Chapter 2 Chemistry of Life Mader, Sylvia S. Human Biology. 13 th Edition. McGraw-Hill, 2014.
fotosíntesis. Sylvia S. Mader
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S . S . M a d e r ; T r a d . G . T o l e d o Copyright © The McGraw Hill Companies Inc. Permission required for reproduction or display PowerPoint® Lecture Slides are prepared by Dr. Isaac Barjis, Biología Instructor Biología SFC Insert figure 7.4 here 1 Fotosíntesis Santillana: pp. 117-132 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. thylakoid membrane NADP + NADP ATP Calvin Cycle reacciones Light reacciones Solar energy H 2 O CO 2 CH 2 O O 2 stroma thylakoid membrane NADP + ADP + P
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Power point original de Sylvia S. Mader, traducida, modificada y adaptada por Gustavo Toledo para mis alumnos de 1º medio San Fernando College
Transcript of fotosíntesis. Sylvia S. Mader
S.S
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PowerPoint® Lecture Slides are prepared by Dr. Isaac Barjis, Biología Instructor
BiologíaSFC
Insert figure 7.4 here
1
Fotosíntesis
Santillana: pp. 117-132
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thylakoidmembrane
NADP+
NADP
ATP
CalvinCycle
reaccionesLight
reacciones
Solarenergy
H2O CO2
CH2OO2
stromathylakoidmembrane
NADP+
ADP + P
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Bosquejo
Organismos Fotosintéticos Procesos Fotosintéticos Plantas como convertidores de energía Solar Fotosíntesis
reacciones lumínicas No cíclica Cíclica
reacciones del ciclo de Calvin Fijación de Dióxido de carbono
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Organismos Fotosintéticos
Toda la vida en la tierra depende de una estrella situada a 93 millones de millas (energía solar) Los Organismos Fotosintéticos (algas, plantas y
cianobacterias) transforman la energía solar a carbohidratos Llamados autótrofos debido a que producen su propio
alimento. Fotosíntesis:
Un proceso que captura energía solar Transforma la energía solar a energía química La energía termina almacenada en un carbohidrato
Los Fotosintetizadores producen toda la energía alimenticia Solo 42% de la energía solar dirigida hacia la tierra alcanza la
superficie De esta, sólo el 2% es capturada por los Fotosintetizadores De esta, sólo una pequeña porción resulta en biomasa
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Organismos Fotosintéticos
mosses
garden plantstrees
cyanobacteriaEuglena diatomskelp
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(Moss): © Steven P. Lynch; (Trees): © Digital Vision/PunchStock; (Kelp): © Chuck Davis/Stone/Getty Images; (Cyanobacteria): © Sherman Thomas/Visuals Unlimited; (Diatoms): © Ed Reschke/Peter Arnold; (Euglena): © T.E. Adams/Visuals Unlimited; (Sunflower): © Royalty-Free/Corbis
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Fotosíntesis La Fotosíntesis tiene lugar en las porciones verdes de las
plantas Las hojas de las plantas con flores constan de tejido mesófilo Las Células contienen Cloroplastos Estos son especializados en llevar a cabo la Fotosíntesis
Las materias primas para la Fotosíntesis son Dióxido de carbono y agua Las raíces absorben agua que se mueve por el tejido vascular Dióxido de carbono entra a la a hoja a través de pequeñas
aberturas llamadas estomas Difunde hacia los Cloroplastos en las células del mesófilo en el estroma, el CO2 se combina con H2O para formar C6H12O6
La Energía es abastecida por la luz La Clorofila y otros pigmentos absorben energía solar y energizan
electrones antes de la reducción de CO2 a carbohidrato
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Hojas y Fotosíntesis
Grana
Cloroplasto
Leaf cross section
granum
independent thylakoidin a granum
mesophyll
lowerepidermis
upperepidermis
cuticle
leaf veinouter membrane
inner membrane
thylakoid space
thylakoid membrane
overlapping thylakoidin a granum
CO2
O2
stoma
stromastroma
37,000
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© Dr. George Chapman/Visuals Unlimited
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Pigmentos fotosintéticos
Pigmentos: Químicos que absorben algún color de la luz más que
otros
Colores menos absorbidos se reflejan/transmiten más
Espectro de absorción Los Pigmentos presentes en la Clorofila absorben
varias porciones de la luz visible
El Gráfico muestra la absorción relativa de varios colores del arco-iris
La Clorofila es verde debido a que absorbe mucho del rojo y del azul de la luz blanca
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Pigmentos fotosintéticos
Long. de ondas (nm)
Aumento de la Long. de onda
a. Espectro electromagnético incluye la luz visible. b. Espectro de absorción de Pigmentos fotosintéticos.
