Fases de la fotosíntesis
Anuncio
C. T. P. de San Pedro de Barva Biología, IX Nivel Profesora Ma. del Milagro Chacón V. FUNCIONES BÁSICAS DE LAS CÉLULAS Todos los seres vivos tienen necesidades básicas sin importar el tamaño o clasificación a la que pertenecen. Para satisfacer sus necesidades, realizan actividades vitales que cumplen dos propósitos: Funciones de perpetuación La perpetuación es un fenómeno que garantiza la vida de los seres vivos sin importar los factores internos o externos. Entre las funciones están: Control del equilibrio. Cambios que permiten la regulación de los procesos vitales (luz, temperatura, ruido, presión). Ej.: los osos al hibernar. Reproducción. Conservación y continuidad de la especie. Adaptación. Cambios en sus características como especie para ajustarse a nuevos factores, con el fin de mantenerse viva. Funciones metabólicas NUTRICIÓN La nutrición se puede expresar como el procedimiento por el cual se consigue transformar algunas sustancias en otras, las cuales son utilizadas para producir materia y energía. Al introducir alimentos por el aparato digestivo y oxígeno por el respiratorio, tanto los alimentos como el oxígeno reaccionan produciendo desde agua y dióxido de carbono hasta materia y energía. Por lo que la nutrición le permite a los seres vivos realizar las funciones vitales y vivir. Este proceso se puede dar de dos formas: autótrofa y heterótrofa. La nutrición autótrofa es aquella en la que los organismos autótrofos se nutren al sintetizar su alimento a partir de materia inorgánica, esto ocurre por medio de la fotosíntesis (plantas, algas y algunas bacterias) y la quimiosíntesis (bacterias). La nutrición heterótrofa la realizan los heterótrofos, quienes deben alimentarse con sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos, por lo cual dependen de los autótrofos (cadena alimenticia). FOTOSÍNTESIS Los organismos fotosintéticos sintetizan productos ricos en energía, como la glucosa y el oxígeno, a partir de reactivos pobres en energía, como el agua y el dióxido de carbono. 6 CO2 + 6 H2O + energía solar C6H12O6 + 6 O2 La fotosíntesis se lleva a cabo en los cloroplastos y la mayor cantidad de ellos se encuentran en las células de las hojas de las plantas. Para la obtención del CO2, las plantas utilizan unos poros ajustables llamados estomas, los cuales se abren y se cierran en el momento adecuado. ESTRUCTURA DE LOS CLOROPLASTOS Tilacoides Membrana externa Membrana interna Grana Estroma Membrana doble. Estroma: sustancia enzimática para la fase oscura. Tilacoides: discos con clorofila que forman granos. Grana o granos: cuerpos que albergan la clorofila. C. T. P. de San Pedro de Barva Biología, IX Nivel Profesora Ma. del Milagro Chacón V. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS La fotosíntesis se desarrolla en dos fases. La primera depende la luz, por lo que se llama fase luminosa, necesita de la luz para fabricar moléculas portadoras de energía (ATP y NAPH reducido). La segunda fase se conoce como fase oscura, aquí se utilizan los productos de la primera fase para formar enlaces C-C de los carbohidratos. La fase luminosa ocurre en la grana (tilacoides) y la fase oscura en el estroma. FASE LUMINOSA El sol emite diferentes tipos de radiaciones, la luz visible está formada por fotones los cuales activan la clorofila y otros pigmentos, esa luz llega a la clorofila y excita un electrón a un nivel energético superior. La energía se convierte en ATP y NADPH. El agua se descompone liberando oxígeno; el ATP y el NADPH se utilizan en la fase oscura. Los fotosistemas son conjuntos de moléculas de clorofila y otros pigmentos empaquetados en los Tilacoides. En el centro de cada fotosistema se encuentra la clorofila que es activada con la luz. Existen dos tipos de fotosistemas, el fotosistema I que también se conoce como P700 y está asociado con longitudes de ondas largas. El fotosistema II o P680, asociado a clorofila que absorbe a 680nm. La fotofosforilación es un proceso que convierte la energía del electrón excitado en un enlace pirofosfato de una molécula de ADP. FOTOFOSFORILACIÓN ACÍCLICA 3 6 4 2 7 5 1 FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA 4 C. T. P. de San Pedro de Barva Biología, IX Nivel Profesora Ma. del Milagro Chacón V. (1) El proceso inicia cuando un fotón es absorbido por una molécula antena en el fotosistema II. (2) Cuando el centro de reacción de la clorofila recibe la energía de las moléculas antena, el electrón de las moléculas