Generalidades fotosíntesis

1. Fotosíntesis
1) Generalidades
Sin la fotosíntesis no habría oxígeno en la Tierra; esta es s el único mecanismo
fisiológico capaz de asegurar la renovación del este gas.
Este proceso en llevado a cabo en las pantas terrestres y algas, además de
muchas bacteria que practican la fotosíntesis; el mecanismos de estas es del
mimos tipo de fotosíntesis que los vegetales. Estos son organismo autótrofos es
decir, capaces de sintetizar su propia materia orgánica a partir de la fotosíntesis.
En otras bacterias fotosintéticas la luz les da un impulso energético pero no
liberan oxígeno ni necesariamente fijan de dióxido de carbono. Esto ha llevado a
redefinir la fotosíntesis como una conversón de energía solar en energía química,
dejando en segundo plano los criterios de asimilación de dióxido de carbono y
emisión de oxígeno.
El proceso fotosintético es muy complejo, y se le suele dividir en 3 etapas:
1.-Etapa de radiación, en la cual la maquinaria fotosintética atrapa energía
luminosa.
2.-Una etapa llamada fotoquímica en la cual se obtiene una separación de
cargas o sea las primeras reacciones de oxido-reducción.
3.-Finalmente la etapa bioquímica, en la cual ocurren las reacciones de
transferencia de electrones, y se sintetizan los carbohidratos, y que también
comprende la síntesis de ATP.
¿Dónde tiene lugar la fotosíntesis?
Para las plantas y algas, las hojas funcionan como sensores solares, el
mecanismos esencial ocurre en estructuras llamadas cloroplastos repletas de
clorofila, pigmento encargado de la coloración verde de las plantas.
La mayor parte de los pigmentos presentes en la hoja se organizan como una
antena captadora de luz que transfiere la energía a un centro de reacción donde
se inician las transformaciones químicas que conducen al almacenamiento de la
energía captada en enlaces químicos.

2. Las moléculas de clorofila se
organizan en grupos funcionales de
más de 200 moléculas cada uno que
actúan como antenas captadoras. La
energía captada por las moléculas
de la antena es conducida, por un
proceso puramente físico de
resonancia, hasta un centro de
reacción constituido por una
molécula de clorofila que libera un
electrón.
El electrón una vez liberado inicia un recorrido a través de los transportadores en
el que se produce la liberación de energía.
La clorofila en un pigmento (molécula que
presenta un determinado color porque
absorben un parte del espectro luminoso)
que absorbe longitudes de onda azules y
rojas y de ahí el color verde amarillo, existe

3. una variedad de clorofila que difieren por los detalles de su estructura molecular y
por sus propiedades de absorción del espectro. Las clorofilas a y b, y la
bactrioclorofila en las bacterias fotosínteticas, además de estas moléculas también
pueden presentar otros pigmentos como capacidad de absorber luz, estos últimos
contribuyen a la absorción de la luz, por no son indispensables es por ello que son
llamados “pigmentos accesorios” por ejemplo, los carotenos y otras moléculas con
colores característicos y definidos.
En la fotosíntesis cooperan dos grupos separados de pigmentos o fotosistemas,
que se encuentran localizados en los tilacoides: el fotosistema I (FSI), asociado a
moléculas de clorofila que absorben a longitudes de ondas largas (700nm) y se
conoce como P700 y el fotosistema II (FSII), que tiene un centro de reacción que
absorbe a una longitud de onda de 680nm (P680). Cada uno de estos
fotosistemas se encuentra asociado a polipéptidos en la membrana tilacoidal y
absorben energía luminosa independientemente.
Fases de la Fotosíntesis
El mecanismo completo de la fotosíntesis se compone de dos partes bien
diferenciadas.
1.- Fase Luminosa
Comienza con la fase luminosa en la que se produce la síntesis de ATP o
fosforilación a la vez que se genera poder reductor gracias a la formación de
NADPH.

4. Durante esta fase luminosa tiene lugar la fotólisis del agua que se descompone
según la reacción:
Ocurre en el tilacoide y se produce la transferencia de electrones.
Los electrones son liberados del agua con consumo de energía y transportados
hasta el NADP+. Para que el transporte de electrones “cuesta arriba” sea posible
debe ser excitado por medio de la absorción de energía luminosa, esto ocurre por
medio de dos fotosistemas (complejos proteicos que contienen un gran número de
moléculas de clorofila y de otros pigmentos).
Otro componente de la cadena transportadora es el complejo del citocromo b/f un
agregado de proteína integrales que contiene entre otras cosas dos citocromos
(b536 y f).
La plastoquinasa que funciona como transportador móvil de electrones junto
con otras dos proteínas solubles, la platocianina que contiene cobre y la
ferredoxina.
Al final de la cadena se localiza una enzima que trasfiere los electrones al NADP+.

