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FOTOSINTESIS. N i v e l d e E n e r g í a. ENERGIA DE LA LUZ. C 6 H 12 0 6 + O 2. CO 2 + H 2 0. Reacción simplificada. luz. 6CO 2 + 6H 2 0 C 6 H 12 O 6 + 6 O 2. clorofila. FOTOSINTESIS TIPOS. a) Fotosíntesis oxigénica : se produce oxígeno. Es el tipo más general.

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fotosintesis
FOTOSINTESIS

N

i

v

e

l

d

e

E

n

e

r

g

í

a

ENERGIA

DE LA LUZ

C6H1206 + O2

CO2+H20

Reacción simplificada

luz

6CO2+ 6H20C6H12O6 + 6O2

clorofila

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotosintesis tipos
FOTOSINTESIS TIPOS
  • a) Fotosíntesis oxigénica: se produce oxígeno.
  • Es el tipo más general.
  • Ocurre en plantas superiores y algas verdes, las cuales son eucarióticas y
  • algunos procariótes, principalmente las cianobacterias.
  • b) Fotosíntesis anoxigénica: no se produce oxígeno.
  • Ocurre sólo en procariotes del tipo de las bacterias verdesulfurosas y purpurasulfurosas.

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fases de la fotosintesis
FASES DE LA FOTOSINTESIS

FASE LUMINOSA

2H20 O2 ADP + Pi ATP

NADP+ NADPH + H+

TILACOIDE

FASE OSCURA

C14O2+ ATP + NADPH + H+

C14H20 + ADP + NADP+

ESTROMA

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fases de la fotosintesis1
FASES DE LA FOTOSINTESIS
  • Comprende 2 fases:
  • La fase luminosa que se lleva a cabo a nivel de las membranas de los tilacoides y
  • La fase oscura que se lleva a cabo a nivel del estroma.

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fases de la fotosintesis2
FASES DE LA FOTOSINTESIS

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fase luminosa
FASE LUMINOSA
  • Participan:
  • Fotosistema I (anoxigénico): localizado en las membranas no apiladas del tilacoide.
  • Fotosistema II (oxigénico): localizado en las membranas apiladas del grana.
  • Complejo citocromo b/f : localizado tanto en las regiones apiladas y no apiladas de la membrana del tilacoide.
  • Los FS catalizan la conversión de la E luminosa, capturada por la clorofila hacia formas que puedan ser usadas por las plantas.

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fase luminosa1
FASE LUMINOSA
  • Los 2 FS absorben luz a diferentes  y ambos son esenciales para la fotosíntesis.
  • Los 2 FS son estructuralmente distintos. Cada uno es un complejo formado por alrededor de 300 moléculas de clorofila, pigmentos carotenoides, citocromos y proteínas transportadoras formando los complejos antena o LHC.

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fase luminosa2
FASE LUMINOSA
  • especiales o clorofilas diana ubicadas en el centro de reacción:
  • del Fotosistema II : P680 (2)
  • del Fotosistema I : P700(1)
  • Ellas absorben la luz y transfieren electrones en c/complejo.
  • Cada FS contiene moléculas de clorofila

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotosistema ii
Componentes fotoactivos incluyen:

-donadores de e- primarios:P 680

-aceptores de e- primarios: Feofitinas a

-quinonas aceptoras intermediarias:QA y QB

- un ión: Fe

FOTOSISTEMA II

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotosistema ii1
FOTOSISTEMA II
  • Las proteínas del PSII incluyen:
  • a) Proteínas Intrínsecas:
  • - CP47 - CP43 - D1 - D2
  • En D1 se localiza la especie Z:Tir161.
  • - cit. b559 - 28 kDa. - 22 kDa.
  • b)Proteínas Extrínsecas:En la cara luminal:
  • - de 33 kDa, ó MSP (Proteína Estabilizadora de Mn). Requerida para unir el Mn al PSII, y formar el Complejo Productor de Oxígeno.
  • - 23 kDa - 17 kDa

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

reloj oxidativo del agua
RELOJ OXIDATIVO DEL AGUA

O2

S0

2H2O

e--

H+

4 Fotones

S1

S4

2H+

4e-

4e-

PSII

Z

e--

e--

S3

S2

e--

H+

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotosistema i
FOTOSISTEMA I
  • El centro de reacción del PSI es una plastocianina ferredoxina oxidoreductasa guíada por la luz.
  • Los componentes fotoactivos incluyen:

- un donador de e-primario: P 700

- un aceptor de e- primario : Ao

-una quinona aceptora intermediaria : A1

- 3 centros Fe - S: FX,FB y FA.

