Fotosintesiaren faseak

FOTOSINTESIA Eguzki E => lotura kimikoko E bihurtzea (konposatu organikoen sintesia). • Organismo fotoautotrofoek edo fotolitotrofoek (ingurunean dauden eduki energetiko baxuko zenbait konpoatu ez-organiko erabili: CO2 , NO3 - , SO4 2-, PO4 3-).

ARGITAKO FASEA EDO FOTOKIMIKOA Kloroplasto eukariotoen tilakoideetako mintzean. Zianobakterioetan: zitoplasma barruko tilakoideetan. Eguzki energia zuzen jaso behar. Argi energia energia kimiko bihurtu (ATP eta NADPH) → ilunpetako fasean erabiltzeko. H2O: elektroi emailea → O2 askatu atmosferara.

FOTOSISTEMAK  Eguzki argiaren fotoiak harrapatzeko gauza diren pigmentu batzuen multzo funtzionala.  Zelula eukariotoen eta zianobakterioen tilakoide mintzean. Zelula prokariotoen mintz plasmatikoan.  Osagaiak: Antena.Pigmentuen aukera zabala (β-karotenoak, xantofilak, klorofilak).  Erreakziogunera eramaten dute argi energia. Erreakziogune fotokimikoa Itu klorofilazko molekulez eratuta:  a- eta b-klorofilak. Antenako pigmentuek harrapatutako energia jasotzean klorofila molekulak oxidatu egiten dira:  e - bat galdu jasotako fotoi bakoitzeko → kate garraiatzailearen lehen elementuak harrapatuko du → argi energia: energia kimiko bihurtu.

FOTOSISTEMA MOTAK Uhin-luzera desberdineko argi-energia hartzen dute. • IPS: I FOTOSISTEMA edo P700: • Erreakzioguneko a itu klorofilak: 700 nm-ko uhin-luzera edo txikiagoa duten fotoiak harrapatu. • Estromako tilakoideetan edo lameletan. • IIPS: II FOTOSISTEMA edo P680: • Erreakzio guneko a itu klorofilak 680nm-ko uhin-luzera edo txikiagoa duten fotoiak harrapatu.

Z ITXURAKO GARRAIOA Hainbat oxidazio-erredukzio erreakzio sekuentzialen bidez gertatzen da. PSI eta PSII fotosistemek parte hartu. E - emailea: ura. PSI fotosisteman fotoinduzitutako elektroi garraioa: Bi fotoiren eraginez → erreakzioguneko a itu klorofila kitzikatu → oxidatu → bi elektroi galdu: NADP+ -ra heldu erreduzitu NADPH + H+. PSII fotosisteman fotoinduzitutako elektroi garraioa: Bi fotoiren eraginez → a klorofila kitzikatu → oxidatu→  2 e- galdu: e- -ak garraiatzen dituen kate batean txertatu: Azkeneko urratsa PSI-eko a klorofila erreduzitzea (lehen oxidatuta gelditu dena): hasierako egoerara bueltatu: prest berriz kitzikatua izateko.Uraren fotolisia: PSII-ko a erreduzitu eta klorofila hasierako egoerara bueltatzeko: Ur molekula baten oxidazioan askatutako bi elektroiren bidez: H2O hasierako elektroien emailea da: 2H+ askatzen dira: tilakoide barruko espazioan metatzen dira. O2 atmosferara askatzen da: garraio fotoinduzitu oxigenikoa (ura → oxigenoa).

D ITXURAKO GARRAIOA Oxidazio-erredukzio segida bat. PSI-ek bakarrik hartzen du parte. Ez da ura oxidatzen → ez da oxigenorik sortzen: garraio anoxigenikoa. Ez da NADPH sortzen.  2 fotoik kitzikatuta PSIeko a klorofilaren bi elektroi galdu → baina berehala berreskuratu. Emaitza neto: 2H+ gehiago ponpatu tilakoide barneko espaziora: ATPa sortzeko.

FOTOFOSFORILAZIOA ADPtik abiatuta: ATPa sintetizatzea.  Fotosintesian: Fotoinduzitutako elektroi garraioarekin uztartuta fosforilatzen da ADPa (fosforilazio oxidatiboaren antzekoa):  Bi etapa: Protoi gradientea eratu. Protoi gradientea erabili ATPa sintetizatzeko. Protoi gradientea eratu:  Elektroi garraio fotoinduzituak:  H2O-tik NADP+-era elektroiak eraman tilakoide mintzeko elektroien garraiatzaileen bidez.  Fotoi ponpaketa bat eragin tilakoide barneko espaziorantz. Protoi gradiente elektrokimiko bat sortu, oso energetikoa:  Tilakoide barneko espazioaren eta estromaren artekoa. Protoi gradientea erabili ATPa sintetizatzeko:  Protoiak gradientearen alde itzultzen dira estromara ATP sintasa konplexuaren bidez:  Zeharkatzen duten 14 H+ bakoitzeko: 3 ATP molekula.

