SB3. Fotosíntesis

TODA LA ENERGÍA CONSUMIDA POR LOS SERESVIVOS PROVIENE DE LA ENERGÍA SOLAR (LUMÍNICA),

CAPTURADA MEDIANTE LA FOTOSÍNTESIS

CO2 H2O “GLUCOSA” O2Luz (h)+ +

Proceso complejo, por el cual PLANTAS, ALGAS y ALGUNOS PROCARIOTAS captan la energía lumínica procedente del sol y la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH). Con ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (Glucosa), liberando O2.

- Fijación del CO2 atmosférico- Producción de energía (hidratos de carbono)- Liberación de O2

En la fotosíntesis:

En todas las plantas superiores y algas la fotosíntesis se realiza en los CLOROPLASTOS.

Los fotosintetizadores procariotas NO contienen cloroplastos sino estructuras membranosas similares.

¿Dónde se da la fotosíntesis?

La fotosíntesis se divide en dos fases:

1. Fase luminosa: Utilizando luz visible como fuente de energía produce PODER REDUCTOR (NADPH), O2 y ATP.

2. Fase oscura: Tanto en presencia como en ausencia de luz visible. Se utilizan el poder reductor y la energía química producidas en la fase luminosa para la fijación de carbono.

Fase luminosa

Fase oscura

Fase luminosa de la fotosíntesis

Se da en la membrana de los tilacoides que es donde están los pigmentos fotosintéticos (sustancias que absorben luz).

Pigmentos de absorción de luz: clorofila (a y b), xantofila y caroteno.

¿Qué ocurre cuando un pigmento fotosintético absorbe luz?

1. La energía se disipa en forma de calor.2. La energía se emite como una longitud de onda más larga

(fluorescencia).3. La energía pueda dar lugar a una reacción química como en la

fotosíntesis (cloroplasto).

» Fotosistemas: conjuntos de moléculas de clorofila y otros pigmentos empaquetados en los tilacoides. Que intervienen en las reaccones luminosas de la fotosíntesis.

» Dos tipos de fotosistemas: Fotosistema I: P700.Fotosistema II: P680.

Procesos que se llevan a cabo en la fase luminosa

1. Síntesis de ATP o fotofosforilación, que puede ser: acíclica cíclica (alternativa, genera ATP cuando abunda NADPH)

2. Síntesis de poder reductor (NADPH).3. Fotolisis del agua.

Implica transporte de electrones debido a la energía de la luz.

Fotofosforilación acíclica: esquema Z de la fotosíntesis

Ferredoxin NADPreductasa

H+

H+

Fdox Fdred

NADP+ NADPH

ferredoxin NADPreductasa

P700+

Chlox ChlredP680+

Phox Phred

P680hv

<680nm P680*(FSII)

P700hv

<700nm P700*(FSI)

PCox PCred

Q QH2

PCox PCred

Cit bfH+Fe-Sox Fe-Sred

Qox Qred

O2 + 4H+ 2H20

Fotosistema II. Fragmentación del

agua

Fotosistema I. Producción de NADPH

Fotofosforilación cíclica

BOMBEO DE PROTONES (H+) HACIA EL INTERIOR DEL TILACOIDE

SÍNTESIS DE ATP (ATP sintasa)

Síntesis de ATP: ATP sintasa

ATP sintasa

3H+ 1ATP

1NADPH 6H+ 2ATP

Fase oscura de la fotosíntesis: ciclo de Calvin La fijación del CO2 se produce en tres fases:

1. Carboxilativa: se fija el CO2 a una molécula de 5C.2. Reductiva: PGA se reduce a PGAL utilizándose ATP y NADPH.3. Regenerativa/Sintética: de cada seis moléculas PGAL formadas 5 se utilizan para

regenerar la Ribulosa 1,5BP y una será empleada para poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, aminoácidos,…

RUBISCO:1. Función CARBOXILASA: fijar el carbono del CO2.2. Función OXIGENASA: oxidación de la ribulosa 1,5 bifosfato a

fosfoglicolato. Se produce CO2.

Esquema global de la fotosíntesis

Rendimiento energético es del 30%

Balance energético de la fotosíntesis

1CO2 2NADPH 4 fotones FSI + 4 fotones FSII

8 fotones 318 KCal

Gº’= +114 KCal/mol

6CO2 + 18ATP + 12NADPH + 12H2O C6H12O6 + 18ADP + 12NADP+ +6H+

Reacción neta:

La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la Biosfera por varios motivos:

1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis. Posteriormente irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser finalmente transformada en materia propia por los diferentes seres vivos. 2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos 3. En la fotosíntesis se libera oxígeno que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante. 4. La fotosíntesis causó el cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora. 5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural. 6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.

LA FOTOSÍNTESIS MANTIENE LA VIDA EN LA TIERRA.

Importancia biológica de la fotosíntesis