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotosistema i1
FOTOSISTEMA I
  • Las proteínas del PSI incluyen:
  • a)Proteínas Intrínsecas:
  • - PsaA - PsaI - PsaK
  • - PsaB - PsaJ - PsaL
  • b)Proteínas Extrínsecas:
  • 1 : Localizadas en la cara estromal:
  • - PsaC - PsaE
  • - PsaD - PsaH
  • 2: Localizadas en la cara luminal:
  • - PsaF

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

complejo cit b f
COMPLEJO CIT b/f
  • Transfiere electrones entre los dos fotosistemas, para lo cual este complejo oxida a la plastoquinona y reduce a la plastocianina.
  • Está formado por 5 subunidades:
  • - citocromo f,
  • - citocromo b-563 : con 2 grupos hemo,
  • - centro proteíco de oxidoreducción Fe-S Rieske,
  • - proteína de 17kDa y
  • - polipéptido de 5kDa.

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

ferredoxina
FERREDOXINA

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fase luminosa esquema z
FASE LUMINOSA- ESQUEMA Z

ferredoxina

2e-

2e-

PQ

ADP + Pi

NADP+

Cit

b - f

2e-

2e-

ATP

2hv

NADPH

+ H+

PC

1/2 O2

2hv

PS I

2e-

PS II

H2O

2H+

FOTOFOSFORILACION NO CICLICA

FOTOFOSRORILACION CICLICA

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

transporte del ps ii al cit b f
TRANSPORTE DEL PS II AL Cit b/f

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

plastoquinona
PLASTOQUINONA

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

transporte del cit b f al ps i
TRANSPORTE DELCit b/f AL PS I

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotofosforilacion
FOTOFOSFORILACION

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotofosforilacion no ciclica
FOTOFOSFORILACION NO CICLICA

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotofosforilacion ciclica
FOTOFOSFORILACION CICLICA

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

ciclo de calvin
CICLO DE CALVIN

CO2

CARBOXILACION

RUBISCO

REDUCCION

ATP

NADPH+H+

REGENERACION

ATP

G3P

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

ciclo de calvin1
CICLO DE CALVIN

CARBOXILACION

6CO2

6 RIBULOSA

1,5 BI FOSFATO

RUBISCO

ATP

12 ACIDO

3 FOSFOGLICERICO

REGENERACION

NADPH+H+

REDUCCION

10 GLICERALDEHIDA

3 FOSFATO

ATP

12GLICERALDEHIDA

3 FOSFATO

Otras

moléculas

2G3P

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

ciclo de calvin2
CICLO DE CALVIN

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

rutas metabolicas
RUTAS METABOLICAS

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

rutas metabolicas1
RUTAS METABOLICAS

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotorespiracion
FOTORESPIRACION
  • Proceso que se da en las plantas debido a las característica de la RUBISCO de funcionar en una forma diferente a como lo hace durante la Fotosíntesis de acuerdo a la concentración de CO2 que se presenta en el medio, lo que provoca una pérdida del carbono en la forma de CO2, durante los períodos de luz.

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotorespiracion1
FOTORESPIRACION
  • Normalmente la RUBISCO actúa como carboxilasa fijando el CO2 (Km=12uM) durante la Carboxilación del C. de Calvin, formando 2 moléculas de A3PG.
  • Sin embargo si existe en el medio una [CO2] y  de [O2] ([ ] atmosféricas de 0.03% para el CO2 y 21% para el O2), la enzima muestra su otra actividad como oxigenasa, fijando O2(Km=250uM), y no fijando CO2, dando lugar a la formación de 1 sóla molécula de A3PG y a 1 molécula de ácido Pglicólico(C2), en la cual se han incorporado los átomos de O2 .