ARGITAKO FASEAREN EKUAZIO OROKORRA:

9hv + 2H2O + 2NADP+ + 3ADP + 3Pi → O2 + 2NADPH + 3ATP + 2H+

CALVIN-EN ZIKLOA Kloroplastoaren estroman eta zelula prokarioto fotosintetikoen zitoplasman.  Aurreko faseko ATP eta NADPH+H+ erabiliz CO2 finkatzeko bidezidor ziklikoa. Molekula organiko bakunak sintetizatzean datza, molekula ez-organikoak erreduzituz.  CO2 erreduzitu => glizeraldehido-3-fosfatoa eratu (G3P) => glukosa. Zikloa: hasi eta amaitu erribulosa-1-5- difosfatoa. Finkapen edo karboxilazio fasea Zikloan sartzen den CO2 molekula bakoitza 5C atomoko molekula batekin finkatzen da Erribulosa 1,5- bifosfatoarekin (RuBiP):  Sei karbono atomo dituen tarteko konposatu bat sortzen da: Hautsi eta azido 3-fosfoglizerikoa sortzen du: Erribulosa 1,5-difosfato karboxilasak (errubiskoa) katalizatzen du. Erribulosa 1,5-difosfato + CO2 → 2 azido 3-fosfoglizeriko. Erredukzio fasea: Azido 3-fosfoglizerikoa fosforilatu eta erreduzitu:  Glizeraldehido-3 fosfato: NADPH eta ATP molekulak erabilita. 2 azido 3-fosfoglizeriko + 2NADPH + 2ATP → glizeraldehido-3-fosfato + 2NADP+ + 2ADP + Pi. Birsortze fasea G3P-ko 12 molekulatik 2: – Estroman geratu, kondentsatu eta fruktosa 1,6 bifosfato molekula bat eratu → almidoia. – Zitoplasmara joan: glukosa 6-fosfato edo fruktosa 6-fosfato bihurtu → sakarosa.  Gainerako 10 G3P: Erabilitako erribulosa 5-fosfatoko molekulak berreskuratzeko erabiltzen dira erreakzio konplexuen segida baten bidez: ● ATPak dakarren energia behar da. Erribulosa 5-fosfatoa + ATP → Erribulosa 1,5-difosfatoa + ADP + Pi

BALANTZE OROKORRA 6 CO2 → glukosa molekula bat:  9x6=54 argi fotoiren energia behar:  2x6= 12 NADPH. 3x6=18 ATP. Ekuazio orokorra 54hv + 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

ILUNPEKO FASEA: N, S ETA P Hexosak sortu. • Amino taldeak (-NH2 ), tiol taldea (-SH) eta fosfato taldea (PO4 3-) dituzten konposatuak (aa eta nukleotidoak) • N, P eta S ingurunean daude eraldatu behar ⇒ dira • Nitrato modura (NO3 - ). • Sulfato modura (SO4 2-). • Fosfato modura (PO4 3-). Zelula barnean xurgatu eta erreduzitu: • Bidezidor metaboliko ez ziklikoak eginez. • Fotosintesiko argitako faseko ATP eta NADPH erabili. • Fosfatoen kasuan: • Ez da behar erredukzio etaparik: ● Fosfato ioiaren forman txertatzen dira zuzenean materia organikoan oxidazio egoera aldatu gabe. Nitrogenoa ⇒erredukzio fotosintetikoa: 2 etapa: • Nitrato erreduzitu⇒ amonio  ioia sortu: ● NADPHa kontsumitu bi erreakzioren segidan: ● 1. Zitoplasman. ● 2. Kloroplastoaren estroman. • Amonio ioia ⇒aa-etan  asimilatu: ● Estroman. ● ATPa kontsumitzen da. ● Bukaera: glutamatoa →gainerako aa-k. Sufrea: ● Sulfato ioi forman txertatzen da (SO4 2-). ● Kloroplastoan. ● ATP eta NADPH kontsumitzen duten hainbat erreakziotan. ● Sortu: hidrogeno sulfuroa. ● -SH + azetilserina: zisteina (aa).

BAKTERIOEN FOTOSINTESI OXIGENIKOA Eukariotoen fotosintesiaren antzekoa. ● O2 -a sortzen du, elektroien emailea ura delako. ● Bi fotosistema: ● I eta II. ● Zitoplasma barruko tilakoideetan kokatuta. ● CO2 -a Calvinen zikloaren bidez erreduzitzen da. ● Zianobakterioetan edo zianofizeotan.

