FOTOSÍNTESIS
1. INTRODUCCIÓN
➢ Las reacciones anabólicas están encaminadas a las síntesis de nuevas
sustancias, a gastos de energía (ATP), poder reductor (NADH y NADPH) y
metabolitos sencillos.
● Los organismos autótrofos poseen sistemas anabólicos que le permiten
utilizar determinados tipos de energía para transformar moléculas
inorgánicas sencillas en moléculas orgánicas más complejas.
● Los organismos heterótrofos carecen de los sistemas anteriores, por lo que
los tres requisitos suelen ser aportados por las reacciones catabólicas que
degradan los nutrientes orgánicos previamente ingeridos en la dieta.
➢ Los organismos fotosintéticos transforman la energía de la luz del sol en energía
química en los enlaces C-C y C-H de los glúcidos.
➢ Existen dos conjuntos distintos de reacciones:
● Reacciones dependientes de la luz o fotoquímica: utilizan la energía de
la luz para producir O2 a partir de H2O, ATP y NADPH.
● Reacciones no dependientes de la luz (ciclo de Calvin): reducen el CO2
para producir un azúcar.
➔ Cloroplastos:
➢ Los cloroplastos es el lugar donde se lleva a cabo la fotosíntesis.
➢ En las membranas de los tilacoides se encuentran los pigmentos.
➢ Los pigmentos son moléculas que solo absorben la luz de ciertas longitudes de
onda, estos tienen color porque vemos las longitudes de onda que no se absorben.
➢ El pigmento más abundante de las membranas de los tilacoides es la clorofila, la
cual refleja la luz verde.
PIGMENTOS
➢ Los pigmentos son moléculas que presentan un grupo químico capaz de absorber
una determinada longitud de onda del espectro visible (cromóforo). Absorben
fotones de luz de longitudes de onda concretas.
➢ Algunos pigmentos son la clorofila, xantofilas y carotenos (carotenoides).
● Clorofila a: captura energía lumínica y la transforma en química.
● Pigmentos accesorios: son los carotenoides porque absorben la luz y
pasan la energía a la clorofila. Los carotenoides absorben las longitudes de
onda de la luz que no absorben la clorofila. Protegen a las clorofilas de los
efectos nocivos de la luz solar.
➢ La incidencia de fotones sobre unas estructuras, denominadas fotosistemas, induce
la liberación de electrones de alta energía (se encuentran en su estado excitado)
que son utilizados para la reducción del NADP+ a NADPH (poder reductor).
FOTOSISTEMAS
➢ Los fotosistemas (PS) son las unidades estructurales de la membrana del
tilacoide en las que se produce la captación de la energía solar y la liberación de
electrones de alta energía. En la membrana de las células vegetales superiores hay
dos tipos de fotosistemas que han sido denominados como fotosistema I (PS I) y
fotosistema II (PS II). Ambos fotosistemas se encuentran conectados mediante una
cadena transportadora de electrones.
, ➢ Un fotosistema está formado por un complejo antena y un centro reactivo, junto
con un dador de electrones y un aceptor de electrones.
● Complejo antena: está formado por varios cientos de moléculas de
clorofila y de algunos otros pigmentos como los carotenoides. Estas
moléculas están unidas a proteínas de la membrana tilacoidal que
absorben una determinada longitud de onda. La energía captada es
transferida al centro reactivo.
● Centro reactivo: está situado en una proteína transmembrana y tiene dos
moléculas especiales de clorofila que actúan como una “trampa”
energética, puesto que la energía que llega a ellas desde el complejo antena
es utilizada para enviar electrones hacia la cadena de transporte
electrónico de la membrana tilacoidal.
● Dador y aceptor de electrones: son distintos en cada fotosistema. El
aceptor primario de electrones se encarga de aceptar el electrón de alta
energía procedente de la clorofila del centro reactivo, en cuya molécula se
genera un hueco electrónico con carga positiva que es ocupado por un
electrón suministrado por el dador de electrones.
