4c-Metabolismo Fotosintesis 2020 1

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TEMARIO
a) Definiciones
b) ¿Qué tipo de energía usan las células?
c) ¿Cómo capturan los seres vivos la energía luminosa?
d) Elementos de la fotosíntesis
e) ¿Cómo se desarrolla la fase luminosa?
f) ¿Cómo se desarrolla la fase oscura?
g) Otras vías para fijar el Carbono
4.3. FOTOSÍNTESIS
a) DEFINICIONES
METABOLISMO: 
Es la suma de todas las 
reacciones bioquímicas por las 
cuales la célula obtiene y utiliza 
energía para realizar sus 
funciones y mantenerse viable.
METABOLISMO 
DEGRADATIVO
O CATABOLISMO
- Glucólisis
- Glucogenólisis
- Respiración
- Fermentación
METABOLISMO DE 
SÍNTESIS O 
ANABOLISMO
- Síntesis de proteínas
- Síntesis de glucógeno
- Fotosíntesis 
FOTOSÍNTESIS
Es un proceso bioquímico mediante el cual la energía luminosa se
transforma en energía química. Este proceso sucede principalmente en
plantas, algas y bacterias fotosintéticas (Autótrofos o fotótrofos o
fotolitótrofos).
6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2
Energía 
luminosa
Clorofila
GLUCOSA
energía química 
o potencial
http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://iescarin.educa.aragon.es/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Seccion%25205/27-15a.jpg&imgrefurl=http://iescarin.educa.aragon.es/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Seccion%25205/5%2520-%2520Capitulo%252027.htm&h=621&w=428&sz=69&hl=es&start=38&usg=__roYomBMOkMK7AgTKXGe9TGwaOO0=&tbnid=ArcjDazYUxLfcM:&tbnh=136&tbnw=94&prev=/images%3Fq%3Dbacterias%2Bfotosinteticas%26start%3D20%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Des%26sa%3DN
b) ¿QUÉ TIPO DE ENERGÍA USAN LAS CÉLULAS?
a) ENERGÍA LUMINOSA
Energía que proviene del sol y es captada por una serie de 
organismos denominados Autótrofos o fotótrofos o fotolitótrofos.
b) ENERGÍA QUÍMICA O POTENCIAL
Es la energía que se encuentra en las uniones covalentes entre los 
átomos de las moléculas (azúcares, ácidos grasos, aminoácidos, 
etc.). No se usa directamente, sino que se transforma y libera en 
formas de moléculas energéticas de uso directo como el ATP 
(moneda energética) o moléculas de reserva energética (NADH, 
FADH, AMP, ADP, etc.). Es la energía que usan los heterótrofos.
LA ENERGÍA QUE USAN LAS CÉLULAS SON: 
c) ¿CÓMO CAPTURAN LOS SERES VIVOS LA ENERGÍA LUMINOSA?
ENERGÍA 
QUÍMICA o 
POTENCIAL
• Azucares
• Lípidos
• Proteínas
• Ac. Nucleicos
ENERGÍA LUMINOSA
…………lo hacen a través de la fotosíntesis y como 
sabíamos la energía no se destruye solo se transforma
Hojas y cloroplastos son adaptaciones para la fotosíntesis. En las 
plantas, la fotosíntesis tiene lugar principalmente en los cloroplastos.
FOTOSÍNTESIS
Para un mejor estudio se 
divide en dos Fases
FASE LUMINOSA: Se 
desarrolla en presencia de luz 
(de día) en la membrana de 
los tilacoides.
FASE OSCURA: Se 
desarrolla todo el tiempo (de 
día y de noche) en el Estroma 
a través del ciclo de Calvin.
La fotosíntesis consiste en reacciones 
luminosas (fotodependientes) y el ciclo de 
Calvin (reacciones fotoindependientes)
¿CÓMO SE CONVIERTE LA ENERGÍA LUMINOSA EN 
ENERGÍA QUÍMICA?
Se convierte a través de reacciones bioquímicas que se dan entre los
ELEMENTOS DE LA FOTOSÍNTESIS: (i) Luz (ii) Pigmentos fotosintéticos
(iii) Cadena transportadora de electrones (iv) Agua y (v) CO2
d) ELEMENTOS DE LA FOTOSÍNTESIS:
i) Luz (La luz visible va de 400 a 700 nm)
La clorofila absorbe principalmente la luz roja a 680 y 700 nm 
ii) Pigmentos fotosintéticos
Principal: Clorofila a (absorbe luz violeta, roja y 
azul y refleja la verde)
Accesorios: Carotenoides (absorbe luz azul y verde 
y refleja el color amarillo y anaranjado) 
¿ En donde se ubican los pigmentos, clorofila y carotenoides?
CLOROFILA - Proteína
Se ubican en la membrana de los 
tilacoides en los llamados 
Fotosistemas o Centros de 
Reacción que captan la energía 
del sol.
