PROYECTO DE CIENCIA - FOTOSINTESIS

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En las membranas de los tilacoides se localizan las moléculas de clorofila, pigmentos antena y sustancias transportadoras de Electrones. La energía luminosa es captada por los pigmentos antena que la conducen a las moléculas de clorofilas en los centros de reacción. La energía de los fotones excita a la clorofila desencadenando reacciones fotoquímicas que conducirán a la producción a Adenosin Trifosfato (ATP) y (NADPH)

Jimeno, Ballesteros y Ugedo (2003) hablan en su libro sobre las Reacciones fotoquímicas de la fotosíntesis:Fotosistema I:

Capta la luz cuya longitud de onda es menor o igual a 700nm. En el centro de reacción de las plantas superiores, la molécula blanco es la clorofila αI que absorbe 700nm y por ello se le denomina clorofila P700.

Una molécula de clorofila p700, se excita perdiendo un electrón que va a pasar a un nivel alto de energía, de donde desciende por una cadena de transportadores hasta llegar al NADP que se reduce como NADPH con el electrón y los protones que se liberan de la ruptura del agua durante el fotosistema II.Fotosistema II:

Capta la luz cuya longitud de onda menor o igual a 680nm. En el centro de reacción de las plantas superiores la molécula blanco es la clorofila todo lo que absorbe 680nm de luz, por eso es denominada clorofila p680.

El proceso se inicia cuando la molécula de clorofila p680, que es un centro de reacción en la membrana tilacoide, se excita por la luz que fue captada previamente por los pigmentosantena.

El electrón que se desprende queda cargado de energía para iniciar su descenso por una cadena de transportadores, liberando su energía para la síntesis de ATP.

La clorofila p680 que perdió su electrón, queda cargada positivamente pero se neutraliza con un electrón que proviene de la ruptura de las moléculas de agua, proceso llamado fotolisis, por que se lleva acabo con presencia de luz.

La ruptura del agua, además de los electrones, produce protones que serán aceptados por el NADP en el fotosistema I y el oxigeno que ya es un producto final. La molécula de clorofila p700 recupera su electrón perdido con el que viene del fotosistema II.

Cervantes y Hernández describen las Fases de la fotosíntesis de la siguiente manera:

La Fase luminosa se divide en dos: Fase luminosa Acíclica:

El proceso empieza con la llegada de fotones al Fotosistema II. Esto provoca la excitación de su pigmento: la clorofila p680, que pierde tantos electrones como fotones que se han absorbido. Los electrones son captados por la feofitina, luego pasan a otros aceptores y finalmente a la plastoquinona. Para reponer estos electrones de la clorofila p680, se produce la hidrolisis de moléculas de agua, o también denominado Fotolisis. El cual tiene la siguiente ecuación química: H2O ½ O2 + 2H+ +2e-

Este proceso se realiza en la cara interna de la membrana de los tilacoides. Los dos electrones liberados por cada molécula de agua son transferidos a la molécula banco por el donador z, y los dos protones H+ se cumplen con el interior del tilacoide.

La plastoquinona, al recibir los dos electrones, se activa y capta dos protones del estroma. Luego al transferir sus electrones al complejo citocromo, introduce los dos protones en el tilacoide. Estos sumados a los protones de procedentes de la fotolisis, crean una diferencia de potencial electroquímica a ambos lados de la membrana.

Al incidir dos fotones en el fotosistema I, la clorofila p700 pierde dos electrones que son captados por la ferredoxina a través del aceptor A0 , y otros aceptores posteriores. Los electrones perdidos por la clorofila p700 son repuestos por la plastocianina, que los recibe del complejo citocromo b-f.

La ferredoxina pasa los dos electrones a la enzima NADP+ reductasa, que se activa, capta dos protones del estroma y se los transfiere, junto a los dos electrones, a un ion NADP + H+ , es lo que se llama foto reducción del NADP+ .NADP+ + 2H+ +2e- NADPH + H+ Fase luminosa cíclica:

En esta fase solo interviene el fotosistema I, y se crea un flujo o ciclo de electrones que en cada vuelta da lugar a síntesis de ATP. Como no interviene el fotosistema II no hay fotolisis dela gua y por, consecuencia, no hay reductor del NADP+, ni se desprende oxigeno, solo se obtiene ATP.

La finalidad de esta fase cíclica es subsanar el déficit de ATP, obtenido en la fase acíclica para poder realizar la fase oscura posterior. Cuando se ilumina con luz de longitud de onda superior a 680nm, lo que se denomina “rojo lejano”, solo se produce el proceso cíclico. Al incidir los fotones sobre el fotosistema I, la clorofila P700 libera los electrones que llegan a la ferredoxina, la cual los pasa a un citocromo b6 y éste a la plastoquinona, que capta dos protones.

La plastoquinona reducida cede los dos electrones al citocromo f e introduce los dos protones en el interior del tilacoide. Estos al, salir a través de las ATP-Sintetasas, provocan lo síntesis del ATP. La plastoquinona retorna los electrones a la clorofila P700.

Fase Oscura:

Se produce la fijación del CO2. Y su reducción por los protones aportados por el NADPH2. A esta fase también se le conoce como “Reacciones Termoquímicas de Calvin”.

El CO2 llega al cloroplasto, lugar en el que se une al difosfato de ribulosa, que es un azúcar de 5 carbonos, con lo que resulta un producto de 6 carbonos que es muy inestable por lo que se fragmenta en 2 compuestos de 3 carbonos llamado Acido Fosfoglicérico (PGAL).

El PGA recibe los hidrógenos que se obtuvieron durante la fase luminosa, y que se habían unido al NADP. El ácido Fosfoglicérico se convierte en fosfogliceraldehido (PGAL) que es un azúcar sencillo. Parte del PGAL se restituye al difosfato de ribulosa inicial. El resto del PGAL se transforma en glucosa, que puede ser utilizada de inmediato como “combustible” respiratorio o ser “empaquetado” en forma de polisacárido (almidón) e incluso puede transformarse en grasas y proteínas.

Solomon (2001) menciona en su libro de Biología que en esta fase se lleva a cabo un ciclo muy importante llamado “Ciclo de Calvin o Vía C3” que consta de tres pasos:

- El dióxido de carbono se combina con Ribulos a bifosfato (RuBP), un azúcar de cinco carbonos, por acción de la enzima corboxilasa de ribulosa bifosfato.

- Por cada seis moléculas de dióxido de carbono que se fijan, pueden salir dos moléculas de gliceraldehído -3-fosfato (G3P).

- Se requieren dos moléculas de G3P para