Universidad Nacional Autónoma de México Preparatoria "Antonio Caso", Plantel 6 Biología

1. Universidad Nacional Autónoma de México Preparatoria "Antonio Caso", Plantel 6 Biología Fotosíntesis Nombre equipo: Aceves García PamelaAlcántara Calva Marco AntonioMandomoGárate BrendaÁlvarez AlquiciraSalvadorProfesora: CecilaVerduzco Martínez Grupo 605 Ciclo esolar 2009-2010

2. FOTOSÍNTESIS

3. ¿Qué es la fotosíntesis? • Proceso metabólico específico de ciertas células de los organismos autótrofos, por el que se sintetizan sustancias orgánicas a partir de otras inorgánicas, utilizando la energía lumínica.

4. Proceso general de la fotosíntesis Clorofila u otros Pigmentos Fotosintetizadores Absorben Energíalumínica Para Transformar y Obtener Energía Química (ATP) Compuestos Reductores (NADPH) y con ellos transformar Agua CO2 en Libera oxígeno (O2) Compuestos orgánicos reducidos (Glucosa y otros)

5. ¿Qué organismos realizan este proceso? Organismos fotoautótrofos: Plantas superiores, las algas, las cianobacterias, bacterias purpúreas y verdes del azufre

6. Cloroplasto • Organelo exclusivo de la célula vegetal. • En éste se lleva acabo el proceso de fotosíntesis.

7. Estructura del cloroplasto

8. Luz Tiene características de partícula y onda Se propaga en línea recta y todas direcciones La luz se descompone en longitudes de onda A mayor longitud de onda más tendiente al rojo es el color Luz visible para el ser humano Esta conformada por el rango De longitud de onda entre 400 y 700 nanómetros Los cloroplastos absorben un Porcentaje elevado de las longitudes de onda del violeta, azul, rojo y anaranjado Las moléculas de pigmento solo pueden absorber un fotón a la vez para causar la excitación de un solo electrón Dicha energía se utiliza en la fotosíntesis

10. Pigmento • Los colores de la vegetación son muy variados, y son conferidos a los vegetales por compuestos químicos llamados pigmentos. • El color de las plantas esta definido por la longitud de onda que sus pigmentos no son capaces de absorber (lo reflejan).

11. Tipos de pigmentos Clorofila Molécula clave captadora De energía de las membranas tilacoideas Pigmento verde de todas las células fotosintéticas Diferentes tipos Clorofila a (se encuentra en todos los organismos fotosintéticos) Clorofila b (algas y protistas) Clorofila c y d (se encuentra en las algas Inferiores) Contiene Grupo metilo Contiene Grupo formilo

12. Clorofila a y b Está formada por 4 anillos pirrólicos, un átomo de magnesio y una cadena larga de fitol (C20H39OH)

13. Pigmentos accesorios Reflejan el color amarillo Formado por dos Anillos laterales, Cada uno con dos radicales Refleja el color naranja Reflejan el color Azul y púrpura

14. Importancia fotosíntesis • La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica, fundamental para los demás seres vivos. • Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos.

15. Libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante. • Evita la acumulación de CO2en el planeta. • La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora.

16. De ella depende también la energía almacenada en combustibles fósiles • El equilibrio necesario entreseres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis

17. Proceso En la fotosíntesis se diferencian dos etapas, con dos tipos de reacciones • Fase luminosa: En el tilacoide. • En ella se producen transferencias de electrones. • : • Fase oscura: En el estroma. En ella se realiza la fijación de carbono.

19. FASE LUMINOSA • Necesita la presencia de luz. • Los hechos que ocurren en la fase luminosa de la fotosíntesis se pueden resumir en estos puntos: • Semisíntesis de ATP o fotofosforilación que puede ser: • Acíclica o abierta • Cíclica o cerrada • Síntesis de poder reductor NADPH • 3.- Fotolisisdel agua. En la etapa clara la luz que "golpea" a la clorofila excita a un electrón a un nivel energético superior. En una serie de reacciones la energía se convierte (a lo largo de un proceso de transporte de electrones ) en ATP y NADPH. El agua se descompone en el proceso liberando oxígeno como producto secundario de la reacción. El ATP y el NADPH se utilizan para fabricar los enlaces C-C en la etapa oscura.

