Tema 9 Metabolismo I Fotosíntesis

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Tema 9: Metabolismo celular I.
Fotosíntesis. Organismos fotosintéticos. Plástidos y cloroplastos. Captación de la energía 
luminosa. Fotosistemas. Etapas de la fotosíntesis. Productos de la fotosíntesis. Plantas C3. 
Fotorrespiración. Plantas C4. Plantas CAM. Glioxisomas. 
CONCEPTOS PREVIOS
• BIOMOLÉCULAS.
•METABOLISMO.
• ENZIMAS.
• CATABOLISMO/ANABOLISMO.
• REACCIONES EXERGÓNICAS/ENDERGÓNICAS.
• ATP. 
¿QUÉ ES LA FOTOSÍNTESIS?
PROCESO METABÓLICO MEDIANTE EL CUAL LA ENERGÍA DE LA 
LUZ SOLAR ES CAPTADA Y UTILIZADA PARA CONVERTIR 
DIÓXIDO DE CARBONO (CO2) GASEOSO DEL AIRE Y AGUA 
(H2O), EN HIDRATOS DE CARBONO (Y OTRAS BIOMOLÉCULAS), 
GENERANDO OXÍGENO GASEOSO (O2) COMO SUBPRODUCTO.
https://www.portaleducativo.net/biblioteca
¿QUÉ ORGANISMOS REALIZAN EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS?
CARACTERIZACIÓN NUTRICIONAL DE UN ORGANISMO: DE
DONDE OBTIENE SU MATERIA (C) Y SU ENERGÍA. LOS
ORGANISMOS QUE HACEN FOTOSÍNTESIS:
• SON AUTÓTROFOS (autos = por sí mismo, trophos =
nutrición, alimento).
• FABRICAN MOLÉCULAS ORGÁNICAS A PARTIR DE
CARBONO INORGÁNICO (CO2) Y AGUA, Y UNA FUENTE DE
ENERGÍA.
• SI LA FUENTE DE ENERGÍA ES LA LUZ SOLAR SE
DENOMINAN AUTÓTROFOS FOTOSINTÉTICOS O
FOTOAUTÓTROFOS.
• SON PRODUCTORES EN LAS REDES TRÓFICAS.
ORGANISMOS FOTOSINTÉTICOS
Cianobacterias
Bacterias violetas del azufre
PROCARIOTAS
AMBIENTES ACUÁTICOS
AMBIENTES TERRESTRES
Protistas 
(algas)
EUCARIOTAS
Plantas 
terrestres
Plantas 
acuáticas
¿DONDE OCURRE LA FOTOSÍNTESIS?
EN ORGANISMOS PROCARIOTAS. En laminillas, que son proyecciones de la
membrana plasmática o en membranas fotosintéticas independientes de la membrana
plasmática denominadas tilacoides.
Extraído y modificado de http://biologiamedica.blogspot.com/ 
2010/09/evolucion-celular-procariotas-vs.html
EN ORGANISMOS EUCARIOTAS. En los cloroplastos.
CLOROPLASTO DE CÉLULAS VEGETALES
EN ORGANISMOS EUCARIOTAS. En los cloroplastos.
CLOROPLASTOS DE PROTISTAS. Formas variadas pueden tener dos, tres o
cuatro membranas. A los organismo protistas que tienen cloroplastos y
realizan el proceso de fotosíntesis se los conoce como “algas”.
Otros Plastos de las células vegetales
FOTOSÍNTESIS
Etapa 
dependiente 
de la luz 
(lumínica)
Fotoquímica
1
Etapa 
independiente 
de la luz 
(oscura)
Bioquímica
Ciclo de 
Calvin
2
¿CUÁLES SON LAS ETAPAS DEL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS?
¿CÓMO PARTICIPA LA LUZ EN LA FOTOSÍNTESIS?
Naturaleza de la luz. Puede
tener carácter tanto de onda
como de partícula (dualismo
onda-partícula).
LUZ
Radiación 
electromagnética.
Absorción de la luz. Un pigmento es cualquier sustancia que
absorbe luz. El color de un pigmento es el resultado de la
longitud de onda reflejada (no absorbida).
Las membranas de los tilacoides poseen pigmentos organizados en fotosistemas.
