Fotosintesis

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FOTOSÍNTESIS


1. Concepto y fases
2. El cloroplasto y los pigmentos fotosintéticos
3. Fase luminosa de la fotosíntesis
4. Asimilación de carbono: ciclo de Calvin
5. Asimilación de nitrógeno





1. Concepto y fases

La fotosíntesis es un proceso clave para la vida en la Tierra, desde el momento en que resulta ser el proceso biológico encargado de generar las formas decarbono reducido, alimento de los organismos heterótrofos. Básicamente consiste en la conversión de la energía solar en energía química de enlace (macromoléculas combustibles como carbohidratos, proteínas, lípidos, etc.) gracias a los pigmentos fotosintéticos. La reacción global de la fotosíntesis puede esquematizarse como:


La fotosíntesis se divide formalmente en dos fases: luminosa y oscura.1. En las reacciones de la fase luminosa se aprovecha la energía solar para generar poder reductor (NADPH) y energía metabólica (ATP).

2. En las reacciones de la fase oscura (que no dependen directamente de la luz pero que utilizan los productos de las reacciones luminosas) se utilizan el NADPH y el ATP generados previamente, para la asimilación de los bioelementos primordiales (C, N, H, O)que se convertirán en materia orgánica.

La energía solar queda por tanto almacenada transitoriamente en moléculas complejas de materia orgánica (biomasa) que, junto al oxígeno liberado, sirven de alimento para los demás seres vivos que habitan el planeta (Figura 1).

2. El cloroplasto y los pigmentos fotosintéticos

Organismos que realizan fotosíntesis y configuración del cloroplastoLa fotosíntesis la realizan tanto organismos eucariotas (plantas superiores y algas) como procariotas (cianobacterias y bacterias fotosintéticas). En plantas superiores y algas verdes el proceso fotosintético ocurre en un orgánulo llamado cloroplasto, especialmente adaptado a la fotoconversión de la energía. Los cloroplatos (Figura 2), al igual que las mitocondrias, tienen dos membranasdiferentes. La membrana externa permeable a pequeñas moléculas e iones y la membrana interna, que rodea al estroma y contiene las enzimas solubles y unas estructuras membranosas con forma de sacos aplanados, llamadas tilacoides, que se forman a partir de invaginaciones de la membrana interna. Una pila de estos sacos constituye la grana. Las diferentes grana están conectadas por regiones membranosasdenominadas lamelas, a veces la propia membrana de los tilacoides se denomina lamela.

El cloroplasto tiene tres compartimentos separados: el espacio intermembrana, el estroma y el espacio tilacoidal. En procariotas fotosintéticos, que no poseen cloroplastos diferenciados, la membrana plasmática forma unas invaginaciones corpusculares (cromatóforos), por lo que se supone que su citoplasma es laparte correspondiente al estroma del cloroplasto. Los cromatóforos contienen los pigmentos fotosintéticos y serían los encargados de realizar la fase luminosa.




Pigmentos fotosintéticos
Entre los pigmentos que absorben la luz y la transfieren a los denominados centros de reacción distinguimos dos clases principales:

• Los pigmentos primarios. Clorofilas
• Los pigmentossecundarios: Carotenoides: Carotenos
Xantofilas
Biliproteinas: Ficocianina
Ficoeritrina

Las clorofilas (Figura 3) son los pigmentos más importantes que absorben luz. Son pigmentos verdes con un sistema de cuatro heterociclos de cinco vértices que rodean a un átomo de Mg, coordinado por los cuatro nitrógenos internos de los heterociclos. El grupo carboxílico del cuartoheterociclo está esterificado por una laga cadena lateral del isoprenoide fitol. Los distintos sustituyentes de estos anillos dan lugar a los diferentes tipos de clorofilas. Las plantas superiores y algas cloroficeas contienen clorofila a y b, las cianobacterias solo clorofila a, otras algas contienen además de la clorofila a, clorofila c y d. Las bacterias tienen clorofilas especiales denominadas...
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