fotosintesis

1. EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS

2.  La mayoría de los autótrofos
fabrican su propio alimento
utilizando la energía luminosa.
 La energía de luz se convierte
en la energía química que se
almacena en la glucosa.
 El proceso mediante el cual los
autótrofos fabrican su propio
alimento se llama fotosíntesis.
 La mayoría de los seres vivos
dependen directa o
indirectamente de la luz para
conseguir su alimento
Las condiciones necesarias para
la fotosíntesis

3. •Fotosíntesis es un
proceso donde la
energía solar es
convertida en energía
química.
•Este es un proceso
mediante el cual los
vegetales transforman,
con la presencia de la
luz solar, las sustancias
inorgánicas que toman
del medio en materia
orgánica nutritiva.
FOTOSÍNTESIS

4. Fotosíntesis
(~ 80%)
Calor
(17 – 18%)
Fluorescencia
(1 – 2%)
Luz
(100%)
FLUJO DE ENERGIA

5. La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin
embargo, la reacción general se puede resumir
de esta manera:
6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2
La fotosíntesis, ¿es una reacción exergónica o
endergónica?
enzimas
clorofila

6.  La fotosíntesis es un proceso complejo.
 La reacción general se puede resumir de esta manera:
enzimas
6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2
(bióxido de carbono) (agua) clorofila (glucosa) (oxígeno)
 La luz solar es la fuente de energía que atrapa la clorofila, un
pigmento verde en las células que los autótrofos utilizan para la
fotosíntesis.
 El bióxido de carbono y el agua son las materias primas.
 Las enzimas y las coenzimas controlan la síntesis de glucosa, a partir
del bióxido de carbono y el agua.
FOTOSÍNTESIS

7. EN LA FOTOSÍNTESIS:
 La luz solar es la fuente de energía que atrapa
la clorofila, un pigmento verde en las células
que los autótrofos utilizan para la fotosíntesis.
 El bióxido de carbono y el agua son las
materias primas.
 Las enzimas y las coenzimas controlan la
síntesis de glucosa, a partir de las materias
primas.

8. LA LUZ Y LOS PIGMENTOS
 La luz es una forma de energía
radiante.
 La energía radiante es energía
que se propaga en ondas.
 Hay varias formas de energía
radiante (ondas de radio,
infrarrojas, ultravioletas, rayos X,
etc.).
 Para sintetizar alimento, se
usan únicamente las ondas de
luz.

9.  Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía
de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de
energía.
 Cuando en una célula la luz del sol choca con las
moléculas de clorofila, la clorofila absorbe alguna de la
energía de luz que, eventualmente, se convierte en
energía química y se almacena en las moléculas de
glucosa que se producen.

10. Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se
rompe en colores.
Los colores constituyen el espectro visible.

11. El pigmento clorofila absorbe mejor la L.O en los
colores violeta, el azul y el rojo.
¿Por qué la clorofila es verde?

12. DEFINICION Y CARACTERISTICAS DE VARIAS REGIONES DE
LONGITUD DE ONDA DE LA LUZ
Color Rango de longitud de onda (nm) Longitud de onda
representativa
Frecuencia
(Ciclos/S)
o hertzios
Energía
(KJ/mol
)
Ultravioleta <400 254 11.8 x 1014 471
Violeta 400-425 410 7.31 x 1014 292
Azul 425-490 460 6.52 x 1014 260
Verde 490-560 520 5.77 x 1014 230
Amarillo 560-585 570 5.26 x 1014 210
Anaranjado 585-640 620 4.84 x 1014 193
Rojo 640-740 680 4.41 x 1014 176
Infrarrojo >740 1400 2.14 x 1014 85

13. CLASES DE CLOROFILA
 Hay varias clases de clorofila,
las cuales, generalmente se
designan como a, b, c y d.
 Algunas bacterias poseen una
clase de clorofila que no está
en las plantas ni en las algas.
 Sin embargo, todas las
moléculas de clorofila
contienen el elemento
magnesio (Mg).

16. Aunque tanto la clorofila a como la clorofila b absorben luz, la
clorofila a tiene una función única y crucial al convertir la energía
de la luz en energía química. Todas las plantas fotosintéticas, algas
y cianobacterias contienen clorofila a, mientras que solo las
plantas y algas verdes contienen clorofila b, junto con algunos
tipos de cianobacterias.
Los carotenoides son otro grupo clave
de pigmentos que absorben la luz violeta
y verde azulada. Los brillantes
carotenoides encontrados en frutos —
como el rojo del tomate (licopeno), el
amarillo de las semillas de maíz
(zeaxantina) o el naranja de una cáscara
de esta fruta (β-caroteno)— se utilizan
como avisos para atraer animales, que
pueden ayudar a dispersar las semillas de
plantas.