Los fotosistemas poseen un complejo antena, constituido por pigmentos accesorios
(clorofila a y b, ficobilinas, carotenos y xantófilas), que captan la energía luminosa y
la transmiten hasta el centro de reacción, donde hay clorofila a, que libera un
electrón de alta energía, que es captado por un aceptor primario. Existen dos
fotosistemas: Fotosistema I (P700) y Fotosistema II (P680).
• En esta etapa se convierte la energía lumínica en energía química (ATP)
y se produce NADPH+H+ (reducido).
• La energía lumínica llega a los Fotosistemas (PSI y PSII), de las
membranas de los tilacoides, y le quita electrones a la clorofila.
• Esos electrones son captados por aceptores primarios, y su transporte
entre el FII y FI es utilizado para sintetizar ATP.
• Los electrones del FI son usados para formar NADPH+H+.
Etapa 
dependiente de 
la luz (lumínica)
Fotoquímica
1
¿CÓMO INTERVIENE EL AGUA EN LA FOTOSÍNTESIS?
• Por acción de la luz se rompen moléculas de agua
y se liberan H+, e- y oxígeno.
• El proceso se denomina fotólisis del agua.
• Ocurre en un complejo generador de oxígeno
asociado al PSII.
• El hueco de electrones del PSII es cubierto por
los electrones que provienen del agua.
• El oxígeno se libera.
¿CÓMO SE FORMA EL ATP EN LA ETAPA LUMÍNICA?
Fotofosforilación acíclica. Proceso quimiosmótico.
• La energía liberada en el transporte de e- es usada para bombear H+ desde
el estroma del cloroplasto al interior del tilacoide.
• Se crea un gradiente electroquímico de H+.
• La energía del transporte a favor de gradiente de los H+ a través de la ATP
sintetasa es usada para sintetizar ATP a partir de ADP y Pi.
“Biología”, Campbell y Reece. Panamericana, 2007
Fotofosforilación cíclica. Proceso quimiosmótico.
• Participa solamente el PSI.
• No hay fotólisis del agua, ni producción de oxígeno.
• Hay producción de ATP, pero no se forma NADPH+H+.
• Aumenta la cantidad de ATP producido.
En resumen en la ETAPA LUMÍNICA:
• La luz produce o dispara flujos de electrones.
• El flujo entre el Fotosistema II y el Fotosistema I posibilita la
síntesis de ATP.
• El flujo que sale del Fotosistema I, cuando no es cíclico
posibilita la síntesis de NADPH+H+; cuando es cíclico permite la
síntesis de ATP.
• La cobertura del “hueco electrónico” en el Fotosistema II
consume agua y libera oxígeno.
• Reactivos: LUZ – AGUA – ADP – NADP+
• Productos: ATP – NADPH+H+ – O2
LA LUZ IMPULSA UN FLUJO DE ELECTRONES DESDE 
EL AGUA (CON BAJA ENERGÍA POTENCIAL) HACIA EL 
NADP (CON ALTA ENERGÍA POTENCIAL), LO QUE 
GENERA ATP, Y OXÍGENO COMO SUBPRODUCTO.
Etapa 
dependiente de 
la luz (lumínica)
Fotoquímica
1
¿CÓMO SE FORMAN LOS CARBOHIDRATOS 
DURANTE LA FOTOSÍNTESIS?
• En esta etapa se utilizan el ATP y el
NADPH+H+ formados en la etapa
lumínica. Ocurre en el estroma de los
cloroplastos.
• Fijación del Carbono: una molécula
de CO2 se combina con la Ribulosa-
1,5-bifosfato (RuBP, de 5 carbonos),
reacción catalizada por la enzima
Ribulosa bifosfato carboxilasa
(RuBisCO). Se forman dos moléculas
de 3 fosfoclicerato (3-PGA, de 3
carbonos).
• Reducción: el 3-PGA es reducido
para formar un compuesto de 3
carbonos (Gliceraldehído-3-Fosfato)
que es precursor de la glucosa y de
otras biomoléculas.
• Regeneración: se regenera el la
RuBP, o sea el aceptor del CO2.