Aumento de la energía
Rayosgamma rayos X UV Infrarojo
Micro-ondas
Ondasradio
luz visible
500 600 750
Long. de ondas (nm)
380 500 600 750
Clorofila a
Clorofila b
carotenoides
ab
sorc
ión
rel
ati
va
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Animación
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La Fotosíntesis libera oxígeno
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© B. Runk/S. Schoenberger/Grant Heilman Photography
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Reacciones fotosintéticas: dos Sets de Reacciones
Reacción Lumínica – tiene lugar sólo en presencia de luz Es la reacción que captura energía La Clorofila absorbe energía solar Esta energiza electrones Los electrones se mueven en la cadena de transporte de
electrones Bombea H+ hacia el espacio tilacoidal Usado para sintetizar ATP a partir de ADP y NADPH a partir de
NADP
Reacciones del Ciclo de Calvin tiene lugar en el estroma El CO2 es reducido a carbohidrato Usa ATP y NADPH para producir carbohidrato Estas son reacciones de síntesis
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Fotosíntesis: visión general
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membranaTilacoidal
ADP + P
NADP+
NADP
ATP
ReaccionesDel ciclo de
CalvinReacciones lumínicas
Energía solar
H2O CO2
CH2OO2
Estroma
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Reacciones fotosintéticas:Las reacciones lumínicas
Las reacciones lumínicas constan de dos vías de electrones alternadas: Vía no cíclica Vía Cíclica
Captura energía lumínica con los fotosistemas Los complejos de pigmentos ayudan a colectar
energía solar como una antena Ocurre en la membrana tilacoidal
Ambas vías producen ATP La vía No cíclica también produce NADPH
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Reacciones lumínicas:La vía No cíclica del electrón
Tiene lugar en la membrana tilacoidal Usa dos fotosistemas, PS-I y PS-II PS II captura energía lumínica Causa que un electrón sea eyectado del centro de
reacción (Clorofila a) Electrón viaja por la cadena de transporte de electrones
al PS-I Reemplazado por electrones del agua Lo cual causa que el H+ se concentre en la cámara
tilacoidal Lo que genera producción de ATP
PS-I captura energía lumínica y eyecta un electrón Transferido permanentemente a una molécula de NADP+
Causa producción de NADPH
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Reacciones lumínicas:Vía no No cíclica del Electrón
NADPH
2H+
H2O
AceptorDe electrón
NADP+
H+
Complejo depigmento
Complejo depigmento
Centro dereacción
Centro de reacción
solsol
cadena de transporte de electrones (ETC)
Fotosistema II
Fotosistema I
NADPH
thylakoidmembrane
solarenergy
Calvincycle
ATP
Ciclo de Calvin(reacciones)
ener
gy
leve
l
CO2 CH2O
Lightreacciones
O212
ADP+ P
NADP+
e-
e-
e
e
ee-
e-
AceptorDe electrón
CH2O
H2O CO2
O2
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Animación
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reacciones lumínicas:La vía cíclica del Electrón
Usa solo el fotosistema I (PS-I)
Empieza cuendo el complejo PS I absorbe energía solar
El Electrón es eyectado del centro de reacción Viaja por la cadena de transporte de electrones
Causa concentración de H+ en la cámara tilacoidal
Lo que produce producción de ATP
Electrón retorna a PS-I (cíclica)
La vía sólo resulta en producción de ATP
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Organización de la membrana tilacoidal PS II:
Consta de un complejo de pigmento y de aceptores de electrones
Adyacente a una enzima que oxida al agua El oxígeno es liberado como un gas
cadena de transporte de electrones: Consta de un complejo citocromo Transporta electrones entre PS II y PS I También bombea H+ desde el estroma hacia el espacio
tilacoidal PS I:
Tiene un complejo de pigmento y aceptores de electrones Adyacentes a una enzima que reduce NADP+ a NADPH
Complejo ATP sintasa: Tiene un canal para el flujo de H+
El cual conduce la síntesis de ATP uniendo ADP y Pi
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Organización del Tilacoide
stroma
P
NADPH
Calvincyclereacciones
ATP
tilacoide
Fotosistema II
Estroma
NADPreductasa
NADP+
H+
H+
Pq
H+
H+
ATP sintasa
quimiosmosis
Cadena transportede electrones
fotosistema I
grana
Membrana tilacoidal
Espacio tilacoidal