20. Llegada de fotones de luz (FOTOSISTEMA II) FASE LUMINOSA ACÍCLICA NADP*  NADPH+H Reductasa Excitación pigmento de la clorofila (cede 2 electrones) Ferrodoxina Fotólisis del agua Los electrones cedidos al A0 • Aceptor primario (Feofitina) Libera Oxígeno Cadena transportadora de electrones Nueva excitación clorofila 700 (FOTOSISTEMA I) Plastoquinina Citocromo b6f Incorporación de protones Plastocianina: Donador primario de electrones (FOTOSISTEMA I) Bombea protones interior tilacoide ADP  ATP

21. FASE LUMINOSA ACÍCLICA

22. FASE LUMINOSA CÍCLICA La fase luminosa cíclica es importante para sintetizar el ATP suficiente para que tenga lugar la fase biosintética. • Aquí sólo interviene el fotosistema I, y por tanto: • No hay fotólisis del agua • No se forma NADPH + H+ • No se desprende O2 Llegada de fotones de luz a la clorofila P700 Clorofila P700* se excita liberando electrones Ferredoxina Citocromo b/f Repetir ciclo Aumenta la concentración de protones Son utilizados para sintetizar ATP

23. FASE LUMINOSA CÍCLICA

24. AMBAS FASES LUMINOSAS

25. Fotólisis del agua • Rotura de una molécula de agua en electrones, protones y oxígeno. En la fotosíntesis ocurre durante la fase luminosa (proceso no cíclico).

26. FASE BIOSINTÉTICA Esta fase utiliza la energía producida durante la etapa luminosa para la síntesis de materia orgánica. • Ciclo de Calvin. • El ciclo de Calvin pasa por las siguientes etapas: • Carboxilación • Reducción del CO2 • Regeneración de la molécula Ribulosa 1,5-bifosfato (RubisCo) Carboxilación (En el estroma) Unión de una molécula de CO2 a una de ribulosa 1,5-bifosfato dando lugar a una molécula de seis carbonos inestable que se disocia en dos de tres que es el ácido 1,3-difosfoglicérido..

27. Reducción del CO2 • Gracias a la utilización de los compuestos energéticos sintetizados durante la fase luminosa puede tener lugar la transformación (reducción) del ácido 3-fosfoglicérido en gliceraldheído 3-fosfato. • En dicha reacción se consume NADPH + H+ • El gliceraldheido-3-fosfato resultante, puede seguir tres caminos: • Síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos a nivel de estroma • Síntesis de sacarosa a nivel de citosol (fuera del cloroplasto) • Regeneración de la RubisCo Regeneración de la rubisco El gliceraldheido-3-fosfato es usado por la planta para regenerar uno de sus enzimas más preciados, la RubisCo. El balance global es que por cada 5 moléculas de gliceraldheido-3-fosfato se regeneran 3 ribulosa 1,5-bifosfato que servirán nuevamente para fijar CO2 como explicamos en la carboxilación.

29. ¿Para qué se utiliza la molécula de agua? El agua se descompone en el proceso liberandooxígeno como producto secundario de la reacción El agua es necesaria para poder metabolizar el CO2. ( En el metabolismo de las plantas C3, por cada molécula de agua y por cada cuatro fotones se forman media molécula de oxígeno, 1,3 moléculas de ATP, y un NADPH + H+.) El agua se utiliza para suministrar electronespara dichas reacciones redox, es decir, el agua interviene como fuente de electrones. Puesto que la molécula de agua es un agente reductor muy débil, sus electrones deben ser energetizados por los fotones de la luz solar. e- e-

30. Producto final Producto inicial 6 H2 O + 6 C O2 C6H12 O6 + 6 O2

31. ¿De dónde se obtiene el CO2? • La planta captura el CO2 proveniente del aire. • Éste es capturado por medio de poros contenidos en la epidermis de la hoja llamados estomas.

32. ¿Cómo se produce el Oxígeno? Hasta que en el centro del fotosistema II se produce la fotólisis del agua, rompiéndola en medio O, 2 protones (H+) y dos electrones. El oxígeno se unirá con el sobrante de otra molécula de agua, para crear oxígeno atmosférico (O2) El complejo antena de los fotosistemas atrapa fotones de la luz, elevando los electrones a niveles más altos que su estado cuántico fundamental, y esta energía se va transportando entre diferentes moléculas de clorofila por resonancia.

33. Estrategias fotosintèticas Arroz, trigo, papa, Cebada, tomate, etc. Maíz, caña de azúcar, Sorgo, etc. Cactus, aloe vera, nopal, etc. La mayoría de las plantas vasculares, cianobacterias y algas verdes. Costo de energía para la concentración y transporte de CO2 a los sitios de fijación de la enzima rubisco. Adaptados a zonas donde existe una limitada disponibilidad de agua.

