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ATP
ADP
H 2 O
6 CO 2
ADP
ATP
glucosa
12 NADP+H+
NADP+
Ciclo
RegeneraciónRegeneración de Calvin
ReducciónReducción
Carboxilación 12Carboxilación 12 ácido 3 - fosfoglicérico(APG)
ácido 1,3 - difosfoglicérico (ADPG) gliceraldehído 3 - fosfato (PGAL)
2 PGAL
10 PGAL
ribulosa 5 - fosfato (RUP)
ribulosa 1,5 - bifosfato (RuBP)
Clorofila. Principal pigmento fotosensi- ble, capta la energía luminosa al mover los electrones del núcleo de porfirina, para luego traspasarlos a la cadena trans- portadora de electrones. Cuantosoma. También llamado unidad fotosintética, se localiza en las membra- nas del tilacoide y tiene por finalidad captar los paquetes o cuantos de luz y transformarlos en energía útil. Está consti- tuido por pigmentos fotosensibles, proteí- nas y complejos enzimáticos. Fotosistemas. Estructuras presentes en las membranas tilacoidales, altamente organizadas y compuestas de proteínas, clorofilas, pigmentos accesorios y molé- culas portadoras de electrones. Fotofosforilación. También llamada fosfo- rilación fotosintética, proceso mediante el cual el ADP se une al Pi para formar ATP durante la fotosíntesis. Ciclo de Calvin. Conjunto de reacciones fotosintéticas en las que el dióxido de car- bono se convierte en azúcares, tiene lugar en el estroma.
Glosario
Metabolismo celular eucariota I: fotosíntesis
CONCEPTO
Es un proceso biosintético, realizado por todo organismo fotoau- tó-trofo capaz de transformar la energía lumínica en energía quími- ca, principalmente formando moléculas de glucosa.
Ecuación general de la fotosíntesis
6CO 2 + 12H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O
IMPORTANCIA
La fotosíntesis realizada por las plantas es importante por los si- guientes motivos:
- Es fuente primaria de materia orgánica para la planta y el resto de los seres vivos.
- Desprende oxígeno, el cual permite la respiración aerobia y favorece la formación del ozono.
- Disminuye el efecto invernadero, debido al consumo del dióxi- do de carbono.
Etapa luminosa o fotoquímica
Etapa dependiente de la luz, que se lleva a cabo en los tilacoides del cloroplasto, durante la cual la energía luminosa se transforma en una forma de energía química útil o ATP y NADPH + H +.
Etapa oscura o termoquímica
Etapa no dependiente de la luz, se lleva a cabo en el estroma del cloroplasto y tiene por finalidad fijar el CO 2 con la energía prove- niente del ATP y del NADPH + H +^ para formar la glucosa.
6 H 2 O
FOTOSÍNTESIS VÍA C
La vía de 4 carbonos, vía C4 o ruta C4, también denominada vía de Hatch-Slack en honor a sus descubridores, es una serie de re- acciones bioquímicas de fijación del CO 2 atmosférico. La asimila- ción del CO 2 se realiza mediante las reacciones del ciclo de Calvin; pero en las plantas C4, previa a la carboxilación de la ribulosa - 1,5 - bifosfato catalizada por la enzima rubisco que produce ácido fosfoglicérico de tres átomos de carbono, se produce una primera carboxilación del ácido fosfoenolpirúvico (PEP) que origina como producto estable primario un ácido dicarboxílico de cuatro átomos de carbono (málico o aspártico). Esta mejora en la asimilación del CO 2 atmosférico es posible gracias a que las carboxilaciones suce- sivas se separan espacialmente.
Células delmesófilo
Células dela vaina
Hojas de plantade maíz
ocurre en las célulasEl ciclo de Calvin de la vaina.
La fijación del carbonoocurre en las células del mesófilo.
Fosfoenolpiruvato (PEP)Fosfoenolpiruvato (PEP)
Ácido oxalacéticoÁcido oxalacético
Ácido málicoÁcido málico
Ácido málicoÁcido málico
Ácido pirúvicoÁcido pirúvico
Ácido pirúvicoÁcido pirúvico
NADPHNADPH
NADPHNADPH
NADP NADP++
NADP NADP++
HexosaHexosa
HH++
HH++
PP
APMAPM+ ATPATP
COCO 22
COCO 22 Ciclo de Calvin
Vía C3 C4 CAM
Enzima respon- sable de la car- boxilación inicial
Rubisco
Fosfoenolpiru- vato carboxilasa (PEPC)
Rubisco y fosfoenolpiru- vato carboxilasa (PEPC) Anatomía Normal Kranz Suculenta Tasa de fotosíntesis Media^ Alta^ Baja Inhibición de la fotosíntesis por el oxígeno
Sí No
Sí durante el día; no du- rante la noche (caso de la fijación oscura de la CO 2 ). Eficiencia en el uso del agua Baja^ Media^ Alta
Hábitat Amplio
Áreas tropica- les abiertas y hábitat árido
Regiones y hábitat árido
La rubisco tiene tanta facilidad de com- binarse con el CO 2 para activar la for- mación de azúcar, como de combinarse con el O 2 y dar glicolato → luego gli- cina, que termina en → serina + CO 2 en la mitocondria. Este proceso llamado fo- torrespiración usa ATP y NADPH, pero libera CO 2 en lugar de fijarlo.
