CONTENIDO III: FOTOSÍNTESIS Y RESPIRACIÓN CELULAR

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        REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA        

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN

U.E ¨COLEGIO PRIVADO YURUARI¨

MATURÍN-EDO-MONAGAS

ASIGNATURA: CIENCIAS BIOLÓGICAS

CONTENIDO III: FOTOSÍNTESIS Y RESPIRACIÓN CELULAR

La fotosíntesis junto a la respiración constituyen los procesos fundamentales para el mantenimiento de la vida en la tierra.

FOTOSÍNTESIS: del griego photos = Luz, y síntesis = unión. Es una vía anabólica, en la cual partiendo de sustancia inorgánicas como Dióxido de carbono (CO2), agua  (H2O) y utilizando luz solar como fuente de energía, se sintetizan glucosa (C6H12O6) y oxigeno (O2). Este proceso ocurre en unas estructuras llamadas cloroplastos y solo lo realizan las plantas, algas y algunas procariotas como las cianobacterias.

PIGMENTOS FOTOSINTETICOS: En las plantas se encuentran varios pigmentos que absorben la luz a diferentes longitudes de ondas entre ellos están la clorofila, los carotenoides y  las xantofilas. La clorofila es un pigmento de color verde que se encuentra dentro de los cloroplastos el cual es fundamental en las reacciones fotosintéticas, capta principalmente la luz de las regiones roja y azul del espectro visible. Existen dos tipos de clorofila: La clorofila A encargada de iniciar el proceso fotosintético y la clorofila B que participa también en el proceso pero en menor cantidad.  En los vegetales también se encuentran otros pigmentos como los carotenoides de color rojizo y las xantofilas de color amarillo, que también absorben energía lumínica por lo que pueden participar en el proceso fotosintético, pero con menor eficiencia.

Este grupo de pigmentos mas los aceptores de electrones forman las unidades estructurales llamadas fotosistema I(FSI) o P7OO (FSI) y fotosistema II (FSII) o P680, esto se debe a que la clorofila A que constituye el centro de reacción de estos fotosistemas absorben longitudes de ondas largas de 700 y 680 nm.

ETAPAS DE LA FOTOSÍNTESIS: La fotosíntesis tiene 2 fases ambas se llevan a cabo durante el día pero una depende de la luz y la otra no.

1. FASE LUMÍNICA O REACCIÓN DEPENDIENTE DE LA LUZ: también conocida como etapa fotoquímica, ocurre en los tilacoides, durante esta fase la energía luminosa es transformada en energía química utilizable por la planta y se produce Oxigeno como sustancia de desecho. Esta fase ocurre de la siguiente manera:

1.- Se inicia cuando la clorofila A y otros pigmentos del fofotsistema II son excitados por los fotones que absorben de la luz liberando un electrón de alta energía, este es transferido por moléculas aceptoras hasta alcanzar el fotosistema I o P700.

2.- Al perder un electrón la molécula de P680 se convierte en un agente oxidante, su capacidad oxidativa es tan alta que hace que se rompa una molécula de agua que ha entrado a través de las raíces, esta se separa en sus dos componentes Hidrógeno y Oxígeno mas dos electrones y dos protones, los electrones son cedidos al P680 y los protones se liberan al interior del tilacoide. Debido a que el oxigeno no existe en forma atómica se deben romper dos moléculas de H2O para liberar una molécula de oxigeno a la atmosfera.

3.-En el fotosistema I o P700 se consigue un nivel alto de energía y se inicia el sistema de transporte de electrones en la membrana tilacoidal. Los electrones ingresan en un gradiente electrónico y son captados por diversos aceptores, el aceptor intermediario de electrones se llama ferredoxina el cual transfiere dos electrones a cada molécula de NADP+ (Nicotinadenin Dinucleotido Fosfato) lo que origina la forma reducida de NADPH2 que se libera en el estroma para participar en la siguiente fase.

4.-En el proceso de transporte de electrones se obtiene energía que es cedida a un sistema de bombeo de protones (H+) a través de la membrana del tilacoide, los electrones pasan del estroma al interior del tilacoide y ahí se acumulan, esto genera una diferencia en la concentración de más de 1000 veces la cantidad de protones en el tilacoide que en el estroma formando un gradiente de protones. Sin embargo estos no pueden difundirse del área más concentrada hacia la menos concentrada debido a que la membrana del tilacoide es impermeable, excepto en unos tubos constituidos por proteínas de transmembrana.

5. Unas enzimas llamadas ATP Sintetasas permiten la difusión de los protones y utilizan la energía libre para fosforilar las moléculas de ADP y formar ATP, estas moléculas de ATP son liberadas hacia el estroma luego de este proceso llamado Fotofosforilación.

6.- La reacción en presencia de luz termina con el almacenamiento de la energía producida en forma de ATP (18 moléculas) y NADPH2 que serán usados en la siguiente fase.

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2. REACCIÓN NO DEPENDIENTE DE LA LUZ O CICLO DE CALVIN-BENSON: También conocida como vía C3, ocurre en los estromas, durante esta fase se usa el CO2 que la planta a dejado entrar a través de los estomas y el hidrogeno proveniente de la fase anterior para sintetizar glucosa. Para que esta reacción se produzca es necesario el  aporte de energía química, la cual es dada en gran parte, por el ATP que se formo durante la etapa lumínica de la fotosíntesis así como también por el NAPDH2.

• 6 moléculas de CO2 se incorporan a 6 moléculas de ribulosa-1,5-bifosfato por medio de una enzima llamada Ribulosa bifosfatocarboxilasa-Oxigenasa (RubisCO), para formar 12 moléculas de 3-Fosfoglicerato
• Ocurre un proceso de activación en el cual una molécula de ATP es usada para la fosforilación del 3- fosfoglicerato por acción de la enzima Fosfogliceratoquinasa y convertirlo en 12 moleculas de 1,3 fosfoglicerato
• Esta transferencia de un enlace fosfato permite que una molécula de NAPDH2 redusca el 1,3 fosfoglicerato por acción de la enzima Gliceraldehido3- fosfato deshidrogenasa y convertirlo en 12 moléculas de gliceraldehido-3-fosfato
• De estas dos transitan la glucolisis al revés terminando en glucosa y las otras 10 regeneran las moléculas de 1,5 difosfato.
• Aparte de la glucosa también se forman otros compuestos que reservan energía como almidón.

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VIAS METABOLICAS COMPLEMENTARIAS A C3: Estas vías accesorias suceden en algunas plantas antes al culminar la fase luminosa y antes de iniciar el ciclo de Calvin- Benson, debido a que la enzima fijadora de CO2  la Ribulosa bifosfatocarboxilasa-Oxigenasa (RubisCO), tiene afinidad por el O2 Lo que desvía a la vía metabólica (Ciclo de Calvin) hacia la fotorespiración restándole efectividad a la fotosíntesis haciendo que la planta pierda agua inútilmente.

Las plantas que habitan climas muy rigurosos desarrollan vías metabólicas complementarias a C3 que evitan que la planta fotorespire, estas son la vía Hatch y Slack y el Metabolismo acido de las Crasuláceas.

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