17. En la fotosíntesis, los carotenoides ayudan a capturar la
luz, pero también tienen una función importante al
deshacerse del exceso de energía luminosa.
Cuando una hoja está expuesta a pleno sol, recibe una
cantidad enorme de energía; si dicha energía no se maneja
adecuadamente, puede dañar la maquinaria fotosintética.
Los carotenoides de los cloroplastos ayudan a absorber el
exceso de energía y a disiparla como calor.

18.  Los autótrofos también poseen unos pigmentos
llamados carotenoides que pueden ser de color
anaranjado, amarillo o rojo.
 El color verde de la clorofila generalmente
enmascara estos pigmentos. Los cuales, sin
embargo, se pueden ver en las hojas durante el
otoño, cuando disminuye la cantidad de clorofila.
 Los carotenoides también absorben luz pero son
menos importantes que la clorofila en este
proceso.

19. PIGMENTOS ACCESORIOS

20. COMPLEJO ANTENA

21. Qué significa para un pigmento absorber la
luz?
Cuando una molécula de pigmento absorbe un fotón,
pasa a un estado de excitación; es decir, tiene energía
extra y ya no se encuentra en su estado normal
o fundamental. A un nivel subatómico, la excitación se
produce cuando un electrón sube a un orbital de mayor
energía que está más alejado del núcleo.

22. Solo un fotón con la cantidad justa de energía para subir un electrón entre
orbitales puede excitar un pigmento.
De hecho, es por esta razón que diferentes pigmentos absorben distintas
longitudes de onda de la luz: las "brechas de energía" entre los orbitales son
diferentes en cada pigmento, es decir, en cada caso se necesitan fotones de
diferentes longitudes de onda para proporcionar un impulso de energía que
coincida con esas brechas.
Un pigmento excitado es inestable, y tiene varias "opciones" disponibles para llegar a ser más
estable. Por ejemplo, puede transferir su energía extra o su electrón excitado a una molécula
vecina.

24. CLOROPLASTOS

25. Plantas producen O2 a partir del agua
Reactivos:
Productos:
6 CO2 12 H2O
C6H12O6 6 H2O 6 O2
2
2
6
12
6
2
2 6
6
12
6 O
O
H
O
H
C
O
H
CO 




26. La fotosintesis es un proceso redox
 e- mueven de una molecula a otra
 H2O se oxida
 CO2 se reduce
 e- gana energia potencial
Fotosintesis 2
6
12
6
2
2 6
6
6 O
O
H
C
O
H
CO 


Reducción
Oxidación

27. Fases de la fotosíntesis

28. FOTOSINTESIS
Light
CO2
H2O
Cloroplasto
REACCIONES
DE LUZ
(tIlacoides)
CICLO
DE CALVIN
(stroma)
NADP+
ADP
+ P
ATP
NADPH
O2 Azucar

29. FASE LUMINOSA O FOTOQUÍMICA
•Fase lumínica :
Las reacciones de luz
ocurren en los
tilacoides. Aquí se
absorbe luz solar y se
convierte en energía
química. El agua se
fotodescompone
liberando oxígeno O2 y
se sintetizan ATP y
NADPH2.

30. ¿qué sucede con la energía de la luz que se absorbe?
No vemos hojas brillantes como focos, pero también
sabemos que la energía no puede simplemente
desaparecer (gracias a la primera ley de termodinámica).
Resulta que parte de la energía de la luz que absorben
los pigmentos en las hojas se convierte en una forma
diferente, en energía química. Esto sucede durante la
primera etapa de la fotosíntesis, que consiste en una
serie de reacciones químicas conocidas como reacciones
dependientes de la luz.

31. Las reacciones dependientes de la luz usan la energía
lumínica para formar dos moléculas necesarias para la
siguiente etapa de la fotosíntesis: la molécula de
almacenamiento de energía ATP y el portador de electrones
reducido NADPH. En las plantas, las reacciones de la luz
ocurren en la membrana de los tilacoides de organelos
llamados cloroplastos.

32. •1. La planta absorbe del medio dióxido de carbono
(CO2) y agua (H2O) que le servirán en la producción
de alimentos.
•2. Los cloroplastos captan la energía solar para
formar ATP.
•3. La energía del ATP rompe la molécula de agua y
libera oxígeno (O2).

