Guía de problemas de Fotosíntesis

CÁTEDRA: BIOQUÍMICA
Carreras: Farmacia
Profesorado en Química
Licenciatura en Química
Licenciatura en Alimentos
FOTOSÍNTESIS
1) Una muestra de 0,1 ml de una suspensión de membranas tilacoides se
mezcló con acetona al 80% en un volumen final de 10 ml. Al extracto de
clorofila le fue determinada la absorbancia en un espectrofotómetro con el
resultado A645= 0,31, A663= 0,68. Calcule las concentraciones de clorofila a
y b según: Ca= 12,7 A663 – 2,69 A645 Cb= 22,9 A645 – 4,68 A663. Los valores
se obtienen en mg/ml.
Una muestra de 0,1 ml de la suspensión original (que fue preparada en una
solución de Tricina 50 mM, pH 7,5; sacarosa 100 mM; MgCl2 5 mM; fosfato
1,5 mM; EDTA 0,1 mM) se agregó a 2,9 ml de una solución tamponada
conteniendo ferricianuro de potasio 3 mM. La mezcla se incubó con luz roja
a una intensidad saturante, y la producción de oxígeno subsecuente se
midió con un electrodo para oxígeno siendo inicialmente 20 µM/min.
Cuando se agregó ADP (0,3 µmol en 0,1 ml) la velocidad subió a 39
µM/min, durante 25 seg., volviendo luego a la velocidad original. Esta
observación se repitió una vez más con idéntico resultado. Cuando se
agregó NH4Cl (0,1 ml, concentración final 10 µM) la velocidad se
incrementó hasta 46 µM/min. Finalmente, el agregado de DCMU (0,1 ml,
concentración final 10 µM) suprimió totalmente la producción de oxígeno.
Exprese todas las velocidades de producción de oxígeno en µmol/mg de
clorofila.hora. Calcule el índice P/2 e-. Analice el significado de cada
observación durante el experimento.
Si el mismo experimento hubiera sido realizado con bicarbonato 10 mM,
marcado radioactivamente con 14C, hasta el paso anterior al agregado de
NH4Cl, ¿en qué compuesto(s) y en qué posición(es) esperaría encontrar la
marca radioactiva?
2) Una muestra de 0,15 ml de una suspensión de membranas tilacoides
(con una concentración de clorofila de 2 mg/ml) se agregó a 2,85 ml de una
solución tamponada conteniendo K3Fe(CN)6 3 mM. La mezcla se incubó
con luz roja, a una intensidad saturante, y la producción de O 2, medida con
un electrodo, se muestra en el gráfico. a) Calcule la velocidad de
producción de O2 (en µmol/min.mg de clorofila en cada caso). b) Calcule el
índice P/2e-. c) Caracterice a los compuestos X e Y.
1
0
.
3
0
1
µ
l
Y
0
.
2
8
6
µ
l
A
D
P
2
5
m
M
+
3
µ
l
P
i
1
0
0
m
M
0
.
2
6
[O 2](mM)
1
0
µ
l
X
0
.
2
4
L
U
Z
0
.
2
2
6
µ
l
A
D
P
2
5
m
M
+
3
µ
l
P
i
1
0
0
m
M
0
.
2
0
0
.
00
.
51
.
01
.
52
.
02
.
53
.
03
.
5
T
i
e
m
p
o
(
m
i
n
)
3) Cuando una suspensión de algas verdes se ilumina en ausencia de CO 2,
y luego se incuba en oscuridad con 14CO2, éste se convierte en glucosa
marcada por un período corto de tiempo. ¿Por qué ocurre esto? ¿Por qué
cesa la producción de glucosa marcada?.
4) La ecuación de Van Niel para la fotosíntesis en plantas superiores es:
6 CO2 + 12 H2O  Glucosa + 6 H2O + 6 O2.
¿Es un mero formalismo que el agua aparezca a ambos lados, o expresa
un aspecto importante del mecanismo?. La ecuación convencional para la
respiración es:
Glucosa + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O
¿Sería mejor usar la ecuación de Van Niel a la inversa?.
5) Se adicionaron 0,3 ml de una preparación de membranas tilacoides
(concentración de clorofila de 3 mg/ml) a 1,85 ml de un medio a pH 7,5. La
mezcla se incubó a 25 °C y las condiciones eran tales que al iluminar las
tilacoides podían llevar a cabo el transporte de electrones (H 2ONADP+).
Así, se determinó por polarografía una velocidad de desprendimiento de
O2 de 0,2 µmol/min.mg de clorofila. Al adicionar ADP y Pi, la velocidad se
incrementó a 0,45 µmol/min.mg, valor que se mantuvo por 90 segundos,
volviendo luego a la velocidad original. Asumiendo que la relación P/2e - es
de 1,5. ¿Cuántos µmoles de ATP se sintetizarán en las condiciones
descriptas?.
6) Cinco µl de una suspensión de tilacoides se mezclaron con acetona al
80 % en un volumen final de 1 ml. La absorbancia a 652 nm fue de 0,21. La
concentración de clorofila en la suspensión de tilacoides original se calculó
como: Concentración (mg/ml) = 5,6 x Abs652 nm. Una muestra de 0,3 ml de
la suspensión de tilacoides que contiene fosfato en exceso se agrega a 2,7
ml de una solución tamponada conteniendo ferricianuro de potasio 4 mM.
La mezcla se incubó con luz saturante a 30 °C y se midió producción de O 2
2
siendo inicialmente de 15 µM/min. Luego se agregaron 4 µl de ADP y la
velocidad de producción de O2 se incrementó a 32 µM/min durante 30
segundos, tras lo cual regresó a su valor original. a) Exprese las
velocidades de producción de O2 en µmoles/mg Clorofila.hora. b)
Asumiendo que el índice P/2e- = 1,2, ¿Cuál fue la concentración de la
solución de ADP utilizada?.
7) Usted prepara una suspensión de cloroplastos aislados en un buffer que
contiene ferricianuro de potasio, la divide en 4 alícuotas y las ilumina. A los
20 segundos hace los siguientes agregados: Tubo 1: X, Tubo 2: Y, Tubo 3:
P y Tubo 4: Z.
X
[O 2](mM)
Y
P
Z
0
2
0
6
0
1
0
0
T
i
e
m
p
o
(
m
i
n
)
Cuarenta segundos más tarde se agrega X a todos los tubos. Las
concentraciones de O2 medidas con un oxígrafo se muestran en el gráfico.
a) ¿Qué tipos de compuestos son X, Y, P y Z?. b) Dé un ejemplo de cada
uno. (Fundamente sus respuestas en base a la hipótesis quimiosmótica)
RESPUESTAS
1) [CA]= 7,8 mg/ml
[CB]= 3,9 mg/ml
3,08; 6;7,08;0 molesO2/h.mg
P/2e- = 3
2) 0,16; 0,4; 0,16; 1,04 moles O2 /min. mg
P/2e- = 2
X: desacoplante
Y: inhibidor de cadena de transporte de electrones
3) Se usa el NADPH y ATP formados durante la iluminación hasta que se
agotan.
4) No es un mero formalismo.
5) 1,02 moles ATP.
6) a) 0,04; 0,081 umoles O2 /mg.h b) 14,4 mM
7) X: desacoplante, Y: ADP+Pi, P: inhibidor de ATPasa, Z: inhibidor de
cadena de transporte de electrones
3
Clorofilas a y b.
Espectros de absorción de clorofilas.
4
Membrana tilacoide: reacciones luminosas de la fotosíntesis.
5