cloroplastos_fotosintesis_12

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Cloroplastos y Fotosíntesis 
Víctor Hugo Casco 
2012 
“Labor Improbus Omnia Vincit” 
(El Trabajo Tenaz Todo lo Puede) 
Funciones 
• Los plástidos son los sitios donde se produce la 
fotosíntesis, allí se depositan los materiales de reserva 
• Las plantas han explotado sus plástidos en la 
compartmentalización celular del metabolismo 
intermediario. 
• Los plástidos producen energía y poder reductor (como 
ATP y NADPH) que es usado por las plantas en reacciones 
biosintéticas. 
• Síntesis de purinas y pirimidinas, la mayoría de los amino 
ácidos y ácidos grasos 
Célula vegetal y cloroplastos 
grana 
núcleo 
citosol 
cloroplasto 
mitocondria 
pared celular 
vacuola 
espacio de aire 
almidón 
tilacoide 
lípido 
pared 
celular 
vacuola 
grana 
Cloroplastos 
Membrana 
conteniendo 
clorofila 
Membrana 
externa 
Membrana 
interna 
Pared 
celular 
vacuola 
Estructura de los cloroplastos 
Generación quimiosmótica de ATP en 
mitocondrias y cloroplastos 
Matriz mitocondrial 
Espacio intermembrana 
Membrana 
Interna 
Estroma 
Tilacoides Lúmen del 
Tilacoide 
El origen de los cloroplastos 
Anabaena 
Célula eucariótica 
primitiva 
Bacteria fotosintética 
Célula eucariótica 
fotosintética 
Primitiva 
Cloroplastos 
Anabaena azolla 
Repeticiones invertidas 
Conteniendo los genes del 
ARN ribosomal 
Longitud total del genoma 121024 pb 
Subunidad mayor 
de la rubisco 
Genes del ARNts 
Genes de las proteínas ribosomales 
Genes del fotosistema I 
Genes del fotosistema II 
Genes de la ATP sintetasa 
Genes del complejo bf 
Genes de la ARN polimerasa 
Genes para el complejo de NADH 
deshidrogenasa 
Genes codificados por el ADN del 
Cloroplasto 
Genes codificados por el ADN del Cloroplasto 
Función N° de genes 
Genes del aparato genético 
ARNrs (23S; 16S; 5S; 4,5S) 
ARNts 
Proteínas ribosomales 
Subunidades de la ARN polimerasa 
Genes para la Fotosíntesis 
Fotosistema I 
Fotosistema II 
Complejo Citocromo bf 
ATP sintetasa 
Ribulosa bifosfato carboxilasa 
 
4 
30 
21 
4 
 
5 
12 
4 
6 
1 
Los análisis de secuencia indican que los genomas de los cloroplastos contienen 
cerca de 30 genes además de los listados aquí. Algunos de estos genes codifican 
proteínas involucradas en la respiración pero la mayoría aún deben ser identificadas 
Importación de 
proteínas hacia el 
estroma del 
cloroplasto 
Péptido de tránsito 
MCE 
MCI 
EI 
Proteína plegada 
Estroma 
Clivaje 
Citosol 
Importación de 
proteínas hacia 
el lúmen del 
tilacoides 
Secuencia señal hidrofóbica 
Secuencia señal hidrofóbica 
direccionada hacia la membrana 
del tilacoides 
Péptido de transito 
Hsp70 
Toc 
MCE 
MCI 
EI 
Tic 
Clivaje 
Citosol 
Estroma 
Lúmen del 
Tilacoides 
M. del Tilacoides 
Proteína plegada 
El desarrollo de los cloroplastos 
Proplastídio 
Membrana externa 
Membrana interna 
Membrana 
Tubular 
interna 
Etioplasto 
Cloroplasto 
Membrana 
tilacoides 
Amiloplastos 
Granos de 
almidón 
Generación de energía metabólica 
Glucosa 
Glucólisis 
Fotosíntesis 
Metabolismo Oxidativo 
Glucosa 
Ácido Láctico 
Genera 
Genera 
Las reacciones lumínicas de la fotosíntesis 
Luz 
Cadena 
Transportadora 
de electrones 
Clorofila 
Clorofila b 
Clorofila a 
Absorción de la clorofila a 
Longitud de onda (nm) 
C
oe
fic
ie
nt
e 
de
 e
xt
in
ci
ón
 M
-1
cm
-1
 