Etapa 
independiente 
de la luz
Bioquímica
Ciclo de Calvin
2
En resumen en la ETAPA INDEPENDIENTE DE LA LUZ
(BIOQUÍMICA ó CICLO DE CALVIN):
• Los productos de la etapa lumínica (ATP y NADPH+H+) son
utilizados para mover un ciclo.
• En este ciclo se fija el dióxido de carbono y se reducen ciertos
intermediarios para producir un compuesto de tres carbonos,
Gliceraldehído 3P, que es el precursor de azúcares y otras
biomoléculas. Finalmente se regenera el aceptor del CO2
• Reactivos: CO2 – ATP – NADPH+H
+
• Productos: G3P (azúcar) – ADP – NADP+
LOS PRODUCTOS DE LA ETAPA LUMÍNICA IMPULSAN LA 
FIJACIÓN DEL CO2 INORGÁNICO DEL AIRE PARA CREAR 
MATERIA ORGÁNICA, ES DECIR, PRODUCIR UN 
COMPUESTO DE TRES CARBONOS QUE SERÁ USADO 
COMO PRECURSOR DE TODAS LAS BIOMOLÉCULAS.
Etapa 
independiente 
de la luz
Bioquímica
Ciclo de Calvin
2
“Biología”, Campbell y Reece. Panamericana, 2007
FOTOSÍNTESIS
Reactivos: LUZ – AGUA – ADP – NADP+
Productos: ATP – NADPH – O2
LUZ SOLAR + AGUA + CO2 BIOMOLÉCULAS + O2
1
Reactivos: CO2 – ATP – NADPH
Productos: G3P (azúcar) – ADP – NADP+
2
¿A DONDE VA EL PRINCIPAL PRODUCTO DE LA FOTOSÍNTESIS?
FOTORRESPIRACIÓN
• La RuBisCO tiene afinidad tanto
por el CO2, como por el O2.
• Si aumenta la proporción de O2,
la enzima lo une a la RuBP, en
lugar del CO2.
• Se forma 3-PGA, y un
compuesto de dos carbonos,
fosfoglicolato. No puede ocurrir
el ciclo de Calvin.
ESTOMAS
PLANTAS C4
Sin adaptaciones fotosintéticas para reducir la fotorrespiración. El dióxido de
carbono se fija en el ciclo de Calvin mediante la Rubisco. El primer compuesto
estable de la fotosíntesis, el 3-PGA, tiene 3 carbonos. El 85% de las especies
de plantas del planeta son C3, como arroz, trigo, soja y todos los árboles.
PLANTAS C3
El CO2 atmosférico se fija en las células del mesófilo por acción de la enzima
PEP carboxilasa (sin afinidad por el O2) para formar oxaloacetato (de 4
carbonos), que se convierteen malato. El malato se transporta a las células
del haz vascular (rodean los vasos de conducción), donde libera una molécula
de CO2 que es fijada por la Rubisco para continuar con el ciclo de Calvin.
PLANTAS 
CAM
Durante la noche, cuando los estomas se abren, el CO2 atmosférico se fija por
acción de la PEP carboxilasa para formar oxalacetato, que se convierte en malato o
en otro ácido orgánico. El ácido orgánico se cumula en vacuolas y al día siguiente,
libera CO2 que ingresa al ciclo de Calvin, mientras los estomas permanecen
cerrados. Las plantas con fotosíntesis CAM no sólo evitan la fotorrespiración, sino
que usan el agua de forma muy eficiente. Abren sus estomas sólo por la noche,
cuando la humedad es alta y la temperatura más baja. Son especies de zonas muy
cálidas y secas, como los desiertos.
GLIOXISOMAS. También denominados microcuerpos, son organoides con
una sola membrana. Están presentes en los cuerpos lipídicos de los
cotiledones de las semillas. Durante la germinación participan en la
transformación de lípidos en hidratos de carbono. Son estructuras
temporarias; una vez que la planta comienza a realizar fotosíntesis
desaparecen. Contienen complejos enzimáticos que degradan lípidos y
sintetizan azúcares a través de un proceso denominado gluconeogénesis. La
degradación de los lípidos (ß-oxidación de los ácidos grasos) da como
resultado acetil-CoA, que entra a un ciclo denominado ciclo del glioxilato,
donde se producen precursores de azúcares.
UN ANIMAL 
FOTOSINTÉTICO!!!!???
Elysia chlorotica
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