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Fotosíntesis

Fotosíntesis. La fotosíntesis es la transformación de la luz (energía electromagnética) en energía química (Mayer 1842) La fotosíntesis permite la vida en la Tierra tal como la conocemos Los organismos fotosintéticos fijan aprox. 10 11 ton de C/año La FS permite también la fijación de N.

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Fotosíntesis

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Presentation Transcript

  1. Fotosíntesis

  2. La fotosíntesis es la transformación de la luz (energía electromagnética) en energía química (Mayer 1842) • La fotosíntesis permite la vida en la Tierra tal como la conocemos • Los organismos fotosintéticos fijan aprox. 1011 ton de C/año • La FS permite también la fijación de N

  3. Ciclo del carbono

  4. Línea del tiempo en el estudio de la FS • BC. Los griegos pensaban que las plantas tomaban su materia de la tierra • 1648. van Helmont planta un sauce en una maceta. El peso de la tierra casi no se modifica. • 1727. S. Sales propone que del aire también se extrae materia. • 1774. J. Priestley sugiere que las plantas liberan un gas que permite arder a las velas.al que identifica como oxígeno. • 1779. Jan Ingenhousz agrega que el poder purificador se debe a la luz y las partes verdes. • 1782. Jean Senebier. El CO2 es el gas incorporado por la FS. • 1804. N. de Saussure dice que el peso de la materia orgánica producida es mayor que el CO2 captado, debe haber algo más que se incorpora. • 1842. Mayer defina a la FS.

  5. ¿Dónde ocurre la fotosíntesis? • En el citosol de los organismos fotosintéticos procariotas • En los cloroplastos de los organismos fotosintéticos eucariotas

  6. Cianobacterias 1. membrana celular2. pared celular (gram (-) 3. cápsula4. capa mucoide5. membranas tilacoides apareadas, con ficobilisomas 6. Gránulos de cianoficina7. nucleoide8. carboxisomas (estructuras que contienen 5-6 proteins que encapsulan a la RuBisCO 9. ribosomas 70s 10. citoplasma

  7. Los cloroplastos:organelas fotosintéticas

  8. Los cloroplastos y las células de organismos FS procariotas transforman la radiación electromagnética en energía química:¿Qué radiación?

  9. Espectroelectromagnético y luz visible Rayos gamma Rayos X Luz UV Luz visible Micro ondas Ondas de radio

  10. ¿Porqué sonverdeslasplantas? Las diferentes longitudes de onda son percibidas por el ojo como diferentes colores Rayos Gamma Micro-ondas Ondas de radio Rayos X UV Infrarrojo Luz visible Long. de onda (nm)

  11. ¿Porqué son verdes las plantas? Luz reflejada Luz transmitida

  12. ¿Porqué sonverdeslasplantas? Las plantas poseen cloroplastos verdes La membrana tilacoides del cloroplasto está llena de pigmentos fotosintéticos (clorofilas, carotenoides).

  13. El color de la luz que vemos es lo que no se absorbe Luz reflejada Luz incidente Luz absorbida Luz transmitida Cloroplasto

  14. e- deslocalizados en anillo de porfirina Fitol Clorofilas a y b • Metilo en Chl a • CHO en Chl b Fitol

  15. Clorofila a Bacterioclorofila

  16. ß-caroteno (rojos, naranjas o amarillos) Xantofila (naranja, amarillo) Feofotina (pardo)

  17. Ficocianobilina (cianobacterias) Ficoeritrobilina (rodófitas)

  18. ¿Porqué tantos pigmentos?

