SB3. Fotosíntesis

TODA LA ENERGÍA CONSUMIDA POR LOS SERES

VIVOS PROVIENE DE LA ENERGÍA SOLAR (LUMÍNICA),

CAPTURADA MEDIANTE LA FOTOSÍNTESIS

Proceso complejo, por el cual PLANTAS, ALGAS y ALGUNOS PROCARIOTAS captan la energía lumínica procedente del sol y la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH). Con ellos transforman el agua y el CO₂ en compuestos orgánicos reducidos (Glucosa), liberando O₂.

- Fijación del CO₂ atmosférico

- Producción de energía (hidratos de carbono)

- Liberación de O₂

En la fotosíntesis:

En todas las plantas superiores y algas la fotosíntesis se realiza en los CLOROPLASTOS.

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Los fotosintetizadores procariotas NO contienen cloroplastos sino estructuras membranosas similares.

¿Dónde se da la fotosíntesis?

La fotosíntesis se divide en dos fases:

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1. Fase luminosa: Utilizando luz visible como fuente de energía produce PODER REDUCTOR (NADPH), O₂ y ATP.

2. Fase oscura: Tanto en presencia como en ausencia de luz visible. Se utilizan el poder reductor y la energía química producidas en la fase luminosa para la fijación de carbono.

Fase luminosa de la fotosíntesis

¿Qué ocurre cuando un pigmento fotosintético absorbe luz?

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1. La energía se disipa en forma de calor.

2. La energía se emite como una longitud de onda más larga (fluorescencia).

3. La energía pueda dar lugar a una reacción química como en la fotosíntesis (cloroplasto).

» Fotosistemas: conjuntos de moléculas de clorofila y otros pigmentos empaquetados en los tilacoides. Que intervienen en las reaccones luminosas de la fotosíntesis.

» Dos tipos de fotosistemas:

Fotosistema I: P700.

Fotosistema II: P680.

Procesos que se llevan a cabo en la fase luminosa

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1. Síntesis de ATP o fotofosforilación, que puede ser:

∙ acíclica

∙ cíclica (alternativa, genera ATP cuando abunda NADPH)

2. Síntesis de poder reductor (NADPH).

3. Fotolisis del agua.

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Implica transporte de electrones debido a la energía de la luz.

Fotofosforilación acíclica: esquema Z de la fotosíntesis

Ferredoxin NADP

reductasa

H⁺

H⁺

Fotosistema II. Fragmentación del agua

Fotosistema I. Producción de NADPH

Fotofosforilación cíclica

Síntesis de ATP: ATP sintasa

ATP

sintasa

≈3H⁺  1ATP

1NADPH  6H⁺  2ATP

Fase oscura de la fotosíntesis: ciclo de Calvin

La fijación del CO₂ se produce en tres fases:

• Carboxilativa: se fija el CO₂ a una molécula de 5C.
• Reductiva: PGA se reduce a PGAL utilizándose ATP y NADPH.
• Regenerativa/Sintética: de cada seis moléculas PGAL formadas 5 se utilizan para regenerar la Ribulosa 1,5BP y una será empleada para poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, aminoácidos,…

RUBISCO:

1. Función CARBOXILASA: fijar el carbono del CO₂.

2. Función OXIGENASA: oxidación de la ribulosa 1,5 bifosfato a fosfoglicolato. Se produce CO₂.

Esquema global de la fotosíntesis

Rendimiento energético es del 30%

Balance energético de la fotosíntesis

1CO₂  2NADPH  4 fotones FSI + 4 fotones FSII

8 fotones  318 KCal

La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la Biosfera por varios motivos:

• La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis. Posteriormente irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser finalmente transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.
• Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos
• En la fotosíntesis se libera oxígeno que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante.
• La fotosíntesis causó el cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora.
• De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.
• El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.

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LA FOTOSÍNTESIS MANTIENE LA VIDA EN LA TIERRA.

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Importancia biológica de la fotosíntesis