33. FOTOSISTEMA.- Es la unidad básica esencial para el
funcionamiento de todo aparato fotosintético.
Está constituido por un elemento nuclear o central
llamado CENTRO DE REACCIÓN hacia donde se canaliza
la ENERGÍA DE EXCITACIÓN, en donde esa energía se
transforma en energía química tipo redox mediante una
cadena transportadora de electrones.
ABSORCIÓN Y CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA
LUMINOSA
Los fotosistemas, grandes complejos de proteínas y
pigmentos (moléculas que absorben la luz) que son
óptimos para recolectar luz, son clave en las reacciones
luminosas. Hay dos tipos de fotosistemas: fotosistema I
(PSI) y fotosistema II (PSII).

34. 1. Los fotones inciden inicialmente en los
pigmentos accesorios
2. Estos transfieren la energía, molécula a
molécula, hacia los Centros de Reacción
 Centros de Reacción están formados
por clorofila –a excitable a 680 (P680
en PSII) y 700 nm (P700 en PSI)
Pigment Trap Longitud de Onda que
permite llegar al primer
estado de excitación
(singlet excited state)
 Aun siendo Clorofilas, P680 y P700 tienen características de
absorción MUY diferentes … esto debido a que están ligadas a
aminoácidos muy específicos de las proteínas del Centro de
Reacción.

35. Ambos fotosistemas contienen muchos pigmentos que ayudan
a recolectar la energía de la luz, así como un par especial de
moléculas de clorofila en el corazón (centro de reacción) del
fotosistema. El par especial del fotosistema I se llama P700,
mientras que el del fotosistema II se llama P680.
En un proceso llamado fotofosforilación no cíclica (la forma "estándar" de las reacciones
dependientes de la luz), se toman electrones del agua y pasan a través del PSII y PSI antes de
terminar en NADPH. Este proceso requiere que se absorba luz dos veces, una vez en cada
fotosistema, y crea ATP. De hecho, se llama fotofosforilación porque implica el uso de energía de
la luz (foto) para crear ATP a partir de ADP (fosforilación).

36. •Absorción de la luz en PSII. Cuando uno de los muchos pigmentos del
fotosistema II absorbe luz, la energía pasa de un pigmento a otro hacia el
interior hasta alcanzar el centro de reacción. Allí, la energía se transfiere a
P680, lo cual impulsa un electrón a un alto nivel de energía. El electrón de
alta energía pasa a una molécula aceptora y es reemplazado por un electrón
del agua. Esta división del agua libera el O2 que respiramos.

37. FUNCIONAMIENTO DE LAANTENA
Inicia con la absorción de luz que le llega mediante la
captación de fotones con λ capaces de excitar al pigmento, o
sea, de alterar la energía de los electrones de sus orbitales
moleculares más externos.

38. El espectro de absorción de una antena es la suma de
espectros de absorción de todos los pigmentos que la
conforman.

39. •Síntesis de ATP. El electrón de alta energía recorre una cadena de transporte de
electrones y pierde energía a medida que avanza. Parte de la energía liberada impulsa
el bombeo de iones H+H+start text, H, end text, start superscript, plus, end
superscript del estroma hacia el interior de los tilacoides y forma un gradiente (los
iones H de la división del agua también se incorporan al gradiente). A medida que los
iones H+ fluyen a favor de su gradiente hacia el estroma, pasan a través de la ATP
sintasa, que estimula la producción de ATP en un proceso conocido
como quimiosmosis.

40. •Absorción de la luz en PSI. El electrón llega al fotosistema I y se une al par
especial de clorofilas P700 en el centro de reacción. Cuando los pigmentos
absorben la energía lumínica y esta pasa hacia el centro de reacción, el electrón
en P700 es impulsado hacia un nivel muy alto de energía y se transfiere a una
molécula aceptora. El electrón que falta del par especial es reemplazado por un
nuevo electrón de PSII (que llega a través de la cadena de transporte de
electrones).
•Formación de NADPH. El electrón de alta energía recorre un segundo tramo
breve de la cadena de transporte de electrones. Al final de la cadena, el electrón
pasa al NADP++start superscript, plus, end superscript (junto con un segundo
electrón de la misma vía) para formar NADPH.

41. Es importante tener en cuenta que la transferencia de electrones de las reacciones
dependientes de la luz se produce por la absorción de la energía luminosa, y en
realidad es posible debido a ella. Es decir, la transferencia de electrones del PSII a
PSI y del PSI a NADPH solo se produce "cuesta abajo" desde el punto de vista
energético (libera energía y, por lo tanto, es espontánea), porque la absorción de
energía luminosa lleva a los electrones de P680 y P700 a niveles de energía muy
altos.