de P680 que es parte del fotosistema II dejan la clorofila. (3) El electrón es transferido a una molécula aceptora. (4) Pasa luego al fotosistema I a través de una cadena transportadora de electrones y parte de su energía se utiliza para bombear iones hidrógeno al interior del tilacoide, produciendo ATP. La P680 requiere electrones que son tomados del agua. Esta molécula se rompe en iones H+ e iones O-2. Estos iones O-2 se combinan para formar O2 que se libera a la atmósfera. (5) La luz actúa sobre la molécula de P700 del fotosistema I, produciendo que los electrones sean elevados a un potencial más alto. (6) Este electrón es aceptado por un aceptor primario, diferente del asociado al fotosistema II. (7) Los electrones pasan nuevamente por una serie de reacciones redox y finalmente se combinan con NADP+ e H+ para formar NADPH, un portador de hidrógeno necesario en la fase independiente de la luz. Los electrones del fotosistema II reemplazan a los electrones excitados de la molécula P700. Existe por lo tanto un continuo flujo de electrones (no cíclico) desde el agua al NADPH, el cual es usado para la fijación del carbono. En el flujo cíclico de electrones no se produce NADPH, solo ATP. FASE OSCURA El ATP y el NADPH sintetizados en la fase luminosa se disuelven en el estroma, proporcionando energía para la síntesis de glucosa, a partir de dióxido de carbono y agua. Este proceso se conoce como Fijación del Carbono y se da por medio del Ciclo del Calvin. Para realizar este proceso, la planta debe tener los siguientes requerimientos: a) b) c) d) El CO2 obtenido del aire a través de los estomas. Un azúcar capaz de capturar el CO2. Enzimas que catalizan las reacciones. Energía en forma de ATP y NADPH. (1) FIJACIÓN DEL CARBONO. El CO2 gaseoso se fija a un compuesto orgánico. El ciclo inicia y termina con el azúcar de 5 carbonos. (2) SÍNTESIS DEL FOSFOGLICERALDEHÍDO. La energía en forma de ATP y NADPH es utilizada para convertir PGA a fosfogliceraldehído (PGAL). (3) REGENERACIÓN DEL BPRU. Diez de los doce PGAL, son reorganizados con energía para formar BPRu. C. T. P. de San Pedro de Barva Biología, IX Nivel Profesora Ma. del Milagro Chacón V. COMPARACIÓN ENTRE LAS FASES DE LA FOTOSÍNTESIS PROCESO RESULTADO FASE LUMINOSA O FOTOQUÍMICA Ocurre en los Tilacoides. La luz excita la clorofila y los electrones pasan de un nivel de baja energía a otro más elevado, esos electrones son sustituidos por moléculas de agua que expulsan oxígeno. Se forma ATP. La energía luminosa se transforma en energía química ATP y NADPH. FASE OSCURA O NO FOTOQUÍMICA Ocurre en el estroma. El dióxido de carbono se fija en los carbohidratos durante las reacciones fotosintéticas independiente de la luz. Se reduce el dióxido de carbono mediante ATP y NADPH. La energía química del ATP y NADPH se utiliza para la síntesis de glucosa. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS El medio en que se desarrollan las plantas tiene un gran efecto en el proceso fotosintético. Los principales factores del medio que afectan la fotosíntesis son los sustratos: luz, agua y CO2; además, la temperatura, los nutrientes y algunos factores endógenos. FACTORES EXTERNOS LA LUZ. La condición luminosa bajo la cual crecen las plantas es capaz de modificar la morfología de las hojas. Por ejemplo, las hojas que crecen en sombra presentan mayor área foliar, menor grosor y mayor cantidad de clorofila. CO2. La concentración atmosférica de CO2 afecta el proceso, ya que para entrar al cloroplasto, el gas debe vencer una serie de reacciones. AGUA. Un déficit de humedad provoca el cierre de los estomas, reduciendo la entrada de CO2 y aumentando la temperatura interna. TEMPERATURA. Las altas temperaturas afectan la acción enzimática y cierra los estomas. Las temperaturas bajas dañan los cloroplastos y afectan los estomas. FACTORES INTERNOS Influye la interacción entre el genotipo y el ambiente, además de la densidad de los estomas y su sensibilidad, la edad de la hoja, el área foliar y su grosor. IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS 1. 2. 3. 4. 5. Sintetiza materia orgánica a partir de la inorgánica, siendo la base de la cadena trófica. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química. Se libera oxígeno, necesario para los seres aerobios. Cambió la atmósfera primitiva, de anaerobia a aerobia. De ella depende la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural. La diversidad de la vida existente en la Tierra depende de la fotosíntesis.