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Que es la Fotosíntesis:

Es un proceso que se realiza en las células vegetales a partir de la energía luminosa a parir de bióxido de carbono y agua para elaboración de carbohidratos 

La ecuación:

CO2 +  H2O (CH2O) + O2

Localización del proceso:  el proceso fotosintético se localiza en la hojas


Cloroplastos:
son orgánulos subcelulares donde se encuentra  todo el aparato biomolecular fotosintético 

Las biomembranas fotosintéticas son las membranas tilacoides y están organizada  en lamelas apiladas, granas, y en lamelas no apiladas, estromatica.

Tilacoides:   forman un sistema intrigado de membranas tilacoidales que se pliegan dando doble membrana a modo de lámina paralelas más o menos separadas o apiladas

Lamelas apiladas: son tilacoides plegados formando esas láminas paralelas de doble membrana.

Lamela grana: constituye apilamientos de numerosas láminas a modo de disco

Lamela estromatica: son láminas simples más extensas que interconectan  zonas de lamelas apiladas

Los tilacoides separan  dos espacios acuosos en el interior cloroplastico: estroma  y el lumen

Lumen: las lamelas granas y estromatica al estar hechas por doble membranas tilacoides plegadas dejando un espacio acuoso en su interior

Estroma: queda separado del espacio acuoso interno general cloroplasto

Fotosistemas I y II

Los Fotosistemas I Y II son centros de reacción primaria que se localizan en los TILACOIDES ( sacos membranosos de los cloroplastos ) donde tiene la conversión primaria de los fotones de luz solar en energía química, los 2 Fotosistemas actúan coordenadamente, en cada uno de ellos hay un verdadero acto Fotoquímico dependiente de la luz solar, en el PSI y II hay 2 molécula principales de clorofila, llamada diana en el PSI la P700 que absorbe la máxima longitud de onda del espectro fotoeléctrico de la luz solar a los 700 nm ( Nanómetros) mientras que en el PSII la molécula de antena o centro de reacción primaria la P680 absorbe la máxima longitud de onda a los 680 nm desencadenando ambas las reacciones dependientes de la luz solar ( Fotoionización de los Pigmentos P700 / P680 , Fotólisis del Agua, Obtención de una fuente reductora ( NADPH2 ), Fotofosforilación ).



Fase oscura: o fijación del Co2

Carboxilativa: El CO2 se fija a una molécula de 5C, la ribulosa 1,5 difosfato, formándose un compuesto inestable de 6C, que se divide en dos moléculas de ácido 3 fosfoglicérico conocido también con las siglas de PGA

Reductiva: El ácido 3 fosfoglicérico se reduce a gliceraldehido 3 fosfato, también conocido como PGAL ,utilizándose ATP Y NADPH.

Regenerativa Sintética: Las moléculas de gliceraldehido 3 fosfato formadas siguen diversas rutas; de cada seis moléculas, cinco se utilizan para regenerar la ribulosa 1,5 difosfato y hacer que el ciclo de calvin pueda seguir, y una será empleada para poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, amoinoácidos... etc; y en general todas las moléculas que necesita la célula.

Fotorespiración:

  • Respiración que depende de la luz detectable solo en las plantas C3.
  • No es un proceso mitocondrial, están involucrados 3 organelos: cloroplasto, peroxisoma y la mitocondria.
  • Se incrementa en la medida que la concentración de oxigeno aumenta ya que la RUBISCO trabaja como oxigenasa.
  • Al aumentar las temperaturas se favorece más el proceso de fotorrespiración que el de fotosíntesis debido a que a medida que aumenta la temperatura la afinidad de la RUBISCO por el CO2 disminuye, pero se mantienen igual su afinidad por el O2.
  • Disminuye la eficiencia fotosintética por: Reduce el número de moléculas de acido fosfoglicerico que potencialmente entrarían al ciclo de Calvin para producir azúcares y otros compuestos

Consideraciones ecológicas en consideración a los diferentes  mecanismos  de asimilación de CO2

