15_Photosynthesis
Resumen de la Fotosíntesis
Definición: El proceso mediante el cual las plantas, algunas bacterias y protistas convierten la energía solar en energía química, produciendo glucosa y oxígeno a partir de dióxido de carbono y agua.
Ecuación:
Ecuación en palabras: Dióxido de carbono + agua ➞ glucosa + oxígeno
Clorofila: Pigmento verde crucial para la fotosíntesis.
Todos los organismos fotosintéticos contienen clorofila a.
Los pigmentos accesorios (p. ej., clorofila b, carotenoides) absorben luz no capturada por la clorofila a.
Estructura y Función de las Hojas
Hojas: Principales órganos fotosintéticos de las plantas, actúan como recolectores solares.
Materias Primas: El agua y el dióxido de carbono entran en las células de la hoja; los productos (azúcar y oxígeno) salen.
Transporte de Agua: El agua absorbida por las raíces viaja a través de los vasos del xilema.
Estomas: Estructuras especializadas para el intercambio de gases, permiten la entrada de CO2 y la salida de O2.
Las células guardia regulan la apertura estomática.
La pérdida de agua ocurre durante el intercambio de gases, lo que puede ser significativo (p. ej., los álamos pierden 100 galones/hora).
Estructura de los Cloroplastos
Tilacoides: Sacos aplanados que contienen químicos fotosintéticos, apilados en grana; rodeados por estroma en células eucariotas.
Compartmentalización: Los cloroplastos tienen tres membranas, formando compartimentos separados, a diferencia de las mitocondrias que tienen dos.
Etapas de la Fotosíntesis
Dos Etapas Principales:
Reacciones Dependientes de la Luz: Ocurren en las membranas de los tilacoides. La energía lumínica absorbida por la clorofila excita electrones, divide el agua (fotólisis), liberando O2.
Produce ATP (fotofosforilación) y NADPH.
Reacciones Independientes de la Luz (Ciclo de Calvin): Ocurren en el estroma.
Utilizan ATP y NADPH para sintetizar carbohidratos a partir de CO2.
Detalle de las Reacciones Dependientes de la Luz
Fotoexcitación: La absorción de luz eleva electrones a estados de energía más altos.
Fotoionización: Liberación de electrones de la clorofila.
Cadena de Transporte de Electrones: Los electrones se mueven a través de una serie de reacciones, formando energía (ATP) y reduciendo NADP+ a NADPH.
Fotosistemas: - Fotosistema II (PSII) (P680) y Fotosistema I (PSI) (P700), donde PSII funciona primero en el proceso.
Producción de ATP
Fosforilación No Cíclica:
Involucra PSII y PSI.
El ATP se produce cuando los electrones pasan a través de la cadena de transporte.
El agua se divide, liberando O2 y H+, con energía utilizada para la síntesis de ATP y formación de NADPH.
Quimiosmosis y Síntesis de ATP
Gradiente Electrolítico: Creado por la bomba de protones (H+) en el espacio tilacoide.
Los protones fluyen de regreso al estroma, impulsando la síntesis de ATP a través de la ATP sintasa.
Fosforilación Cíclica
Propósito: Suplir el suministro de ATP para las reacciones independientes de la luz cuando se requiere más energía.
Involucra solo PSI; implica transferir electrones de regreso a PSI en lugar de crear NADPH.
Reacciones Independientes de la Luz (Ciclo de Calvin)
Fijación de Carbono: El CO2 es capturado y agregado a ribulosa 1,5-bisfosfato (RuBP), produciendo un compuesto inestable de 6 carbonos que se descompone en 2 moléculas de gliceraldehído-3-fosfato (GP).
Conversión:
GP es fosforilado y reducido usando ATP y NADPH, formando gliceraldehído-3-fosfato (GALP).
Productos Finales: Un GALP se convierte en glucosa, los demás regeneran RuBP.
Factores que Afectan la Tasa de Fotosíntesis
Intensidad de Luz: Una mayor intensidad aumenta la tasa de fotosíntesis hasta que esté limitada por CO2 o temperatura.
Concentración de CO2: Niveles más altos aceleran la fase independiente de la luz hasta que surge otro factor limitante.
Temperatura: La actividad enzimática mejora con la temperatura, se estabiliza en niveles óptimos antes de disminuir con el estrés térmico.