  19. Los diferentes pigmentos absorben luz de manera diferente Espectro de acción de fotosíntesis Espectro de absorción Clorofila b Abosrción Clorofila a Veloc. Relativa de FS ß-caroteno Long. de onda (nm)

  20. Los organismos FS están adaptados para recoger gran parte del espectro solar Espectro solar fuera de la atmósfera Espectro solar a nivel del mar Intensidad de Flujo Infrarrojo

  21. Las reacciones luminosas

  22. Van Niel (1931) Ecuación de van Niel para bact. FS verdes luz CO2 + 2 H2S  (CH2O) + 2 S + H2O luz Ecuación general de van Niel CO2 + 2 H2A  (CH2O) + 2 A + H2O

  23. El metabolismo fotosintético Luz Cloroplasto • Las reacciones dep. de la luz convierten la luz en energía química • Producen ATP y NADPH NADP ADP + P Ciclo de Calvin y Benson • Las reccionesindependientes (oscuras) producenhidratos de carbono • Se utiliza ATP comodador de energía • Se utiliza NADPH parareducir al CO2 Reaciones luminosas H de C

  24. La organización del aparato fotosintético. • Complejos de proteínas, pigmentos y transportadores: fotosistemas • Transportadores no asociados a proteínas en membrana: quinonas • Transportadores en el lumen y en el estroma • Complejo de síntesis de ATP

  25. La organización del aparato fotosintético.

  26. La organización del aparato fotosintético. • Complejos de proteínas, pigmentos y transportadores • Transportadores libres en membrana • Complejo de síntesis de ATP

  27. Las reacciones luminosas • Las reacciones luminosas sintetizan ATP y NADPH mediante un transporte de electrones • Los electrones provienen de la escisión del agua. Su destino final es la reducción del NADP a NADPH. • El transporte y la fotólisis del agua generan un gradiente de H+ a través de la membrana tilacoides, que es la fuerza impulsora de la síntesis de ATP

  28. Los transportadores de electrones se organizan según su potencial de reducción

  29. Las reacciones luminosas 1. Inicio del transp. de electrones y fotólisis del agua La clorofila excitada puede donar electrones. Los electrones del anillo de la porfirina se deslocalizan, forman parte de un único gran orbital

  30. Transferencia de un excitón Estados excitados Energía Moléculas de pigmentos antena Clorofila del centro de reacción

  31. Organización de los pigmentos: los fotosistemas

  32. Organización de los pigmentos: los fotosistemas • PS II: • > 25 proteínas • 9 componentes redox, de los cuales 5 están involucrados en la transferencia de electrones desde el agua a una quinona: el compl. de Mn, una Tyr, el P680, la feofitina y una quinona • 60 a 200 molc. de Clf • 1 par especial

  33. La excitación del PS II crea un hueco electrónico que es llenado por otros componentes del PS II. • Una Tyr de una proteína del complejo de escición del agua repone inicialmente el electrón al P680+ • El núcleo de 4 átomos de Mn repone en forma secuencial el electrón a la Tyr • El núcleo de Mn repone sus 4 electrones desde el H2O P680 + + Tyr  P680 + Tyr+ Tyr+ + Mn0  Tyr + Mn+1 Tyr+ + Mn+3  Tyr + Mn+4  

  34. La excitación del PS II crea un hueco electrónico que es llenado por otros componentes del PS II. • Una Tyr de una proteína del complejo de escición del agua repone inicialmente el electrón al P680+ • El núcleo de 4 átomos de Mn repone en forma secuencial el electrón a la Tyr • El núcleo de Mn repone sus 4 electrones desde el H2O Luz e- S0 S1 Luz O2 e- 2 H2O S4 S2 e- Luz S3 e- Luz Luz

  35. La fotólisis del agua provee 4 electrones y 4 protones se liberan al lumen. 2 H2O  O2 + 4 H+ + 4 e- Fotosistema II

  36. Una serie de recciones internas al FS II conduce al electrón hacia la PQ. Lumen Estroma

  37. La PQ puede aceptar de a 1 electrón para reducirse totalmente. Quinona Semiquinona Quinol La reducción de plastoquinona conlleva la toma de protones desde el lumen.

  38. La PQ dona su electrón al complejo b6f • b6f es un complejo de 7 subunidades: • cit b6 (2 hemos) • cit c (1 hemo c) • SU IV • Prot ferrosulfurada de Rieske (2Fe-2S) • Este complejo transporta electrones al lumen.

  39. El ciclo Q fotosintético Primera mitad del ciclo Segunda mitad del ciclo

  40. Plastocianina: transportador soluble del lumen • PC: • monómero de 10500 Da • 1 átomo de cobre

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