β- CAROTENOS-Lípidos
Grupo de 
pigmentos 
Clorofila y 
Β-carotenos
PII o PS II
COMPLEJO 
ANTENA o 
CENTRO DE 
REACCIÓN
Máxima 
absorción a 
680 nm
PI o PS I
Máxima 
absorción a 
700 nm
iii) cadena transportadora de electrones y ATP sintetasa
los elementos de su cadena transportadora de electrones son:
Fotosistema II (PII) → Feofitina (f)→ Plastoquinona (PQ)→
Citocromo (Cyt Bf6)→ Plastocianina (PC)→Fotosistema I (P I)
Ferrodoxina (Fd) →NADP Reductasa y NADPH
f
e) ¿CÓMO SE DESARROLLA LA FASE LUMINOSA?
ENERGÍA DEL SOL
La fase luminosa o fotoquímica se desarrolla …..
a) Fotooxidación de la clorofila
b) Fotólisis del agua (Reacción de Hill) 
H2O ½ O2 + H2
c) Fotofosforilación (síntesis de ATP)
ADP + Pi ATP
d) Formación del poder reductor
NADP + H2 NADPH
Fase oscura
Ciclo de Calvin
¿CÓMO SE DESARROLLA LA FASE LUMINOSA?
Energía luminosa es transformada en energía química
6 CO2 + 6 H2O LUZ C6H12O6 + 6O2
CLOROFILA
Plantas, algas y algunas bacterias
CÉLULA
Clorofila
Fotosistema II
Clorofila
Fotosistema I
a-FOTOOXIDACIÓN DE LA CLOROFILA
ENERGÍA DEL SOL
ATP
NADPH
FASE LUMINOSA
tilacoide, grana
CLOROPLASTO
e-
FOTOOXIDACIÓN DE 
LA CLOROFILA
FASE LUMINOSA
FOTOLISIS DEL AGUA
Energía luminosa es transformada en energía química
6 CO2 + 6 H2O LUZ C6H12O6 + 6O2
CLOROFILA
Plantas, algas y algunas bacterias
CÉLULA
Clorofila
Fotosistema II
Clorofila
Fotosistema I
a-FOTOOXIDACIÓN DE LA CLOROFILA
ENERGÍA DEL SOL
b-FOTÓLISIS DEL AGUA
1/2O2
2H+
2e-
H2O
FASE LUMINOSA
tilacoide, grana
CLOROPLASTO
O2
e-
FOTOFOSFORILACIÓN
Energía luminosa es transformada en energía química
6 CO2 + 6 H2O LUZ C6H12O6 + 6O2
CLOROFILA
Plantas, algas y algunas bacterias
CÉLULA
Clorofila
Fotosistema II
Clorofila
Fotosistema I
a-FOTOOXIDACIÓN DE LA CLOROFILA
ENERGÍA DEL SOL
b-FOTÓLISIS DEL AGUA
1/2O2
2H+
2e-
H2O
ATP
c-FOTOFOSFORILACIÓN
FASE LUMINOSA
tilacoide, grana
CLOROPLASTO
O2
e-
FORMACIÓN DE PODER REDUCTOR
Energía luminosa es transformada en 
energía química
6 CO2 + 6 H2O LUZ C6H12O6 + 6O2
CLOROFILA
CÉLULA
Clorofila
Fotosistema II
Clorofila
Fotosistema I
a-FOTOOXIDACIÓN DE LA CLOROFILA
ENERGÍA DEL SOL
b-FOTÓLISIS DEL AGUA
1/2O2
2H+
2e-
H2O
ATP
NADPH
c-FOTOFOSFORILACIÓN
d-FORMACIÓN DEL PODER REDUCTOR
FASE LUMINOSA
tilacoide, grana
CLOROPLASTO
O2
e-
Los pigmentos contenidos en los centros de reacción o fotosistemas captan la energía 
del sol, se cargan energéticamente y rompen las moléculas del agua que están dentro 
de los tilacoides provocando un flujo de electrones y liberación de oxígeno. 
¿CÓMO SE DESARROLLA LA FASE LUMINOSA?
Fase inicial: Fotooxidación de la clorofila
Los electrones liberados en la fotolisis del agua fluyen en una primera etapa desde el 
Fotosistema II (PII)→Feofitina (F)→Plastoquinona (PQ) → Citocromo Bf6 (Cyt Bf6) 
→ Plastocianina (PC) hasta el Fotosistema I (P I)
En una segunda etapa del P I →Proteínas Fe-S→Ferrodoxina (Fd)→NADP reductasa 
hasta NADPH que es el aceptor final de los electrones (e-).
¿CÓMO SE DESARROLLA EL FLUJO DE ELECTRONES?
F
NADP 
Reductasa 
(Fd) (Fe-S) 
Los electrones fluyen a través de la CADENA TRANSPORTADORA desde PII 
altamente energético y en cascada hasta P I en donde se vuelve a cargar 
energéticamente y fluyen hasta NADPH que es el aceptor final de los electrones (e-). 