estroma
ATP
NADPH
+ADPP
O22+21
Espaciotilacoidal
e-
H2O CO2
O2 CH2O
solarenergy
thylakoidmembrane
Lightreacciones
ADP+
NADP+
NADP+
NADP+
NADP+
e-e-
H+
H+
H+
H+ H+
e-
H2O
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Animación
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Producción de ATP
El espacio tilacoidal actúa como un reservorio de H+
Toda vez que el agua es oxidada, libera 2 H+ al espacio tilacoidal
Los electrones ceden energía Esta es usada para bombear H+ a través de la
membrana tilacoidal Los H+ fluyen desde el estroma al espacio tilacoidal
El flujo de H+ retorna a través de la membrana tilacoidal Energiza a la ATP sintasa Enzimáticamente produce ATP a partir de ADP + Pi
Este método de producción de ATP se conoce como quimiosmosis
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Reacciones del ciclo de Calvin: Descripción de la Fotosíntesis C3
Una serie cíclica de reacciones
Utiliza Dióxido de carbono atmosférico para producir carbohidratos
Conocida como Fotosíntesis C3
Involucra tres estados: Fijación del Dióxido de carbonoReducción del Dióxido de carbono Regeneración de Ribulosa biFosfato (RuBP)
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Reacciones del ciclo de Calvin: Fijación de Dióxido de carbono
El CO2 es unido a una molécula de 5-carbonos, la RuBP
Resulta una molécula de 6-carbonos
Esta se divide en dos moléculas de 3-carbonos (3PG)
La reacción es catalizada por RuBP Carboxilasa (Rubisco)
El CO2 ahora es “fijado” debido a que es parte de un carbohidrato
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El Ciclo de Calvin: Fijación CO2
RuBP ribulosa-1,5-bifosfato
3PG 3-fosfoglicerato
BPG 1,3-bifosfoglicerato
G3P gliceraldehido3-fosfato
Metabolitos del Ciclo de Calvin
Estas moléculasde ATP y NADPHfueron producidasen la fase lumínica
3 ADP + 3 P 6 ADP + 6 P
Estas moléculasde ATP fueronproducidas porReacc. lumínicas.
Ganancia de 1 G3P
Glucosa
FijaciónDe CO2
ReducciónDe CO2
Regeneratción de RuBP
intermediario
6 NADPH+
5 G3PC3
3 RuBPC5
6 G3PC3
6 BPGC3
3 CO2
Otras moléculas orgánicas
6 NADPH3
ATP
6ATP
Ciclo de Calvin
6 3PGC3
3 C6
CH2O
stroma
H2O CO2
ADP+ P
NADPH
NADP+
ATP
O2
2
solarenergy
Lightreacciones
Calvincycle
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Reacciones del ciclo de Calvin: Reduccióndel Dióxido de Carbono
3 Fosfoglicerato reducido a Bifosfoglicerato
BFG luego es reducido a G3P (Gliceraldehido 3 fosfato)
Utiliza NADPH y ATP producido en las reacciones lumínicas
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El Ciclo de Calvin: reducción de CO2
NADPH NADP+
ATP
3PG G3PBPG
ADP + P
A medida que 3PG se transforma en G3P, ATP se convierte
eEn ADP + y NADPH se convierte en NADP+Pi
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Reacciones del ciclo de Calvin:Regeneración de RuBP
La RuBP usado en la fijación del CO2 debe ser reemplazado
Cada 3 vueltas del Ciclo de Calvin:
Cinco G3P (una molécula de 3-carbonos) son usadas para regenerar 3 RuBP (una molécula de 5-carbonos)
5 X 3 = 3 X 5
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El Ciclo de Calvin: Regeneración de RuBP
Cuando 5 moléculas de G3P se convierten en3 moléculas de RuBP, 3 moléculas de ATPSe convierten en 3 moléculas de ADP +.
3 ATP
5 G3P 3 RuBP
3 ADP + P
P
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Importancia del Ciclo de Calvin
G3P (gliceraldehido-3-fosfato) puede ser convertido a muchas otras moléculas
El esqueleto hidrocarbonado de G3P puede formar
Ácidos grasos y glicerol para hacer aceites de plantas
Glucosa fosfato (azúcar simple)
Fructosa (la que con glucosa forma = sacarosa)
Almidón y celulosa
Amino ácidos
Animación
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Destino de G3P
G3P
almidón
Síntesis deac. grasos
Glucosafosfato
+Fructosafosfato
celulosasacarosa
Síntesis deAmino ácidos
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S.S
.Mad
er; T
rad.G
.Toled
o
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BiologíaSFC
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Fotosíntesis
pp. 96-113 Libro Santillana, 1º Medio, 2012
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NADP+
NADP
ATP
ReaccionesCiclo deCalvin
Reaccioneslumínicas
Energíasolar
H2O CO2
CH2OO2
EstromaMembrana tilacoidal
NADP+
ADP + P
