1. 5.7 FOTOSÍNTESIS
• La fotosíntesis es uno de los procesos metabólicos de los que se
valen las células para obtener energía.
• Es un proceso complejo, mediante el cual los seres vivos
poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa
ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos
reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno:

2. •La energía captada en la fotosíntesis y el poder reductor adquirido en
el proceso, hacen posible la reducción y la asimilación de los
bioelementos necesarios, como nitrógeno y azufre, además de
carbono, para formar materia viva.
•La radiación luminosa llega a la tierra en forma de "pequeños
paquetes", conocidos como cuantos o fotones. Los seres fotosintéticos
captan la luz mediante diversos pigmentos fotosensibles, entre los que
destacan por su abundancia las clorofilas y carotenos.

4. • Los pigmentos presentes en los tilacoides de los cloroplastos se
encuentran organizados en fotosistemas(conjuntos funcionales
formados por más de 200 moléculas de pigmentos); la luz
captada en ellos por pigmentos que hacen de antena, es
llevada hasta la molécula de "clorofila diana" que es la
molécula que se oxida al liberar un electrón, que es el que irá
pasando por una serie de transportadores, en cuyo recorrido
liberará la energía.

6. La cadena de transporte de electrones es una serie de transportadores
de electrones que se encuentran en la membrana
plasmática de bacterias, en la membrana interna mitocondrial o en las
membranas tilacoidales, que mediante reacciones bioquímicas
producen adenosin trifosfato (ATP). Sólo dos fuentes de energía son
utilizadas por los organismos vivos: reacciones de óxido-reducción
(redox) y la luz solar (fotosíntesis).
• Es un proceso de biosíntesis de moléculas orgánicas llevado a cabo
por los cloroplastos de organismos autótrofos fotosintetizadores,
que obtienen así materia y energía, una parte de las cuales será
utilizada posteriormente por los organismos heterótrofos.

8. • Consta de dos tipos de procesos que se denominan:
1. fase luminosa o fotoquímica.
2. fase activa o biosintética.

9. • Consiste en una serie de reacciones fotoquímicas que tienen lugar en la
membrana de los tilacoides, en las que se produce la captación de energía
lumínica y su transformación en energía química.
• La incidencia de los fotones sobre unas estructuras denominadas
fotosistemas, induce la liberación de electrones de alta energía que son
utilizados para la reducción del NADP + a NADPH. además, la energía liberada
por estos electrones en la cadena de transporte se utiliza para sintetizar ATP
a partir de ADP, en un proceso conocido como fotofosforilación .

10. • Son unidades estructurales de la membrana tilacoidal en la que se
produce la captación de energía solar y la liberación de electrones de
alta energía. Los fotosistemas son conjuntos de pigmentos que se
agrupan según su naturaleza :
• Está formado por un complejo antena. Varios cientos de moléculas ,
que absorben luz
• Un centro reactivo o centro de reacción fotoquímica. Encargado de
transferir los electrones a un aceptor adyacente.

11. • La captación de un fotón por una molécula del complejo antena
hace saltar un electrón hacia un orbital de mayor energía, los que
favorece la transferencia de energía a otra molécula cercana, y así,
mediante una reacción en cadena, esa energía llega hasta una de
las moléculas de clorofila del centro reactivo, la cual responde
liberando un electrón de alta energía que es captado por una
molécula, el aceptor primario de electrones.

12. • El hueco electrónico que queda en la clorofila del centro reactivo es
ocupado por un electrón de baja energía que procede de un dador de
electrones como puede ser el agua u otras moléculas o
transportadores de electrones

14. • Hay diversos tipos de pigmentos que participan en la
captación de la energía solar que tiene lugar en la
fotosíntesis:
• La clorofila a y b. Absorben la luz de las regiones azul y
roja del espectro.
• Los carotenoides (carotenos y Xantofilas). Absorben la luz
en la región verde y azul del espectro.
• Las ficobilinas. Absorben la luz de la parte media del
espectro.

15. FOSFORILACIÓN NO CÍCLICA
OXIGÉNICA
• La llegada de un fotón al
fotosistema II induce la
liberación de un electrón
rico en energía de su
centro reactivo P 680.
• Este electrón cae por la
cadena de transporte
(feofitina, platoquinona,
citocromo b6-f y
plastocianina).
• Liberando energía
suficiente para sintetizar
ATP en el proceso de
Fotofosforilación

16. • Al mismo tiempo la captación de un fotón por el fotosistema I permite
que su centro reactivo P700 libere un electrón de alta energía que será
transportado hasta el NADP+ mediante otra cadena de transporte de
electrones (clorofila A0, filoquinona y ferredoxina) hasta reducir el
NADP+ a NADPH.
NADPH

17. Los huecos electrónicos del centro reactivo del fotosistema I
se reponen con los electrones que llegan del fotosistema II

18. • Los huecos electrónicos del centro reactivo del fotosistema II se
cubren con electrones procedentes del agua.
• La rotura del agua por acción de la luz (Fotolisis) libera oxígeno
( fotofosforilación Oxigénica)

20. Hipótesis quimiosmótica de la
fotofosforilación
• Según la hipótesis quimiosmótica de mitchell, el flujo de protones desde el
mitchell
espacio tilacoidal hasta el estroma a favor del gradiente electroquímico
activa la síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato en la ATP sintasa por un
proceso catálisis rotacional

21. Fotofosforilación cíclica
(anoxigénica)
• El fotosistema I puede funcionar independientemente del fotosistema
II, en cuyo caso se produce un transporte cíclico de electrones.
• En este transporte los electrones, procedentes del centro reactivo P700,
no pasan al NADP+ sino que van a la plastoquinona, al complejo
citocromo b6-f y de nuevo al fotosistema I para cubrir los huecos
electrónicos que habían dejado.
• En este proceso se libera la energía suficiente para generar el gradiente
electroquímico que permite la síntesis de ATP en la ATP sintasa.

