La Célula: FOTOSÍNTESIS

PROCESO FOTOSINTÉTICO

Resumen

PROCESO FOTOSINTÉTICO
Fotosíntesis		Fase	Lugar en donde ocurre		Moléculas que Intervienen	Producto Final
		Lumínica	Ocurre en las membranas de las TILACOIDES, presentes en los cloroplastos.		Fotosistema II Utiliza Luz para crear un gradiente de Iones de H⁺ a partir del H₂O. Los electrones viajan a través de la membrana de las tilacoides ADP	2H⁺ O₂(sub-producto) Síntesis de ATP
					Fotosistema I NADP+ 2H⁺	NADPH
		Ciclo de Calvin	Ocurre en el ESTROMA de los cloroplastos. (Ciclo de Calvin)		3 CO₂() 9 ATP () 6 NADPH (*)	(G3P) () Gliceraldehido 3 fosfato 9 ADP () 6 NAP⁺ (*)
· El ciclo de Calvin fija el carbono del CO₂ y produce 2 moléculas de G3P para obtener GLUCOSA. Para que se forme una molécula de Glucosa, deben ocurrir un ciclo 1/2 consecutivos para que se acumulen dos moléculas de G3P que formarán el carbohidrato mencionado. Es importante resaltar, que al ocurrir este proceso también se utilizarán el doble de ATP, es decir, 15 ATP. También se duplicaron la cantidad de NADPH a 12 y CO₂ a 6.
Fotosíntesis	Ocurre en los cloroplastos de las células Fotoautótrofas (Plantas, algas y algunas bacterias)			Total de moléculas formadas a partir de 2 ciclos de Calvin ₌ 1 molécula de Glucosa (C₆H₁₂O₆)

La fotosíntesis es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz. En este proceso la energía luminosa se transforma en energía química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la que queda almacenada esa energía química. Luego en una segunda fase pasa a la molécula de glucosa. Molécula de gran energía acumulada.

El proceso inicia con el ingreso al organismo de Luz (fase lumínica), agua y dióxido de carbono.

a) El ingreso de la energía lumínica al centro ce reacción permite que se active un mecanismo, en donde la luz produce la ruptura de los enlaces de la molécula de agua, generando un gradiente de concentración de protones de hidrógeno en las membranas tilacoidales y obteniendo como sub-producto oxígeno, que saldrá de la célula al ambiente o ser utilizado por la célula para la respiración celular. También se produce ATP para ser utilizado luego en el Ciclo de Calvin de la fase oscura. Todo esto ocurre en las tilacoides de los cloroplastos en el fotosistema II.

b) El fotosistema I utiliza una molécula portadora de energía NADP+ para cargarse de electrones de H para ser utilizado también en la fase oscura (ciclo de Calvin), para formar glucosa. Ambos fotosistemas se realizan en la fase lumínica de la fotosíntesis.

c) La última etapa de la fotosíntesis se conoce como fase oscura, en donde se fija 3 moléculas de dióxido de carbono en el ciclo de Calvin con Ribulosa bifosfato (RuBP) por medio de una enzima llamada rubisco, para formar ácido fosfoglicérico (PGA), luego a esta molécula se ingresa 6 moléculas de ATP y 6 de NADPH para formar gliceraldehido 3 fosfato (G3P), que por acumulación en un ciclo y medio, se formará o sintetizará glucosa (C₆H₁₂O₆)

La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas, algas y algunas bacterias transforman la energía del Sol en energía química.

En el proceso de fotosíntesis intervienen los siguientes factores: la luz, clorofila, cloroplastos, agua y dióxido de carbono.

Los cloroplastos están formados por una región externa, formada por doble membrana y otra región interna, que presenta una matriz líquida llamada estroma, donde se localizan las tilacoides. Las moléculas del agua, en la fotosíntesis, son fuente de electrones, protones y del oxígeno que se libera en el ambiente; el dióxido de carbono es la fuente de carbono para la formación de glucosa. La fijación del dióxido de carbono no quiere la presencia de luz.

Durante la fotosíntesis se presentan dos fases:

a) Fase luminosa que se realiza en la grana en donde están las Tilacoides en los cloroplastos y requiere luz, para iniciar el proceso fotosintético.

Fotosistema I y II son los sitios en donde se inicia la fases luminosa de la fotosíntesis.

En las reacciones no cíclicas del fotosistema II se produce el ATP, en el fotosistema I, la energía del electrón se utiliza para reducir el NADP a NADPH.

b) Ciclo de Calvin puede ocurrir en presencia de luz o no y se lleva a cabo en el estroma.

En esta fase ocurre el Ciclo de Calvin, en donde se fija el carbono del Dióxido de Carbono para formar la Glucosa.

El proceso fundamental de la fase oscura es la fijación del C a partir del CO_2, formándose primero glúcidos sencillos de los que derivarán el resto de compuestos orgánicos. Este proceso ocurre en la mayoría de las plantas a través de una secuencia cíclica de reacciones conocida como ciclo de Calvin o ciclo C₃.

El ciclo se inicia a partir de un enzima de elevado peso molecular, la ribulosa-1,5-bifosfato carboxilasa (RuBisCo), enzima más abundante en la biosfera), que cataliza la incorporación al ciclo del CO₂ atmosférico, o del agua si se trata de plantas acuáticas.

Se distinguen tres etapas en el ciclo de Calvin:

1. Carboxilación o Fijación del carbono: mediante el enzima Rubisco, el CO₂ se fija a un azúcar preexistente, la ribulosa-1,5-difosfato, formándose un compuesto muy inestable de seis carbonos que se rompe inmediatamente en dos moléculas de 3-fosfoglicerato. En el ciclo de Calvin se usa la enzima rubisco para combinar una molécula de CO₂ con una RuBP. Como la fijación de carbono genera esta molécula de PGA con tres carbonos, el ciclo de Calvin es conocido también como ruta C₃.

2. Reducción o Síntesis de G3P: en una serie de reacciones catalizadas por enzimas, el 3-fosfoglicerato se reduce a gliceraldehido-3-fosfato consumiéndose el NADPH y el ATP que se obtuvieron en la fase luminosa.

3. Recuperación o Regeneración del RuBP: Una serie de reacciones catalizadas por enzimas que requieren de ATP de las reacciones luminosas, se usan 5 de las 6 moléculas de G3P para regenerar el RuBP, es decir, de cada seis moléculas de gliceraldehido-3-fosfato que se forman, una se considera el rendimiento neto de la fotosíntesis. Las otras cinco sufren una serie de transformaciones consecutivas en las que también se consume ATP, para regenerar la ribulosa 1,5-bifosfato, con la que se cierra el ciclo.

Los cloroplastos:

Son organelos de doble membrana, presentes únicamente en las células vegetales y en protistas fotosintéticos (algas), los cuales almacenan el pigmento verde llamado clorofila que capta la luz solar. Los cloroplastos están constituidos de una membrana externa que delimita al organelo del citoplasma y rodea al estroma dentro del cual se encuentran sacos membranosos llamados tilacoides, que forman la membrana interna; éstos se apilan formando estructuras llamadas granas.