos protones del estroma. Con los dos protones y los dos electrones,

reduce un NADP+ en NADPH + H+.

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Fase luminosa cíclica (Fotofosforilación anoxigénica):

En la fase luminosa o fotoquímica cíclica interviene de forma exclusiva el fotosistema I,

generándose un flujo o ciclo de electrones que en cada vuelta da lugar a síntesis de

ATP. Al no intervenir el fotosistema II, no hay fotólisis del agua y, por ende, no se

produce la reducción del NADP+ ni se desprende oxígeno (anoxigénica). Únicamente

se obtiene ATP.

El objetivo que tiene la fase cíclica tratada es el de subsanar el déficit de ATP obtenido

en la fase acíclica para poder afrontar la fase oscura posterior.

Cuando se ilumina con luz de longitud de onda superior a 680 nm (lo que se llama rojo

lejano) sólo se produce el proceso cíclico. Al incidir los fotones sobre el fotosistema I,

la clorofila P700 libera los electrones que llegan a la ferredoxina, la cual los cede a un

citocromo bf y éste a la plastoquinona (PQ), que capta dos protones y pasa a (PQH2).

La plastoquinona reducida cede los dos electrones al citocromo bf, seguidamente a la

plastocianina y de vuelta al fotosistema I. Este flujo de electrones produce una

diferencia de potencial en el tilacoide que hace que entren protones al interior.

Posteriormente saldrán al estroma por la ATP-sintetasa fosforilando ADP en ATP. De

forma que únicamente se producirá ATP en esta fase.

Sirve para compensar el hecho de que en la fotofosforilación acíclica no se genera

suficiente ATP para la fase oscura.

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Inhibidores de la fotosíntesis

Los inhibidores de la fotosíntesis son uno de los próximos modos de acción más

importantes que siguieron a los reguladores del crecimiento.  Los herbicidas dentro de

este modo de acción, como lo implica su nombre, inhiben uno de varios sitios de

enlace en el proceso de la fotosíntesis. 

Sin la fotosíntesis, la planta no puede elaborar su comida, además, durante la

inhibición de la fotosíntesis se acumulan varios compuestos secundarios destructivos

y, por lo tanto, la causa puntual de la muerte de la planta es más que la falta de

fotoasimilados (hambre).  Puesto que los herbicidas dentro de este modo de acción

inhiben la fotosíntesis, los herbicidas inician su actividad hasta que las plantas

emergen y se exponen a la luz.  Las familias dentro de este modo de acción incluyen

triazinas, uracilos, fenilureas, benzothiadiazoles, nitrilos, y piridazinas. 

Inhibidores de la Fotosistema I:

El Paraquat: Es el nombre comercial del Dicloruro de 1,1'-dimetil-4,4'-bipiridilo,un

viológeno. El paraquat es usado como unherbicida cuaternario de amonio. Es

peligrosamente venenoso para los humanos si es ingerido. Otros miembros de esta

clase incluyen Diquat, Ciperquat etc. todos estos son reducidos a ion radical, lo que

genera radicales superóxidos que reaccionan con membranas lípidas insaturadas.

El paraquat reacciona como un aceptor de electrones en las reacciones redox y

radicales, como un herbicida, paraquat actúa mediante la inhibición de la fotosíntesis.

El paraquat reacciona como un aceptor de electrones en las reacciones redox y

radicales, como un herbicida, paraquat actúa mediante la inhibición de la fotosíntesis,

el paraquat reacciona como un aceptor de electrones en las reacciones redox y

radicales.

Como un herbicida, paraquat actúa mediante la inhibición de la fotosíntesis.

Paraquat (Formula química)

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Inhibidores de la Fotosistema II:

La atrazina: Es un herbicida artificial utilizado para controlar el crecimiento de malas

hierbas en la agricultura, inhibiendo el proceso fotosintético de las plantas,la atrazina

pura es un polvo blanco sin olor, no muy volátil, reactivo o inflamable. Su fórmula

química es C8H14ClN5 y su masa molecular de 215,7 g/mol

Al calentarla intensamente se descompone produciendo humos tóxicos, conteniendo

cloruro de hidrógeno y óxidos de nitrógeno.

Punto de fusión: 173-177 ºC

Densidad relativa (agua=1): 1,2

Solubilidad en agua, g/100 ml a 25ºC: ninguna

Presión de vapor (Pa a 20ºC): muy baja

Es un herbicida ampliamente utilizado, contamina el agua potable y se le asocia con

defectos de nacimiento y problemas menstruales cuando se consume por los seres

humanos a concentraciones bajas, pesar de estar prohibido en la Unión Europea sigue

siendo uno de los más utilizados en el mundo.

Al igual que otros herbicidas funciona por unión a la “proteína de unión a

plastoquinona” en el fotosistema II, que carecen de los animales, resulta en muerte de

la planta por inanición y el daño oxidativo causado por un fallo en el proceso de

transporte de electrones, el daño oxidativo es acelerado a alta intensidad de la luz.

Atrazina degrada en el suelo principalmente por la acción de microbios. La vida media de la atrazina en el suelo varía desde 13 hasta 261 días.

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BIBLOGRAFIA

https://es.wikipedia.org/wiki/Fotos%C3%ADntesis#Fase_luminosa_o_fotoqu.C3.ADmica

es.wikipedia.org/wiki/Fase_luminosa

http://linux.ajusco.upn.mx/fotosintesis/fase_luminosa.html

http://www.botanical-online.com/fotosintesis.htm

http://www.johnkyrk.com/photosynthesis.esp.html

http://www.prtr-es.es/Atrazina,15614,11,2007.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Paraquat

http://www.google.com.pe/#bav=on.2,or.r_qf.&fp=f313f2c9a821606c&psj=1&q=diaquat

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