42. Flujo de Electrones

43. 3. Los electrones regresan a un nivel de enrgía más bajo al pasar por
una cadena de transporte de electrones, en forma muy parecida a
lo que ocurre en la respiración celular. En el proceso de
liberación de energía de los electrones, se produce ATP. En otras
palabras, la energía de los elctrones se convierte en energía
utilizable en los cloroplastos.
El ATP que se produce en las reacciones dependientes de luz se
utiliza en las reacciones de oscuridad.

44. Formación de ATP

45. LOCALIZACIÓN DE LOS
CENTROS DE REACCION

46. 1. Se requieren 4 moles de fotones para la síntesis de un mol de
O2 + 2H+ (lumen)
2. Durante el transporte de 2 electrones entre el PSII y PSI se
introducen 4H+ al lumen
3. 6H+ se bombean (ATPasa) a través de la membrana
tilacoidal y se sintetizan:
1.5 ATP
1 NADPH
BALANCE DE LA FASE LUMINOSA

47. • Fase no lumínica : Las
reacciones de
oscuridad ocurren en
el estroma. El CO2 es
transformado en
carbohidratos usando
el ATP y el NADPH2 de
los tilacoides.
FASE OSCURA O BIOSINTETICA

48. 1. El hidrógeno , que fue obtenido del agua, se une
químicamente con ayuda del ATP al dióxido de
carbono (CO2) para formar glucosa (C6H12O6).
2. Parte de la energía que contiene el ATP se queda en
la glucosa, por ello este alimento se considera
energético.
3. Se libera vapor de agua.
4. Mediante reacciones se forman almidón, grasa y
proteína.

49. ACOPLAMIENTO FASE LUMÍNOSA Y OSCURA
• La función principal de
la fase lumínica es la
síntesis de ATP y NADPH
• Estas moléculas de alta
energía son utilizadas
para activar las enzimas
del ciclo de Calvin-
Benson durante la
fijación de CO2

50. El Ciclo de Calvin-Benson-Bassham
 Ciclo de Calvin:
Ocurre en el estroma
Usa C proveniente del CO2, e- del
NADPH, y energia de ATP para
sintetizar Glicerato 3 fosfato (G3P)
G3P es usado para sintetizar glucosa
y otras moleculas organicas
 Pasos:
 1. Fijar CO2
 2. Reduccion del carbono
 3. Liberar G3P
 4. Regeneracion de RuBP (ribulose 1,5-
bifosfato)
 Enzima RUBISCO: encargada de catalizar la
fijacion de Carbono (ribulosa-1,5 bifosfato
Input
CO2
ATP
NADPH
CICLO
DE
CALVIN
G3P
Output:

51. i
P
ADP
NADP
H
O
H
C
ATP
H
NADPH
CO
3
3
2
0
6
/
1
3
2
2
2
6
12
6
2










Ecuación del Ciclo de Calvin

52. CICLO
DE
CALVIN
3
3 P
Input:
P 6 P
RuBP 3-PGA
G3P
6 P
6 ATP
6ADP + P
6 NADPH
6 NADP+
2
Output: 1 P
G3P
Glucose
and other
compounds
3
3
3 ADP
ATP
5 P
G3P
4
CO2
1
Paso 1: Asimilación de Carbono.
- La enzima rubisco “atrapa” el CO2
para agregar el C al azucar de 5 C
RuBP.
- El producto de 6 C es inestable y se
rompe en 2 moleculas del acido
organico 3-PGA.
Ciclo de Calvin
Paso 2: Reduccion.
- NADPH es usado (oxidado) para
reducir 3-PGA al azuzar rico en
energia 3-PGA.
-ATP es usado como fuente de
energia.
Paso 3: Libera 1 molecula de G3P.
-Para cada 3 CO2 fijadas, 1 G3P es
liberada como producto.
-Las otras G3P continuan en la etapa
(Paso) 4.
Paso 4: Regeneracion de RuBP.
-5 moleculas de G3P son reacomodadas
para formar 3 moleculas de RuBP.
-RuBP es regenerada para iniciar otro
ciclo.
-ATP es usado como fuente de energia.

53. REVISION
Luz
H2O CO2
NADP+
Fotosistema II
Fotosistema I
Cadena
Transporte
Electrones
ADP
P
+
RUBP
CICLO
DE
CALVIN
(en stroma)
3-PGA
Stroma
G3P
NADPH
ATP
O2
REACCIONES DE LUZ CICLO DE CALVIN
Azucares
Respiracion
Celular
Celulosa
Almidon
Otros compuestos
organicos
Membranas
Tilacoides
Cloroplasto

54. TAREA
Leer y discutir el tema:
2. Reacciones independientes de
la luz.