22. • En la fosforilación cíclica solo participa el fotosistema I y da lugar a la
síntesis de ATP sin que se obtenga NADPH ni oxígeno.
oxígeno

24. Fase oscura o biosintética
(no depende de la luz)
• Comprende una serie de reacciones que son independientes de la luz y que
tienen lugar en el ESTROMA del cloroplasto
• En esas reacciones el NADPH y el ATP formados en la fase fotoquímica se
utiliza para reducir el dióxido de carbono (CO2), el nitrato (NO3-) o el sulfato
(SO42-)
• La reducción de estas formas moleculares permite a las células obtener
moléculas orgánicas sencillas que son necesarias para otros procesos de
biosíntesis.

26. El ciclo de Calvin
• Es un proceso de fijación y reducción del dióxido de carbono
atmosférico que se realiza en el estroma del cloroplasto

27. • Este proceso se inicia con
la fijación del CO2 a una
pentosa especial, la
ribulosa-1,5-bis-fosfato.
ribulosa-1,5-bis-fosfato
• Esta reacción es
catalizada por la enzima
ribulosa-1,5-bisfosfato
carboxilasa oxigenasa
(RUBISCO)

30. • La síntesis de una molécula de glucosa o de fructosa a partir de seis
moléculas de CO2 requiere el consumo de 18 moléculas de ATP y de 12
de NADPH.
NADPH
6 CO2 + 18 ATP + 12 NADPH → 1 glucosa

31. La fotorrespiración y el ciclo C4
• La enzima rubisco también cataliza la unión del oxígeno a la
ribulosa 1,5 bisfosfato (compite con el CO2) con lo cual se inician
las reacciones de la fotorrespiración, un proceso que depende de
fotorrespiración
la luz, consume O2 y desprende CO2
• Una parte del ATP y del NADPH generados en la fase lumínica se
pierden en este proceso que no tiene ninguna función metabólica
que se conozca.
• Por lo tanto limita la eficacia de la fotosíntesis, puesto que
fotosíntesis
cuando la concentración de CO2 disminuye y aumenta la de O2, la
velocidad de ambos procesos se iguala, lo que supone un factor
limitante para el crecimiento de muchas plantas.

32. Plantas C4: la solución a la fotorrespiración
• Algunas plantas, conocidas como plantas C4, reducen los efectos
negativos de la fotorrespiración aumentando la concentración de
CO2 en sus células fotosintéticas.
• Estas células tienen una anatomía características en sus hojas,
llamada anatomía de Kranz. En ellas, las células del mesófilo están
Kranz
especializadas en concentrar el CO2 hacia las células que rodean a los
haces vasculares, en las que se produce principalmente la
fotosíntesis, una diferenciación que no existe en las plantas C3.
• Las reacciones en las que lleva a cabo la fijación del CO2 previamente
a su entrada en el ciclo de Calvin dan lugar a la formación de
moléculas de 4 átomos de carbono, de ahí el nombre de estas
plantas, y constituyen el llamado ciclo de Hatch-Slack.
Hatch-Slack

34. Factores que modulan la
fotosíntesis
• Cada especie vegetal se ha adaptado a unas condiciones
ambientales determinadas.
• El rendimiento de la fotosíntesis está influenciado directamente
por algunos factores ambientales, entre los que destacan:
ambientales

35. La concentración de CO2
• Para una intensidad luminosa constante, la actividad de la fotosíntesis
constante
(medida por la cantidad de CO2 consumido por unidad de tiempo) aumenta
al ir aumentando las concentración de CO2 hasta que se alcanza un valor
máximo en el cual se estabiliza.

36. La concentración de O2
• El aumento de la concentración de O2 produce un descenso de la
eficacia fotosintética debido al incremento que experimenta la
fotorrespiración. Este efecto es mucho más acusado en las plantas C3
que en las C4.

37. La humedad
• Si el tiempo es excesivamente seco, los estomas se cierran para evitar
la pérdida de agua, lo cual dificulta el paso del CO2 con la consiguiente
disminución de la actividad fotosintética. En condiciones de escasez de
agua son más eficientes las plantas las plantas C4 que las C3

38. La intensidad lumínica
• Cada especie puede desarrollar la fotosíntesis en un determinado
intervalo de intensidad de luz. Al aumentar la intensidad de la luz
dentro de ese intervalo, la actividad fotosintética aumenta hasta
alcanzar un valor máximo que es característico de cada especie

39. La temperatura
• El aumento de la temperatura da lugar a un aumento del
rendimiento de la fotosíntesis debido al incremento de la actividad
de las enzimas, que es máxima en un determinado valor óptimo de
temperatura. Por encima de ese valor óptimo, la actividad
enzimática disminuye y con ello el rendimiento fotosintético, un
efecto que se ve aumentado por el hecho de que una mayor
temperatura favorece la acción oxigenasa de la enzima rubisco

40. El fotoperiodo
• El rendimiento de la fotosíntesis está sometido a variaciones
estacionales, puesto que los cambios en la duración relativa de
los días y las noches dan lugar a que se produzcan grandes
diferencias en la cantidad de luz que llega diariamente a las
plantas.

41. El color de la luz
• Si se ilumina una planta con una luz roja de una longitud de onda
superior a 680 nm, el fotosistema II no actúa.