➔ Fotosistema I:
➢ El fotosistema I (PS I) se localiza a lo largo de toda la membrana tilacoidal. Su
centro reactivo contiene dos moléculas de clorofila denominadas P700. La clorofila
P700 cede su electrón a un aceptor primario, que es una molécula denominada
ferredoxina, y el hueco electrónico que queda en la molécula de clorofila P700 se
llena con un electrón procedente de una molécula de la cadena transportadora de
electrones denominada plastocianina (PC).
➢ Tras pasar por la ferredoxina, los electrones llegan a una enzima llamada NADP+
reductasa, donde se transfieren los electrones al NADP+ para formar NADPH.
➔ Fotosistema II:
➢ El fotosistema II (PS II) se localiza preferentemente en la zona donde las
membranas tilacoidales se apilan para formar la grana. La clorofila P680 cede su
electrón a un aceptor primario, que es la feofitina (FeO), y el hueco electrónico que
queda en la molécula de clorofila se llena con un electrón procedente de una
molécula de agua (H2O).
➢ Después de que el electrón excitado es transferido, el pigmento del centro reactivo
se convierte en un agente oxidante. El electrón será enviado lejos del centro
reactivo hacia una cadena de electrones (ETC) en la membrana del tilacoide.
➢ Esta cadena de transporte de electrones contiene plastoquinona (PQ) y
citocromos. Las reacciones de oxidación-reducción provocan un bombeo de
protones de una cara a otra de la membrana tilacoidal, que impulsa la producción de
ATP por medio de la ATP sintasa. Este proceso se denomina fotofosforilación.
2. FASE DEPENDIENTE DE LA LUZ: FASE FOTOQUÍMICA
FOTOFOSFORILACIÓN NO CÍCLICA: ESQUEMA Z
➢ En la fotofosforilación no cíclica los PS I y II actúan en serie generando un flujo
lineal de electrones desde el agua hasta el NADP+ que se reduce a NADPH. En este
recorrido los electrones liberan energía que se usa para sintetizar ATP.
➢ La representación de este transporte no cíclico de electrones es conocida como
esquema Z, que consta de varias etapas:
1. INTRODUCCIÓN
➢ Las reacciones anabólicas están encaminadas a las síntesis de nuevas
sustancias, a gastos de energía (ATP), poder reductor (NADH y NADPH) y
metabolitos sencillos.
● Los organismos autótrofos poseen sistemas anabólicos que le permiten
utilizar determinados tipos de energía para transformar moléculas
inorgánicas sencillas en moléculas orgánicas más complejas.
● Los organismos heterótrofos carecen de los sistemas anteriores, por lo que
los tres requisitos suelen ser aportados por las reacciones catabólicas que
degradan los nutrientes orgánicos previamente ingeridos en la dieta.
➢ Los organismos fotosintéticos transforman la energía de la luz del sol en energía
química en los enlaces C-C y C-H de los glúcidos.
➢ Existen dos conjuntos distintos de reacciones:
● Reacciones dependientes de la luz o fotoquímica: utilizan la energía de
la luz para producir O2 a partir de H2O, ATP y NADPH.
● Reacciones no dependientes de la luz (ciclo de Calvin): reducen el CO2
para producir un azúcar.
➔ Cloroplastos:
➢ Los cloroplastos es el lugar donde se lleva a cabo la fotosíntesis.
➢ En las membranas de los tilacoides se encuentran los pigmentos.
➢ Los pigmentos son moléculas que solo absorben la luz de ciertas longitudes de
onda, estos tienen color porque vemos las longitudes de onda que no se absorben.
➢ El pigmento más abundante de las membranas de los tilacoides es la clorofila, la
cual refleja la luz verde.
PIGMENTOS
➢ Los pigmentos son moléculas que presentan un grupo químico capaz de absorber
una determinada longitud de onda del espectro visible (cromóforo). Absorben
fotones de luz de longitudes de onda concretas.
➢ Algunos pigmentos son la clorofila, xantofilas y carotenos (carotenoides).
● Clorofila a: captura energía lumínica y la transforma en química.