¿CÓMO SE DESARROLLA EL FLUJO DE ELECTRONES?
Se denomina Fotosistema I porque fue el primero en ser descubierto.
En ella se vuelve a cargar energéticamente haciendo que los
electrones fluyan hasta la formación de poder reductor (NADPH).
La energía que se libera por el flujo de electrones hace posible el bombeo de protones 
del estroma al interior del tilacoide los cuales fluirán y regresaran al estroma a través 
de la ATP sintasa provocando la síntesis de ATP o fotofosforilación. Finalmente los 
electrones son aceptados por el NADP+ produciendo poder reductor en forma de 
NADPH. El ATP y el NADPH producidos serán utilizados en la fase oscura. 
¡¡ LA ENERGÍA DEL SOL HA SIDO TRANSFORMADA A MOLECULAS ENERGÉTICAS 
DE USODIRECTO ATP Y NADPH !!
F
ESTROMA
INTERIOR DEL TILACOIDE
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
¿CÓMO SE PRODUCE LA FOTOFOSFORILACIÓN O SÍNTESIS DE ATP?
¿Cómo se conecta la fase luminosa con la fase oscura?
f) ¿CÓMO SE DESARROLLA LA FASE OSCURA o BIOSINTÉTICA?
La fase oscura se desarrolla en el estroma del cloroplasto a través de una serie de reacciones que 
se denominan el CICLO DE CALVIN y para ser didácticos se ha separado en 04 etapas ellas 
son: CARBOXILACION→REDUCCIÓN→SÍNTESIS→REGENERACIÓN.
a) CARBOXILACIÓN: seis moléculas de ribulosa reaccionan
con seis moléculas de CO2, formando 12 unidades de
fosfoglicerato (3C). Esta reacción es catalizada por la enzima
Ribulosa 1,5-Bifosfato carboxilasa (RuBisCO).
b) REDUCCIÓN: Las moléculas de glicerato son transformadas 
hasta gliceraldehido 3- fosfato. El proceso incorpora NADPH 
proveniente de la fase luminosa y requiere ATP.
c) SÍNTESIS: de 12 gliceraldehidos 3-fosfatos formados, 02 son 
derivados del Ciclo de Calvin para la síntesis de glucosa. Los 10 
restantes formaran 6 Ribulosa-5-fosfato (5C).
d) REGENERACIÓN: El ATP proveniente de la fase luminosa 
permite regenerar la ribulosa 1,5-bifosfato y será capaz de actuar 
nuevamente con el CO2.
FASE OSCURA O BIOSINTÉTICA
FASE OSCURA: CICLO DE CALVIN
El ciclo de Calvin es importante porque capta 
el dióxido de carbono el ATP y NADPH 
sintetizados en la fase luminosa y se localizan 
en el fluido del estroma que rodea a los 
tilacoides. Por cada tres moléculas de CO2
que se captan en el ciclo de Calvin, se 
produce una de G3P. Esta ruta metabólica se 
considera “ciclo” porque comienza y termina 
con la misma molécula (RuBP). En el ciclo de 
Calvin se usa la enzima RuBisCO para 
combinar una moléculas de CO2 con una de 
RuBP. 
Porqué es importante el ciclo de Calvin o también conocido como ruta C3
Etapas Sub Etapas Requerimiento Ocurre en Productos
Tipos de 
Organismo
Fase 
Luminosa
Energía solar
Clorofila
Membrana del 
Tilacoide
2 Electrones
Clorofila oxidada
Plantas
Algas
cianobacte
rias 
2) Fotólisis del 
agua
Agua
Energía solar 
ADP y Pi
2 Electrones
2 H+
½ O2
3) Síntesis de 
ATP
Electrones
Proteínas 
transportadora
ATP
4) Formación 
de NADPH
NADP
H+
NADPH
Fase Oscura
(Ciclo de 
Calvin)
1) 
Carboxilación
6 CO2
6 Ribulosa 1,5 
BP
Estroma
12 Fosfoglicerato 
(3C)
2) Reducción
Fosfoglicerato
NADPH
ATP
3) Síntesis
GLUCOSA
4) 
Regeneración
2Gliceraldehido 3P
6 Ribulosa 1,5 BP
12 
gliceraldehido3P
1) Fotooxidación 
de la clorofila
10 Gliceraldehido 3P
6ATP
6 Ribulosa 1,5 P
g) OTRAS VÍAS PARA FIJAR EL CARBONO
¿CÓMO CAPTURAN LOS SERES VIVOS LA ENERGÍA LUMINOSA?
A TRAVÉS DE UN PROCESO BIOQUÍMICO MEDIANTE EL CUAL LA ENERGÍA 
LUMINOSA SE TRANSFORMA EN ENERGÍA QUÍMICA O POTENCIAL A PARTIR 
DE CO2 Y AGUA, EMPLEANDO LUZ Y CLOROFILA