BAKTERIOEN FOTOSINTESI ANOXIGENIKOA: ● Ez da O2 sortzen (ura ez da elektroien emailea). ● Fotosistema bakarra.

FOTOSINTESIAREN GARRANTZIA BIOLOGIKOA Kate trofikoen oinarria: – Gainerako izaki bizidun ez-fotosintetikoek aprobetxatzen duten materia eta energia sortu. – Fase fotokimikoan: eguzki energia → energia kimiko bihurtu. – Fase biosintetikoan: materia ez-organikoa → organikoa. Oxigeno atmosferikoaren mailak mantendu: – Lehenengo fotosintesiak: anoxigenikoak (PSI bakarrik). – PSII agertu → uraren fotolisia → oxigenoa askatu: ● Atmosfera erreduzitzailea → oxidatzailea: arnasketa bidezko katabolismo aerobikoaren garapena (eraginkorragoa). Ozono geruza sortu eta mantendu: – Izpi ultramoreetatik babesteko.  Atmosferako CO2 mailak mantendu: – CO2-a Calvinen zikloan kontsumitu → murriztu.  Energia iturri bat eskaini: – Erregai fosiletan metatutako energia.

FOTOARNASKETA Landareetako zelula fotosintetizatzaileek: mitokondriako arnasketaz gainera. • Ezaugarriak: ● Argia eta O2 behar ditu. ● CO2 askatu (arnasketa mitokondrialean ere). ● ATP ez sintetizatu → kontsumitu. ● Kloroplastoetan, peroxisometan eta mitokondrioetan. MEKANISMOA: • RuBisCO entzimak KARBOXILAZIO/OXIGENAZIO jarduera bikoitza. • CO2 dagoenean: erribulosa 1,5-bifostatoa karboxilatu 2 G3P ⇒ (fotosintesi normala). • O2 dagoenean: erribulosa 1,5-bifosfatoa oxidatu (O2 -arekin kondentsatu) 3-fosfoglizeratoa + 2-fosfogklikolatoa: ⇒ • 2-fosfoglikolatoa glikolatoaren bidezidorra birziklatu: ⇒ ⇒ ● 2 2-fosfoglikato ⇒ CO2 + 3-fosfoglizeratoa (Calvinen ziklora). • Glikolatoaren zikloarekin: • Erribulosa 1,5-bifosfatoaren oxigenazioz galdu den karbonoaren %75 berreskuratu → Calvinen ziklora itzuli. • Gainerako C-a → CO2 -ra oxidatu.

FOTOSINTESIAREN INTENTSITATEARI ERAGITEN DIOTEN FAKTOREAK a. Co2-aren metaketa inguruan. B. Tenperatura. C. O2-aren metaketa inguruan. D. Argi intentsitatea. E. Ur eskuragarritasuna. F. Argiaren kolorea (uhin luzera).

KIMIOSINTESIA ● Organismo kimioautotrofoak. ● Energia eduki txikiko konposatu ezorganiko batzuk erabili (CO2 , NO3 - , SO4 2- eta PO4 3-). ● Oxidazio-erreduzkio erreakzio exotermikoetan askatutako energia erabili. ● Konposatu organikoak sintetizatu. Faseak: 1. Fase oxidatiboa: ● konposatu ez organikoak oxidatzea: a. Atp fosforilazio oxidatiboaren bidez sintetizatu. B. Nadh + h+ lortu (2. Faserako). 2. Fase biosintetikoa: ● konposatu organikoen biosintesia (konposatu ezorganikoak erreduzituz, atp eta nadh+h+ erabilita): a. Co2 finkatzeko calvinen zikloa. B. N finkatzeko nitrato bidez (no3 2-) (salbuespena: bakterio diazotrofoek n2-a zuzenean atmosferatik. D. S finkatzeko sulfatoak (so4 2-). Ezaugarriak: • Bakterioak dira. • Iturri ez organikoei esker bizi dira (O2 , CO2 , SO4 2-, PO4 3-). • Aerobioak dira. • NADH koentzima erabiltzen dute. • Ziklo biogeokimikoetan parte hartzen dute.

BAKTERIO KIMIOSINTETIKOEN TALDE NAGUSIAK Nitrogeroaren bakterioak, sufrearen bakterioak eta burdinaren bakterioak.

ANABOLISMO KIMIOHETEROTROFOA • Konposatu organikoetatik bizi diren organismo heterotrofoek eta kimioorganotrofoek. • Karbono iturria eta elektroi iturria: organikoa. • Erreakzio biosintetikoetarako energia: konposatu organikoen oxidazio-erredukzio erreakzioetan askatuta. • Biomolekula organikoak sintetizatzeko bideak: ● Berberak autotrofoetan zein heterotrofoetan: ● Fotosintesian eta kimiosintesian ekoitzitako molekula organiko bakunak erabilita.