  • Las C4 tienen mayor capacidad de producción de materia orgánica que las C3 ya que no poseen foto respiración
  • Las C4 tienen mayor capacidad competitiva en climas cálidos y secos que las C3,  ya que hacen un uso más eficiente del agua, tienen mayor capacidad fotosintética, menor dependencia térmica y no se saturan de luz
  • Las C3 son menos eficientes en condiciones de escaso suministro de agua pues los estomas se cierran y ellas no presentan un mecanismos concentrador de CO2 interno.
  • Las C3 tienen ventajas sobre las C4 en climas fríos ya que sus temperaturas optimas para crecimiento (20-25ºC) y fotosíntesis (15-25ºC) son menores que para las C4
  • Las C3 son más eficientes fotosintéticamente en lugares sombreados que las C4 pues su punto de compensación de luz es menor

Factores externos que  afectan la fotosíntesis:

Intensidad de luz, Temperatura,  Concentración de CO2,  Concentración de O2 , Disponibilidad de agua

Factores internos que afecta la fotosíntesis

Mecanismo de asimilación del CO2, Área foliar, Edad de la planta y de la hoja, Estado nutricional, Grado de hidratación.



La respiración:

La  respiración celular consiste de una serie de procesos por los cuales los carbohidratos y otras moléculas orgánicas son oxidadas, con la finalidad de obtener energía (almacenada durante la fotosíntesis) y esqueletos de carbono, para ser usados en el crecimiento y mantenimiento de la célula

Importancia de la respiración:

  • producción energía metabolicas
  • producción de esqueletos de carbono  para síntesis de nuevos compuestos (mantenimiento y crecimiento)

Reacción simplificada:

C6H12O6+ 6O2 + 6H2O6CO2 + 12 H2O

RESPIRACIÓN EN LAS PLANTAS

Dos mecanismos:

 Respiración celular: Producción de C02  por catabolismo  de la glucosa. Puede ser Aeróbica  o Anaeróbica

Fotorespiración: Producción de C02  en  presencia de luz: Ruta del glicolato.

Tipos de respiración celular:

Respiración aeróbica: Hace uso del O2 como aceptor último de los electrones desprendidos de las sustancias orgánicas oxidadas

Respiración anaeróbica: No interviene el oxígeno, sino que se emplean otros aceptores finales de electrones, muy variados, generalmente minerales y, a menudo, subproductos del metabolismo de otros organismos.

SUSTRATOS RESPIRATORIOS

Glucosa (azúcares), lípidos, ácidos orgánicos, y en menor proporción proteínas.

Dependiendo de la especie, órgano y del estado de desarrollo.

PRINCIPALES SUSTRATOS DE LA RESPIRACIÓN CELULAR

Imagen



Etapas de la respiración:

 En las células eucariotas la respiración se realiza en las mitocondrias y ocurre en tres etapas que son:

1.Oxidación del piruvato.
No se utiliza oxigeno, ni se libera CO2 .

FUNCIONES

  • Se sintetizan los sustratos del ciclo de Krebs
  • Producción de energía metabólica (2 a 3 moléculas netas de ATP)
  • Provee sustratos precursores para la síntesis de otros compuestos:
  • Componentes de la pared celular (celulosa, polímeros)
  • Grasas, aceites y fosfolípidos
  • Aminoácidos para la formación de proteínas

2.Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs)

  • Se da en condiciones de aerobiosis
  • Ocurre en la mitocondria
  • El ácido piruvico Acetil CoA (paso previo).
  • Formaciones posteriores de ácidos orgánicos. Procesos descarboxilativos.

FUNCIONES

  • Producción de donadores de electrones (NADH)
  • Producción de energía metabólica (ATP)
  • Se libera CO2
  • Formación de esqueletos de carbono
  • Precursores de la clorofila, citocromos, fitocromo, aminoácidos para la formación de proteínas, ácidos  nucleicos, alcaloides, hormonas.

3. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa del ADP a ATP.

  • Se da en condiciones de aerobiosis (O2 aceptor final)
  • Ocurre en la membrana interna mitocondrial
  • Reacciones de oxidoreducción para formar ATP.
  • Se forma agua como producto final

CICLO DE LAS PENTOSAS FOSFATO

  • Ruta alterna a la glucólisis para la obtención de energía. Los intermediarios son azucares  de 5 carbonos.
  • Ocurre en el citoplasma
  • El aceptor de electrones es el NADP

FUNCIONES

  • Producción de NADPH, que se utiliza para la síntesis de lípidos, esteroides y aminoácidos y para la formación de esqueletos de carbono
  • Conversión de hexosas a pentosas (Ribosa-5-fosfato) utilizada para la síntesis de  ácidos nucleicos (ARN y ADN)
  • Producción de precursores de lignina y otros compuestos aromáticos.

 

 

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