● Pigmentos accesorios: son los carotenoides porque absorben la luz y
pasan la energía a la clorofila. Los carotenoides absorben las longitudes de
onda de la luz que no absorben la clorofila. Protegen a las clorofilas de los
efectos nocivos de la luz solar.
➢ La incidencia de fotones sobre unas estructuras, denominadas fotosistemas, induce
la liberación de electrones de alta energía (se encuentran en su estado excitado)
que son utilizados para la reducción del NADP+ a NADPH (poder reductor).
FOTOSISTEMAS
➢ Los fotosistemas (PS) son las unidades estructurales de la membrana del
tilacoide en las que se produce la captación de la energía solar y la liberación de
electrones de alta energía. En la membrana de las células vegetales superiores hay
dos tipos de fotosistemas que han sido denominados como fotosistema I (PS I) y
fotosistema II (PS II). Ambos fotosistemas se encuentran conectados mediante una
cadena transportadora de electrones.
, ➢ Un fotosistema está formado por un complejo antena y un centro reactivo, junto
con un dador de electrones y un aceptor de electrones.
● Complejo antena: está formado por varios cientos de moléculas de
clorofila y de algunos otros pigmentos como los carotenoides. Estas
moléculas están unidas a proteínas de la membrana tilacoidal que
absorben una determinada longitud de onda. La energía captada es
transferida al centro reactivo.
● Centro reactivo: está situado en una proteína transmembrana y tiene dos
moléculas especiales de clorofila que actúan como una “trampa”
energética, puesto que la energía que llega a ellas desde el complejo antena
es utilizada para enviar electrones hacia la cadena de transporte
electrónico de la membrana tilacoidal.
● Dador y aceptor de electrones: son distintos en cada fotosistema. El
aceptor primario de electrones se encarga de aceptar el electrón de alta
energía procedente de la clorofila del centro reactivo, en cuya molécula se
genera un hueco electrónico con carga positiva que es ocupado por un
electrón suministrado por el dador de electrones.
➔ Fotosistema I:
➢ El fotosistema I (PS I) se localiza a lo largo de toda la membrana tilacoidal. Su
centro reactivo contiene dos moléculas de clorofila denominadas P700. La clorofila
P700 cede su electrón a un aceptor primario, que es una molécula denominada
ferredoxina, y el hueco electrónico que queda en la molécula de clorofila P700 se
llena con un electrón procedente de una molécula de la cadena transportadora de
electrones denominada plastocianina (PC).
➢ Tras pasar por la ferredoxina, los electrones llegan a una enzima llamada NADP+
reductasa, donde se transfieren los electrones al NADP+ para formar NADPH.
➔ Fotosistema II:
➢ El fotosistema II (PS II) se localiza preferentemente en la zona donde las
membranas tilacoidales se apilan para formar la grana. La clorofila P680 cede su
electrón a un aceptor primario, que es la feofitina (FeO), y el hueco electrónico que
queda en la molécula de clorofila se llena con un electrón procedente de una
molécula de agua (H2O).
➢ Después de que el electrón excitado es transferido, el pigmento del centro reactivo
se convierte en un agente oxidante. El electrón será enviado lejos del centro
reactivo hacia una cadena de electrones (ETC) en la membrana del tilacoide.
➢ Esta cadena de transporte de electrones contiene plastoquinona (PQ) y
citocromos. Las reacciones de oxidación-reducción provocan un bombeo de
protones de una cara a otra de la membrana tilacoidal, que impulsa la producción de
ATP por medio de la ATP sintasa. Este proceso se denomina fotofosforilación.
2. FASE DEPENDIENTE DE LA LUZ: FASE FOTOQUÍMICA
FOTOFOSFORILACIÓN NO CÍCLICA: ESQUEMA Z
➢ En la fotofosforilación no cíclica los PS I y II actúan en serie generando un flujo
lineal de electrones desde el agua hasta el NADP+ que se reduce a NADPH. En este
recorrido los electrones liberan energía que se usa para sintetizar ATP.
➢ La representación de este transporte no cíclico de electrones es conocida como
esquema Z, que consta de varias etapas:
