BIOQUÍMICA VEGETAL Fotosíntesis y Fotorrespiración

1. BIOQUÍMICA VEGETAL Fotosíntesis y Fotorrespiración

2. Balance del Metabolismo del carbono

3. Metabolismo del carbono Fotosíntesis Respiración Fotorrespiración

4. Ecuación general Tipos de reacciones • Reacciones fotoquímicas • Reacciones bioquímicas

5. O 2 (g) • Reacciones fotoquímicas • Fotólisis del agua. • Fotofosforilación. • Formación de equivalentes de reducción. ATP NADPH.H+

7. ESTRUCTURA DEL CLOROPLASTO Y DE LAS MEBRANAS FOTOSINTETICAS

11. Reacciones bioquímicas Clasificación según el mecanismo de fijación del CO2 atmosférico • Plantas C-3 (EFICIENTES) • Plantas C-4 (SUPEREFICIENTES) • Plantas CAM

12. 6 ADP 6 ATP 12 ATP 12 ADP 12 NADP+ 12 NADPH+H+ • Plantas C-3 (EFICIENTES) E: Fosforibulosa quinasa E: RUBISCO

13. Ecuación neta del proceso 6CO2 + 11H2O + 12NADPH.H+ + 18ATP Glucosa-6-P + 12NADP+ + 6H+ + 18ADP + 17Pi Se consumen 3ATP y 2NADPH.H+ por molécula de CO2 fijado.

14. PLANTAS C-3 • Cloroplastos células del mesófilo. • Molécula fijadora CO2: Ribulosa 1,5-bisfosfato • (RuBP) • Enzima: Ribulosa bisfosfato carboxilasa/oxigenasa • ( RUBISCO) • (Se activa en presencia de luz) • Intermediario formado: Triosa-P ( G-3P).

15. ENZIMA RUBISCO • 4 subunidades cloroplasto y 4 subunidades citosol. • Cataliza también la oxidación de la RuBP • (FOTORRESPIRACIÓN). - Km (CO2)= 12 umol.L-1; Km (O2)= 250 umol.L-1 • En plantas C-3 se favorece la fotorrespiración, por: • Elevada c(O2) ambiental. • En el trópico, aumentos de temperatura afectan la • solubilidad del CO2.

16. PLANTAS C-4 • Cloroplastos células del mesófilo y células perivasculares. • Moléculas fijadora CO2: Fosfoenol piruvato (FEP) • Enzima participante: FEP- carboxilasa. SUSTRATO DE LA ENZIMA: HCO3- • Intermediario formado: • Acidos C-4 dicarboxílicos (Ciclo Hatch-Slack). • (células del Mesófilo). • Triosas-P (Ciclo de Calvin) (cel. Perivasculares).

17. Células del mesófilo Células perivasculares

18. Captura del CO2 en las plantas C-4, O HAZ ENVOLVENTE

19. Ecuación general (Plantas C-4). 6CO2 + 23H2O + 12NADPH.H+ + 30ATP Glucosa + 30ADP + 30Pi + 12NADP+ Se consumen 5 ATP y 2 NADPH.H+ por molécula de CO2 fijado.

20. Plantas C-4 requieren MUCHO MÁS ATP PARA SINTETIZAR LA UNIDAD DE HEXOSA PERO…. • La sintetizan más rápidamente por unidad de superficie foliar. • Crecen mucho más rápido. • Funcionan eficazmente con intensidades lumínicas superiores. • No parecen fotorrespirar o si lo hacen reutilizan el CO2 producido por esta vía.

21. Metabolismo CAM

22. 12 M 250 M Km Km = = CO2 O2 Fotorrespiración Proceso que compite con la Fotosíntesis por un sustrato común: la RuBP. Orgánulos participantes: cloroplasto, peroxisoma,mitocondria. Enzima: RUBISCO.

23. Rubisco Actividad carboxilasa CO2 O2 Rubisco Actividad oxigenasa Actividad de la RUBISCO

25. Atmósfera C2 Ciclo fotosintético Oxidativo del carbono C3 Ciclo de Calvin Azúcares Transferencia fotosintética de electrones Diagrama que relaciona los ciclos de la fotosíntesis reductiva (C3) y la oxidativa (C2) Atmósfera

26. Fotorrespiración No contribuye a la producción de biomasa vegetal. No se favorece en plantas C-4

27. Vía auxiliar para la fijación CO2 atm. (Ciclo Hatch-Slack) • Aumento relativo c(CO2) interna en células perivasculares que favorece la fotosíntesis, dado el bajo valor de la Km(CO2) de la E: Rubisco. • Muy bajo número de peroxisomas.

28. Conclusiones • El mecanismo de fijación del CO2 atmosférico depende de las características de la anatomía del aparato foliar, encontrándose que la síntesis de hexosas ocurre por el Ciclo de Calvin para todas las especies vegetales.

29. Conclusiones • La ocurrencia de las reacciones bioquímicas de la fotosíntesis es dependiente de las condiciones de iluminación imperantes, tanto por el consumo del ATP y equivalentes de reducción, como la activación de los sistemas enzimáticos.

30. Conclusiones • La fotorrespiración es un proceso que compite con la fotosíntesis, siendo favorecida en plantas del tipo C-3 y con predominio de altas temperaturas.