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotorespiracion funci n de la rubp carboxilasa oxigenasa

CH2OP

I

H-C-OH

I

COOH

FOTORESPIRACIONFunción de la RubP carboxilasa - oxigenasa

CH2OP

I

C=O

I

H-C-OH

I

H-C-OH

I

CH2OP

CH2OP

I

C-OH

II

H-C-OH

I

H-C-OH

I

CH2OP

2 APG

H2O

CH2OP

I

H-C-OH

I

COOH

CO2

Mg+2

Carboxilasa

Mg+2

CH2OP

I

H-C-OH

I

COOH

Oxigenasa

O2

1 APG

Forma

enólica

Ribulosa

1-5 bifosfato

CH2OP

I

COOH

1 ác. Pglicólico

Ruta del

Glicolato

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotorespiracion2
FOTORESPIRACION

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

estructura de la rubisco
ESTRUCTURA DE LA RUBISCO

100Ao

114Ao

VISTA LATERAL

VISTA SUPERIOR

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotosintesis balance de carbonos
FOTOSINTESISBALANCE DE CARBONOS
  • Para producir 1 molécula de glucosa (C6) se requiere fijar 6 moléculas de CO2 (C1), los cuales se unen a 6 moléculas de Rb1-5 bp(C5) formando durante la etapa de carboxilación 12 moléculas de APG(C3).
  • En la etapa de reducción las 12 moléculas de APG son reducidas a 12 moléculas de G3P(C3); de éstas 2 (C3) salen del Ciclo de Calvin para continuar hacia la formación de la glucosa(C6) y las otras 10 moléculas de G3P(C3) regeneran a las 6 moléculas de Rb 1-5 bp (C5).

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotosintesis balance de atp
FOTOSINTESISBALANCE DE ATP
  • Por cada molécula de CO2 que es reducido a azucares se emplean 3 ATP y 2 NADPH+H+. Para la formación de una molécula de hexosa se necesitan 18 ATP y 12 NADPH+H+. Así la ecuación para las plantas C3 será:
  • 6C02 + 18 ATP + 12 NADPH+H+ + 12 H2O

C6H12O6 + 18 ADP +12Pi + 12 NADP+

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotosintesis requerimiento cuantico de fotones
FOTOSINTESISREQUERIMIENTO CUANTICO DE FOTONES:
  • Por transporte no cíclico se requiere la energía de 2 fotones o cuanta para excitar cada uno de los Fotosistemas, requiriéndose en total 4 cuanta.
  • Para la liberación de una molécula de O2 se necesita por lo menos 4 cuanta de luz a nivel del PSII.
  • Para la producción de NADPH+H+ se necesitan 4 cuanta, pero como se necesitan 2 NADPH+H+ por lo tanto se requieren 8 cuanta, lo que determina que sean 8 cuanta los que se necesitan para producir el O2 y 2 NADPH+H+.

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

fotosintesis requerimiento cuantico de fotones1
FOTOSINTESISREQUERIMIENTO CUANTICO DE FOTONES:
  • Según la reacción:
  • 6CO2 + 12H2O CH2O + 6O2 + 6H2O
  • Si la relación de O2 y CO2 es la misma , los cuanta que se han usado para producir el O2 , se habrá utilizado esa energía en fijar el CO2 .
  • Por lo tanto si para fijar 1 CO2 (C1) se han consumido 8 cuanta de luz, para producir 1 molécula de glucosa (C6) se requieren 48 cuanta.

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

eficiencia a nivel molecular
EFICIENCIA A NIVEL MOLECULAR
  • Para 1 molécula de glucosa se requieren 48 cuanta.
  • Si una mol de cuantas equivale a un cuanto, por lo tanto para una mol de glucosa se requieren 48 cuantos.
  • Cada cuanto de luz roja(680nm) = 42Kcal/mol
  • Una mol de glucosa para ser fotosintetizada requiere la energía de: 48 x 42 = 2016 Kcal.
  • Pero 1 mol de glucosa quemada en el calorímetro produce 672 Kcal.
  • Por lo tanto si 2016 Kcal--------->100%
  • 672 Kcal---------> x
  • x = 33.33 % de máxima eficiencia con un requerimiento mínimo de 48 cuantos.

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eficiencia a nivel molecular1
EFICIENCIA A NIVEL MOLECULAR
  • En caso de requerirse un > número de moles de fotones (cuantos), la eficiencia será mucho < .
  • Así mismo si la  empleada es mucho menor, como por ejemplo la luz azul, la eficiencia sería de 19.71%, por lo tanto mucho menor.
  • En caso de ser una  comprendida entre 680 y 700 nm ésta no permitiría el funcionamiento del PSII, mientras que  superiores a los 700nm no serían absorbidas por ninguno de los 2 Fotosistemas.

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