5. Como el fotosistema II y el complejo del citocromo b/f ceden los protones de la
protoquionona reducida al lumen(ciclo Q),el trasporte de electrones en la
fotosíntesis produce un gradiente de electroquímico sobre la membrana tilacoide
que es utilizado por una sintetasa de ATP para la producción de ATP.
La reacción lumínica en catalizada por las enzimas de la membrana tilacoidea, los
electrones son transportados a través de una cadena trasportadora de electrones
desde un sistema redox que lo cede al siguiente.
Tanto el ATP como el NADH+H, son necesarios para que se produzca la reacción
oscura.
2.- Fase Oscura
Ocurre en el estroma, en ella se realiza la fijación de carbono.
En esta fase, el ATP y el NADPH obtenidos en la fase luminosa son consumidos
en un conjunto de reacciones cíclicas, denominadas ciclo de Calvin o ciclo de
reducción de pentosas fosfato (RPP), para producir azúcares a partir del CO2.
El CO2 se incorpora a
carbohidratos en el proceso
fotosintético, esto requiere
energía y poder reductor.
El CO2 se combina con la
ribulosa 1,5 bifosfato (RuBP- es
un azúcar de 5 carbonos),
mediante la acción de la enzima
ribulosa bifosfato carboxilasa-
oxigenasa o rubisco.
El primer producto estable de la
fijación de CO2 es el ácido-3-fosfoglicérico (PGA), un compuesto de 3 carbonos.
En el ciclo se fijan 3 moles de CO2 a 3 moles de ribulosa 1,5 bifosfato, y se forman
6 moles de PGA. La energía del ATP, producido en la luz es utilizada para
fosforilar el PGA y se forman 6 moles de ácido 1,3 difosfoglicérico, que es
reducido luego mediante la acción de 6 NADPH a gliceraldehido-3-fosfato (PGAL).
Dos moles de gliceraldehido-3-fosfato son removidos del ciclo para fabricar

6. glucosa. El resto de los moles de PGAL se convierten en 3 moles de ribulosa-5-
fosfato, que al reaccionar con 3 ATP, regenera 3 moles de ribulosa 1,5 bifosfato,
que da comienzo al ciclo de nuevo. El gliceraldehido-3-fosfato producido en los
cloroplastos sirve de intermediario en la glucólisis. Una gran parte del PGAL que
permanece en los cloroplastos se transforma en el estroma, en almidón, que es un
carbohidrato de reserva.
Comparación Fotosíntesis - Respiración
Aparentemente son procesos que se hacen exactamente lo contrario, en la
respiración de la células de todos los seres vivos (incluidas las de los vegetales)
consumen oxígeno y glucosa y liberan dióxido de carbono. Sin embargo, en sus
mecanismos, los dos procesos se parecen mucho.
La fotosíntesis (en los cloroplastos) y la respiración (en las mitocondrias)
producen ATP por medio de un mecanismo membranario que implica el
movimiento de electrones y una gradiente transmembranario de protones. Pero
mientras que la fotosíntesis utiliza energía luminosa como materia prima, la
respiración recurre a la energía química suministrada por las moléculas
procedentes de la alimentación.

7. 2) Mapa conceptual

8. 3) Reacciones químicas
Ecuación General
6CO2 +12 H2O+ Energía lumínica− − −−→C2H12O6+6O2+6 H2O
Fase Luminosa
H2O+ NADP++Pi+ADP+Luz − − −−→1/2O2+NADPH++ H++ATP+ H2O
H2O+Fotón− − −−→1/2O2+2H++2e-
Fase Oscura
4) Cuadro comparativo entre fotosíntesis y fosforilación oxidativa
Fotosíntesis Fosforilación Oxidativa
Dependiente de la luz para la fase
luminosa
Independiente de la luz
Los electrones son transportados
desde el agua hasta los coenzimas
oxidado
Los electrones son transportados desde
las coenzimas reducidas hasta el
oxígeno produciendo agua
Se hidroliza agua Se forma agua.
Se libera oxígeno Se consume oxígeno
Se localiza en el estroma de los
cloroplastos.
El proceso tiene lugar en la membrana
interna de la mitocondria.
Se produce oxígeno El oxígeno se gasta.
Es productora Es consumidora

9. 5) ¿Qué es la fotosíntesis artificial?
La fotosíntesis artificial es un campo de investigación que intenta imitar la
fotosíntesis natural de las plantas, con el fin de convertir dióxido de carbono y
agua en carbohidratos y en oxígeno, utilizando para ello la luz del Sol.
La clorofila resulta ser de color verde porque absorbe selectivamente las
radiaciones características, del azul y del rojo en el espectro visible. A partir de
esto puede establecerse que el comportamiento de la clorofila es análogo al de un
material semiconductor que absorbe determinadas energías en función a la
magnitud de la banda prohibida.
Se ha buscado la construcción de sistemas artificiales de fotosíntesis donde
generalmente se substituye el pigmento natural por otro colorantes de estructura
semejante pero más fáciles de obtener en el laboratorio, o bien, por
semiconductores inorgánicos. Logrando un fotosíntesis “abiótica”, o sea, n
asociada a un ser vivo, por lo tanto, menos limitada a condiciones de presión,
temperatura o concentración.
Un avance es los “micro-cloroplastos artificiales” que son pequeñísimas
partículas de un material semiconductor dispersadas en un medio acuoso. Estas
partículas son previamente recubiertas en forma parcial con platino, de forma que
en la superficie de al partículas ocurren tanto la reacción de oxidación como de
reducción. Esto equivale a tener una microcelda electrolítica donde cátodo y
ánodo están sostenidos en la misma partícula semiconductora
Bibliografía
Ruis,M.; Castro-Acuña, C.M. 2006. La Química hacia la conquista del sol. 3
Edición. La ciencia para todos; 10. Pág.74-75
Koolman, J.Rohm.2004.Texto y Atlas.3 Edición. Editorial Médica Panamericana.
Pág. 130-132
Taiz,L.; Zeiger , E.2006. Fisiología Vegetal 3 Edición. Castello de la Plana:
Publicaciones de la Universidad d Jaume. Pag.269-271
Peña; Arroyo; Goméz,Tapia;Gomez.2004.Bioquímica.Segunda Edición. Grupo
Noriego.Pág.235-237

10. Universidad de Barcelona.Garcia,C. 2008. Fotosíntesis.
http://www.ub.edu/ecologia/Carlos.Gracia/PublicacionesPDF/Fotosíntesis.pdf