34. Plantas C4 Plantas C4 Estrategia que minimiza las pérdidas ocasionados por Fotorrespiración. Su nombre se debe a que su fijación del CO2 es un ácido de 4 carbonos. Adaptados a climas tropicales y cálidos. Características De sus hojas

35. Fijaciòn del CO2 en el C4

36. Plantas CAM Plantas CAM (Crassulaceanacidmetabolism) Adaptaciones para soportar el estrés hídrico. (Plantas suculentas con hojas carnosas) Se presenta en las crusuláceas. Habitan en desiertos cálidos, con alta radiación solar y escasez de agua.

37. Fijaciòn del CO2 en el CAM

38. Tipos de fotosíntesis Se produce oxígeno No se produce oxígeno

39. Oxigenica Anoxigenica 1.-El agua es el donante primario de electrones. 1.-El H2S Y H2 son los donadores orgánicos de electrones 2.- La realizan las plantas, algas Y cianobacterias 2.-No producen O2 3.-La realizan las bacterias purpúreas y verdes 3.- Realizan fotólisis del agua liberando O2 + e- + H+, los electrones son transferidos al NADP+, usado para síntesis de azúcares 4.- Proceso en anaerobiosis 4.- Oxigenan ambientes

40. ¿Por qué algunas plantas como el tilo americano, el chícharo o las habas no crecen bien en climas áridos? Esto se debe a que la planta reacciona, ante la escasez de agua, cerrando los estomas para evitar su desecación, dificultando de este modo la penetración de dióxido de carbono. Y esto dificulta el rendimiento fotosintético, proceso fundamental para la planta,

41. ¿Qué pasa en el otoño? La fotosíntesis se realiza en las hojas, por lo tanto un árbol sin hojas no puede fotosintetizar. Durante el otoño, cuando el árbol carece de hojas, consume sus reservas hidrato carbonadas en el proceso de la respiración. Los árboles descansarán y vivirán con el alimento que almacenaron durante el verano hasta la espera de la aparición de nuevas hojas. La clorofila de las hojas desaparece y, poco a poco, a medida que su color verde se desvanece, empezamos a ver colores naranjas y amarillos. Estos colores ya existían durante el verano, pero no los podíamos ver porque quedaban cubiertos por el verde de la clorofila.

42. Factores influyen en la fotosíntesis • Cantidad de clorofila • Cantidad de cloroplastos • Cantidad de hojas • Estructura de la hoja, es decir, en las hojas influye el grosor de la cutícula, la epidermis, el número de estomas y los espacios entre las células del mesófilo.

43. Factores ambientales en la fotosíntesis

44. El tiempo de iluminación: existen especies que desenvuelven una mayor producción fotosintética cuanto mayor sea el número de horas de luz, mientras que también hay otras que necesitan alternar horas de iluminación con horas de oscuridad. La escasez de agua: Ante la falta de agua en el terreno y de vapor de agua en el aire disminuye el rendimiento fotosintético.

45. El color de la luz: Las clorofilas, las moléculas atrapan diferente energía lumínica, por ejemplo: la clorofila α y la clorofila β absorben la energía lumínica en la región azul y roja del espectro, los carotenos y xantofilas en la azul, las ficocianinas en la naranja y las ficoeritrinas en la verde. La intensidad luminosa: Existen especies de penumbra y especies fotófilas. Dentro de cada intervalo, a mayor intensidad luminosa, mayor rendimiento,. Para una igual intensidad luminosa, las plantas C4 (adaptadas a climas secos y cálidos) manifiestan un mayor rendimiento que las plantas C3, y nunca alcanzan la saturación lumínica

46. La temperatura: La eficacia del proceso aumenta con la temperatura, como consecuencia de un aumento en la movilidad de las moléculas en la fase oscura, hasta llegar a una temperatura en la que se sobreviene la desnaturalización enzimática, y con ello la disminución del rendimiento fotosintético La concentración de dióxido de carbono: Si la intensidad luminosa es alta y constante, el rendimiento fotosintético aumenta en relación directa con la concentración de dióxido de carbono en el aire, hasta alcanzar un determinado valor a partir del cual el rendimiento se estabiliza. La concentración de oxígeno: cuanto mayor es la concentración de oxígeno en el aire, menor es el rendimiento fotosintético, debido a los procesos de fotorrespiración.

47. ¡¡¡Viva la fotosíntesis!!!

48. Bibliografía http://es.wikipedia.org/wiki/Fotos%C3%ADntesis http://www.mapa.es/pesca/img/rmarinas_mapa/galeria_cabopalos/022algas.jpg http://bio-cl.iespana.es/bio-cl/foto4.htm www.biologia.edu.ar/plantas/fotosint.htm www.peruecologico.com.pe/lib_c1_t06.htm www.alaquairum.com/fotosintesis.htm apicultura.wikia.com/wiki/Fotosíntesis