¡Sabia que...!
Fotorrespiración. Proceso de oxidación de carbohidratos que es causado en ple- na fotosíntesis cuando la planta empieza a fijar O 2 en vez de CO 2. Ocurre cuan- do los estomas se cierran, los niveles de CO 2 bajan y los de O 2 suben.
Quimiósmosis. Es el transporte de proto- nes de hidrógeno debido a un gradiente de concentraciones, a través de la ATP sintetasa, con la finalidad de formar ATP. Ocurre tanto en cloroplastos y mitocon- drias como en bacterias.
Glosario
que esta está implicado solo el fotosistema I, se realiza un bombeo de hidrogeniones del estroma al espacio tilacoidal, que contribuye a crear un gradiente electroquímico de hidro- geniones y por tanto a la formación del ATP, sin que se produzca NADPH.
7. ¿Cuál es la característica de la fotofosforilación lineal?
A) Se produce solo ATP. B) Se genera NADPH en las ATP sintasas. C) Están implicados los fotosistemas I y II. D) No hay fotólisis del agua.
8. ¿Cuál es la característica de la fotofosforilación cíclica?
A) Se forma ATP y NADPH. B) Ocurre en la fase oscura. C) Participa la rubisco. D) Solo participa p700.
9. Si se coloca una planta en un ambiente contro- lado, y solo se disminuye la concentración de dióxido de carbono disponible, ¿qué proceso vinculado con la fotosíntesis se verá directa- mente afectado?
A) la hidrólisis de agua B) la síntesis de ATP C) la síntesis de NADPH D) la síntesis de glucosa
10. En una plantación de trigo, cuyas plantas te- nían 50 cm, se midió la concentración de CO (^2) en el aire a 45 cm de altura. Analice el gráfico que se elaboró a partir de los resultados y mar- que la conclusión correcta.
0,025 24
0,
0,
0,
0,
% de CO
en el aire 2
horas del día
6 9 12 15 18 24
A) El CO 2 disminuye en la atmósfera por el proceso de respiración. B) El CO 2 disminuye en la atmósfera por el proceso de fotosíntesis. C) El CO 2 disminuye en las horas de más calor por el proceso de transpiración. D) El CO 2 aumenta en cantidad total en la at- mósfera en el periodo medido.
P ráctica domiciliaria
1. Las clorofilas son una familia de pigmentos de color verde que se encuentran en las cia- nobacterias y en todos aquellos organismos que contienen cloroplastos o membranas tilacoidales en sus células, lo que incluye a las plantas y a las diversas algas. Indique la actividad en la que está involucrada este pig- mento, extremadamente importante para la fotosíntesis.
A) carboxilación de la ribulosa B) ciclo de Calvin C) captación de una fuente energética D) fijación del donador de CO 2
2. La fotosíntesis puede ser oxigénica o anoxigé- nica. La diferencia entre ambas radica a nivel
A) de la fuente energética. B) de la fuente de carbonos. C) del donador de electrones. D) del fijador de CO 2.
3. La clorofila es el pigmento que les confiere el color verde a las plantas y está acompañada de pigmentos accesorios cuyo rol es
A) participar directamente en la fotólisis del agua. B) la fijación de carbono. C) ser aceptores finales de electrones. D) complementar la capacidad de fotoasimi- lación de las clorofilas.
4. Algunos derivados de la urea son herbicidas disponibles que bloquean el complejo Mn + 2 asociado al fotosistema II. Un efecto directo e inmediato de dicha acción es la
A) inhibición del flujo de protones para la sín- tesis de ATP. B) continuación de la reducción del NADP. C) inactivación de la enzima rubisco. D) inhibición de la fotólisis del agua.
5. En el gráfico, se representa una situación experimental en la que se pretende demos- trar el efecto de la temperatura sobre la fotosíntesis.
20 ºC
luz roja lirio
15 ºC
luz roja lirio
Si las demás condiciones se mantienen iguales en ambas situaciones, es correcto afirmar que para evaluar la fotosíntesis se debería medir
A) la producción de almidón. B) la longitud de onda de la luz utilizada. C) el consumo de oxígeno. D) la liberación de agua.
6. Respecto a la fotosíntesis, indique la secuencia correcta de verdad (V) o falsedad (F). I. El oxígeno liberado por las plantas contribu- ye a la formación de la capa de ozono. II. Los fotosistemas utilizan parte del espectro visible para la fotosíntesis. III. El CO 2 es captado durante la fase luminosa. IV. La fase oscura de la fotosíntesis se realiza durante la noche.
A) VFVF B) VVFF C) FVFV D) FFVV
7. Al marcarse radioactivamente, las moléculas de CO 2 que son entregadas a una planta, ¿en qué elementos y estructuras de la planta se pueden detectar? I. en el almidón almacenado II. en la sacarosa que se transporta III. en la celulosa de las paredes celulares
A) solo II B) solo III C) I y II D) I, II y III
8. La clorofila es una molécula que tiene un ani- llo porfirínico, en cuya parte central se encuen- tra el elemento
A) flúor. B) fósforo. C) manganeso. D) magnesio.
