Biologia Fotosíntesis y Respiración celular

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular Para la Educación

U. E. Colegio “Padre Alcalá”

Asignatura: Biología (4to año)

Profesora: Yeisy Castañeda

Fotosíntesis y Respiración celular

Los primeros organismos prebióticos obtenían su energía de moléculas orgánicas a través del proceso de fermentación. Por ello, en la atmosfera primitiva se acumuló dióxido de carbono y poco a poco la concentración de estas moléculas orgánicas fue disminuyendo. Esto, junto con la selección natural a parecer, trajo como consecuencia la aparición de organismos fotosintéticos, los cuales consumieron dióxido de carbono como fuente de carbono, liberando el oxígeno que posteriormente formó la capa de ozono, favoreciendo así la aparición de la vida sobre la tierra.

Gracias a los organismos que realizaban fotosíntesis, el medio ambiente tuvo un aporte de nuevas moléculas orgánicas (oxigeno, agua) que permitió desarrollar un proceso aeróbico de mayor rendimiento energético a partir de estas moléculas. Este proceso se conoce como respiración.

Fotosíntesis: es el proceso por medio del cual las plantas verdes transforman la energía lumínica en energía química, y el carbono es almacenado en los componentes orgánicos. En este proceso ocurre la trasformación del agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2) en materia orgánica con la ayuda de la energía lumínica.

Etapas de la Fotosíntesis:  

En 1905 el fisiólogo vegetal ingles F. F. Blackman determinó que la fotosíntesis se lleva a cabo en dos etapas: fase luminosa y fase oscura.

Fase Luminosa: ocurre cuando la energía del sol es absorbida por pigmentos vegetales principalmente por un pigmento verde denominado clorofila, localizado en los cloroplastos. Tiene a su vez dos fases; fotofosforilación cíclica y fotofosforilación no cíclica.

• Fotofosforilación Cíclica:

En los cloroplastos se encuentran dos tipos de clorofila: a y b, que difieren en su estructura molecular y en su forma de absorber la energía solar.

La luz está constituida por partículas de alta energía llamadas fotones. Los electrones de la molécula de clorofila a, al ser alcanzados por un fotón, aumentan su nivel energético, en este caso se dice que la molécula de clorofila está en estado de “excitación”.

Luego el electrón de alta energía pasa desde la molécula de clorofila excitada hasta una molécula aceptora de electrones (plastoquinona o ferredoxina). A medida que esto ocurre, el electrón desciende a niveles más bajos de energía hasta llegar al estado original en que se encontraba en la clorofila a, lo  que da como resultado la liberación de la energía extra que se aprovecha en la formación de enlaces de alta energía a partir de ADP y fosfatos inorgánicos, formándose ATP. Este proceso se denomina fotofosforilación. El ciclo se completa cuando el electrón regresa a la molécula de clorofila. Durante esta fase se forman dos ATP por cada electrón transferido. En este proceso se produce ATP siempre que reciba la energía lumínica necesaria.

-Fotofodsforilación No Cíclica:

Este proceso es no cíclico porque los elementos deben entrar constantemente al ciclo para que este se mantenga en acción. En esta fase se originará el hidrogeno necesario para la elaboración fotosintética de alimentos.

El ciclo comienza cuando la clorofila b, recibe un fotón de luz y se excita, los electrones son lanzados cuesta arriba hasta un aceptor de electrones, iniciándose una cadena de reacciones no cíclicas porque los electrones que se desprenden de la clorofila no vuelven a ella. Esta clorofila excitada actúa sobre la molécula de agua y la rompe, separándola en sus dos elementos: oxigeno que se desprende y sale al exterior por los estomas, e hidrogeno que es retenido por los aceptores o compuestos orgánicos encargados de transportar los elementos químicos de unas reacciones a otras. Este proceso de descomposición de la molécula de agua se denomina fotolisis del agua.

Los electrones pasan cuesta abajo a lo largo de la cadena transportadora de electrones, esto origina un gradiente de protones que impulsan la síntesis de ATP a partir de ADP.

Es así como la energía lumínica se convierte en energía química que se almacena en enlaces de ATP y NADPH. Esta energía será utilizada en la fase oscura de la fotosíntesis para la elaboración de la glucosa.

Fase Oscura: (puede efectuarse con o sin luz) en la cual las sustancias químicas ATP (adenosín trifosfato) y NADPH (nicotinamida adenin dinucleotido fosfato) generadas durante la primera fase, se utilizan para reducir el dióxido de carbono a un azúcar simple.

Melvin Calvin y sus asociados de la universidad de California determinaron la secuencia de reacciones en la oscuridad, por lo que al ciclo del carbono se le asignó el nombre de ciclo de Calvin en honor a su descubridor.

Las reacciones en la oscuridad se rela cionan con el desdoblamiento del dióxido de carbono, que tiene lugar en el estroma (sustancia densa que ocupa el interior de los cloroplastos). Se obtiene como resultado final un azúcar de 5 carbonos con dos fosfatos unidos (la ribulosa difosfato), igual al azúcar de inicio.

• La ribulosa difosfato, molécula que se encuentra en la planta, se une con el dióxido de carbono que proviene del aire, luego se rompe dando origen a dos moléculas de PGA (fosfoglicerato, azúcar de 3 C). Esta reacción es catalizada por la enzima carboxilasa.

• Cada compuesto de 3 C (PGA) es reducido por el hidrogeno que viene del NADPH, producido en la primera fase, utilizando la energía del ATP. Como resultado de este proceso se forman 6 moléculas de PGAL (fosfogliceraldehido) de las cuales 5 se usan para formar de nuevo la molécula de ribulosa fosfato que entró al principio. Se comienza de nuevo el ciclo. La otra molécula del fosfogliceraldehido se convierte en glucosa como producto de la fotosíntesis.

Etapas de la fotosintesis

Fase Luminosa

           [pic 1]        [pic 2]

Fase Oscura

                              [pic 3] 

Respiración Aeróbica: es la vía metabólica que tenemos los seres humanos. Requiere de oxígeno y se lleva a cabo en las mitocondrias. Utiliza oxigeno como aceptor de hidrógenos. Comienza con el desdoblamiento de la molécula de glucosa, esta es degradada en tres pasos; glucolisis, ciclo de Krebs y cadena transportadora de electrones, los cuales comprenden una serie de reacciones químicas que pueden dividirse en dos grupos principales: la ruta del carbono (glucolisis y ciclo de Krebs) y la ruta del hidrógeno (cadena transportadora de electrones).

...