La fotosíntesi i la quimiosíntesi Biologia segon de batxillerat

1. La fotosíntesi i la quimiosíntesiBiologia segon de batxillerat Institut Narcís Oller Xavier Salat

2. Fotosíntesi: procés que origina poder reductor provinent de l’energia de la llum per a utilitzar-lo per a la síntesi de matèria orgànica • És un procés d’oxido-reducció,el donador d’electrons és l’aigua i l’acceptor és el CO2. • Fórmula general La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

3. Importància de la fotosíntesi en els ecosistemes: és l’inici de la cadena alimentària La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

4. Esquema general La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

5. Produccions i consums a la fotosíntesi La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

6. Tipus de reaccions a la fotosíntesi • Fase lluminosa. Es donen les reaccions lumíniques. Intervé la llum. Es fa als tilacoides del cloroplast, se sintetitza ATP i NADPH gràcies a la presència dels pigments fotosintètics. • Fase fosca o biosintètica. Es fa a l’estroma del cloroplast. No cal la presència de llum. S’utilitza l’ATP i el NADPH per reduir i fixar CO2 per a sintetitzar glucosa i altres compostos. La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

7. El cloroplast La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

8. Cloroplast La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

9. Esquema d’un cloroplast estroma tilacoide Espai intermembranal grana La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

10. Cloroplast: microfotografia al microscopi electrònic La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

11. Localització de les reaccions La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

12. Pigments fotosintètics • El principal pigment fotosintètic és la clorofil.la, que s’encarrega de captar l’energia de la llum. Pigment de color verd que conté magnesi, un anell tretrapirròlic i una cua d’un alcohol isoprenoide de 20 carbonis, el fitol • Hi ha dos tipus de clorofil.la, la a ( de forma majoritària) i la b ( de forma minoritària) • Altres pigments : carotenoides i xantofil.les La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

13. Clorofil·la La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

14. La llum La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

15. Espectres d’absorció dels pigments La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

16. Fase lluminosa • Els pigments fotosintètics s’exciten amb la llum ( un electró salta d’un orbital menys energètic a un de més energètic) i aquest electró va saltant de pigment en pigment fins arribar al centre de reacció on hi ha la clorofil·la. El conjunt s’anomena complex col·lector d ela llum (CCL) La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

17. Complex col·lector de la llum La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

18. La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

19. Els fotosistemes • El complex col·lector de la llum dirigeix els electrons cap als fotosistemes, que són unitats estructurals i funcionals encarregats d’utilitzar l’energia de la llum, estan constituïts pel CCL, donadors d’electrons, acceptors d’electrons i transportadors electrònics. • Existeixen dos fotosistemes, el fotosistema I i el fotosistema II La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

20. Fotosistema (FS) • Fotosistema I (FSI) : el seu centre de reacció és el P700,perquè absorbeix la llum de longitud d’ona de 700nm. • Fotosistema II (FSII) : El seu centre de reacció és el P680 • Els dos FS es troben enllaçats i el FS I pot funcionar independentment, mentre que el FS II ha de funcionar coordinadament amb el FS I La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

21. Fotosistemes I i II La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

22. fotofosforilació La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

23. FS I i FSII. Fotofosforilació no cíclica La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

24. FS I. Fotofosforilació cíclica no hi ha fotòlisi de l’aigua, no es desprèn oxigen, només es produeix ATP La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

25. Fase fosca. Característiques generals • Fase biosintètica. Es redueix CO2 gràcies al NADPH i ATP • La reacció més característica de la fase fosca és el cicle de Calvin • Hi ha petites variacions, les plantes C3, les plantes C4 i les plantes CAM • Es fa a l’estroma del cloroplast • Es passa el poder reductor del NADPH a matèria orgànica a través de la fixaxció del CO2 La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

26. Fase fosca. Les plantes C3 Cicle de Calvin-Benson La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

27. Fase fosca. Cicle de Calvin La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

28. Fase fosca. Cicle de Calvin • La fixació del CO2 la fa l’enzim ribulosa 1-5 di-fosfat carboxilasa oxidasa ( rubisco), es comporta com una carboxilasa, per tant fixa CO2, o bé com una oxidasa i es produeix la fotorespiració ( es trenca la ribulosa 1-5 di fosfat cap a gliceraldehid 3 fosfat i passa a la via respiratòria) La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

29. Fotorespiració La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

30. Fase fosca.Les plantes C3. Cicle de Calvin. Balanç Per cada glucosa que es forma hi ha una despesa de 18 ATP i 12 NADPH La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

31. Fase fosca. Les plantes C4 • El CO2 es fixa a una molècula de 3 carbonis, el fosfo-enol-piruvat (PEP) per originar una molècula de quatre carbonis, l'àcid oxalacètic. • Això es fa per evitar la fotorespiració, que es dona quan hi ha una elevada concentració d’oxigen i la Rubisco actua com a oxidasa. • L’estratègia és allunyar la fixació del CO2 dels llocs on hi pot haver elevada concentració d’O2 La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

32. Fase fosca. Les plantes C4 Es dóna en plantes que poden patir estrès hídric, doncs tanquen els estomes i no es produeix l’intercanvi de gasos, s’acumula oxigen procedent de la fotòlisi de l’aigua i la Rubisco actua com a oxidasa, foterespirant i perdent rendiment la fotosíntesi La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

33. Fotosíntesi bacteriana • Pigment: bacterioclorofil·la, que absorveix en llum infraroja • No utilitzen l’aigua coma font d’electrons, sinó que utilitzen compostos d'hidrogen o sulfurs • No desprenen oxigen • Es porta a terme als cromatòfors La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

34. Fotosíntesi bacteriana La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

35. La fotosíntesi. Factors • Intensitat lluminosa: si augmenta la intensitat augmenta el rendiment d ela fotosíntesi • Concentració de CO2 : el rendiment augmenta si augmenta la concentració de CO2 • Temperatura: Augmenta fins arribar a un màxim • Fotoperíode: com més hores de llum més rendiment té la fotosíntesi • Humitat: si baixa la humitat baixa el rendiment pel tancament d’estomes • Concentració d’O2: baixa el rendiment si puja la concentració d’O2 • Longitud d’ona de la llum: si és superior a 680nm el PSII no s’activa i només es produeix fotofosforilació cíclica. La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

36. Quimiosíntesi • Procés d’obtenció de matèria orgànica a partir de l’oxidació de matèria inorgànica. Organismes quimiosintètics, majoritàriament bacteris. • Dues fases: 1- obtenció d’ATP i reducció de coenzims. El substrat que s’oxida es variable, poden ser compostos de N, S o Fe. Bacteris nitrosificants NH3+ O2 + 2e + 2 H+ = NH2OH (hidroxilamina) + H2O NH2OH+ H2O + ½ O2 = NO2- ( nitrit)+ 2 H2O + H+ Bacterisnitrificants NO2-+ ½ O2 = NO3- ( nitrat)+ 2H+ La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat

37. Quimiosíntesi També hi ha bacteris del Sofre i del ferro 2-Reducció de compostos inorgànics cap a orgànics S’utilitza el gradient de H+ per a sintetitzar ATP i NADH. I aquesta energia i poder reductor s’utilitza per a reduir el CO2 a matèria orgànica o la mateixa matèria inorgànica per a ser reduida altre cop a matèria orgànica. Es poc conegut. La fotosíntesi. Biologia segon de batxillerat. Institut Narcís Oller. Xavier Salat