Espectro de absorción de los pigmentos en plantas 
comunes 
¿Por qué las vemos verdes? 
Flujo lineal de electrones 
E
ne
rg
ía
 li
br
e 
Fotosistema II 
Fotosistema I 
Luz 
Gradiente protónico 
Poder 
reductor 
Organización de un fotocentro 
fotón 
Pigmentos antena 
Centro de 
reacción 
clorofílico 
feofitina 
a la membrana 
Centro de reacción 
fotosintético 
Transferencia de 
energía por resonancia 
Transporte de electrones y síntesis de ATP 
durante la fotosíntesis 
NADP 
reductasa 
Fotón Fotón 
ATP 
sintetasa 
Lúmen del tilacoides 
Estroma 
NADP 
reductasa 
Fotón Fotón 
Lúmen del tilacoides 
Estroma 
El flujo cíclico de Electrones 
Fotón 
Lúmen del tilacoides 
Estroma 
Ciclo de 
Calvin 
1,3-bifosfoglicerato 
3-fosfoglicerato 
6 moléculas 
6 moléculas 
12 moléculas 
12 moléculas 
2 moléculas 
10 moléculas 
1 Glucosa 
Gliceraldehido 
3-fosfato 
Ribulosa 
1,5-bifosfato 
Ribulosa 
5-fosfato 
Peroxisomas 
Peroxisomas 
Peroxisomas y Glioxisomas 
Peroxisoma 
mitocondria 
Cloroplasto 
Vacuola 
Glioxisomas 
Gotas lipídicas 
• Están presentes en todas las células eucarióticas siendo 
especialmente abundantes en riñón e hígado de 
mamíferos, en algas y células fotosintéticas y en las 
semillas oleosas en germinación 
• La característica definitoria es la presencia de catalasa una 
enzima responsable de la degradación del H2O2 
• Este se forma por las enzimas oxidasas, que junto a las 
catalasas están confinadas a los peroxisomas 
Peroxisomas 
Funciones conocidas… 
• Metabolismo del H2O2 
• Destoxificación de compuestos nocivos 
• Oxidación de ácidos grasos 
• Metabolismos de compuestos nitrogenados 
• Catabolismo de substancias infrecuentes 
RH2 + O2  R + H2O2 
R´H2 + H2O2  R´ + 2 H2O 2 H2O2  2 H2O + O2 
Catalasa 
Ácidos grasos 
Ácido úrico 
Aminoácidos 
Substratos oxidables 
Oxidasas 
Modo catalítico Modo peroxidasa 
Metabolismo del H2O2 
Destoxificación de compuestos nocivos 
 
• En su modo peroxidante, la catalasa utiliza diversos 
substratos como donantes de electrones tales 
como etanol, ácido fórmico, formaldehído, nitritos y 
fenoles 
R´H2 + H2O2  R´ + 2 H2O 
Por ej. 25% del 
etanol consumido 
Oxidación de ácidos grasos en los 
peroxisomas (oxidación ) 
Catalasa 
Catalasa 
Animales: 
Mitocondrias y Peroxisomas 
Vegetales y levaduras: 
Sólo en peroxisomas 
Plasmalógeno 
El ciclo del glioxato 
Ácidos grasos 
Acetil CoA 
CoA – SH 
Citrato 
Isocitrato 
-cetoglutarato 
Succinil 
CoA 
Succinato 
Fumarato 
Malato 
Oxaloacetato 
Glucosa 
Glioxisomas 
El rol de los peroxisomas en la 
fotorespiración 
2,3-bifosfoglicerato Ribulosa 1,5-bifosfato 
Ciclo de Calvin 
3-fosfoglicerato 
+ fosfoglicolato 
Glicolato 
Glicolato 
Glioxilato 
Glicina 
Glicerato 
Serina 
Serina Glicina 
2,3-bifosfoglicerato Ribulosa 1,5-bifosfato 
Ciclo de Calvin 
3-fosfoglicerato 
+ fosfoglicolato 
Glicolato 
Glicolato 
Glioxilato 
Glicina 
Glicerato 
Serina 
Serina Glicina 
Proteína sintetizada 
en ribosomas libres 
Importación a 
peroxisomas 
Crecimiento 
de los 
peroxisomas 
Formación de 
dos nuevos 
peroxisomas 
por división 
Ensamble de peroxisomas