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12.5: Parte 2 - Fotosíntesis - Biología

12.5: Parte 2 - Fotosíntesis - Biología


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La fotosíntesis es un proceso que se utiliza para aprovechar la energía de la luz solar para, en última instancia, unir átomos de carbono del dióxido de carbono a moléculas de glucosa. En aras de la simplicidad, nos centraremos en los eucariotas y describiremos estos procesos en relación con la anatomía del cloroplasto (lo siento, bacterias, asiento trasero de nuevo).

Anatomía de un cloroplasto

Los cloroplastos están rodeados por al menos dos membranas. Las dos membranas se derivaron de la cianobacteria original que fue engullida pero no digerida (Keeling, 2004). Dentro de la membrana interna, el cloroplasto tiene una matriz gelatinosa, muy parecida al citosol de la célula, llamado estroma. El estroma rodea una serie de estructuras plegadas unidas a membranas, tilacoides, que se asemejan a los panqueques y se apilan (de nuevo, al igual que los panqueques) en columnas llamadas grana (granum, singular). Los tilacoides aparecen de color verde oscuro, ya que membrana tilacoide está lleno de moléculas de clorofila. Encerrada dentro de cada tilacoide hay una región llamada espacio tilacoide.

Etiquete las estructuras en negrita en el diagrama del cloroplasto. Indique el origen de cada membrana del cloroplasto.

Fase dependiente de la luz: la cadena de transporte de electrones

Esta fase se llama fase dependiente de la luz porque para comenzar este proceso, una partícula de luz, llamada fotón, de la longitud de onda correcta debe ser absorbida por una molécula de clorofila a, incrustada en un complejo llamado fotosistema II (PSII).

La energía del fotón hace que un electrón sea eliminado de la molécula de clorofila y este electrón sea transportado a un complejo proteico adyacente. Más sobre esto en un segundo.

La molécula de clorofila necesita reemplazar el electrón que perdió para que esté lista para responder al siguiente fotón. Una molécula de agua se divide en la base de PSII, liberando dos electrones y produciendo oxígeno y 2 protones ( ( ce {H +} )) en el espacio tilacoide. Tome nota de cada vez que se agrega H + al espacio tilacoide, ya que esto crea una acumulación de cargas positivas, que se repelen entre sí.

Volvamos a ese primer electrón. El complejo de proteínas al que se transporta es una bomba de protones. Cuando el electrón entra en el complejo proteico, activa efectivamente la bomba de protones, lo que hace que ( ce {H +} ) sea bombeado desde el estroma hacia el espacio tilacoide.

Luego, el electrón salta a otra bomba de protones, lo que hace que se bombee otro H + desde el estroma al espacio tilacoide.

Este electrón ha agotado gran parte de su energía, por lo que debe entrar en otro fotosistema (PSI) para ser reenergizado por otro fotón.

El electrón reenergizado luego se transporta a una enzima llamada NADP + reductasa, que reduce (agrega electrones a) una molécula de NADP + para crear alta energía NADPH. Esto requiere dos electrones, pero este proceso implica un flujo continuo de electrones, por lo que otro llega poco después del primero.

Este es el final de la cadena de transporte de electrones. Sin embargo, hay otro componente en esta fase. Dentro de la membrana tilacoide, ( ce {H +} ) se están acumulando, creando un almacenamiento de energía a través de la membrana tilacoide a medida que se repelen entre sí. Aunque son diminutos (un solo protón), no pueden atravesar libremente la membrana debido a la carga positiva.

En cambio, una enzima llamada ATP sintasa permite el paso ( ce {H +} ) al otro lado. El flujo de ( ce {H +} ) a través de la enzima hace que gire, como una turbina, convirtiendo la energía almacenada en energía cinética (movimiento).

ATP sintasa convierte esta energía cinética en energía química usándola para agregar grupos fosfato a las moléculas de ADP. Esto crea inestabilidad y alta energía. ATP moléculas que pueden utilizarse para impulsar otros procesos celulares.

Apliquelo: Trabaje con sus compañeros de laboratorio para diseñar un modelo que ilustre la fase de fotosíntesis dependiente de la luz. Considere los materiales disponibles en el laboratorio (incluidos, potencialmente, otros estudiantes), así como si su modelo tendrá partes móviles. ¿Cuál es la mejor forma de comunicar este proceso?

A continuación se muestra un ejemplo de un modelo de la cadena de transporte de electrones en la fotosíntesis. ¿Puedes hablar a tu manera de lo que está sucediendo? Intente explicar este proceso a un compañero.

Fase independiente de la luz: el ciclo de Calvin

La fase independiente de la luz tiene lugar en el estroma del cloroplasto. Durante esta fase, llamada Ciclo de Calvin, la energía química almacenada en el NADPH y el ATP producidos durante la fase dependiente de la luz se utiliza para construir moléculas de glucosa. Esto sucede en tres etapas principales.

  1. Fijacion de carbon: El dióxido de carbono ( ( ce {CO2} )) ingresa a la planta a través del estoma, se difunde en las células y luego en el cloroplasto. Una enzima llamada RuBisCO (una forma mucho más fácil de decir ribulosa-1, 5-bisfosfato carboxilasa / oxigenasa) se une ( ce {CO2} ) a una molécula de 5 carbonos llamada RuBP. Esto se rompe en dos moléculas de 3 carbonos de 3-PGA.
  2. Reducción: NADPH dona electrones y ATP dona un grupo fosfato para convertir cada 3-PGA en G3P, dos de los cuales son necesarios para producir glucosa. De cada seis G3P fabricados, solo uno produce glucosa, el resto debe reciclarse.
  3. Regeneración: Para que el ciclo continúe, se debe regenerar RuBP. Usando energía y fosfato donados por más ATP, se reciclan cinco G3P ​​para producir tres RuBP más.

Este proceso puede ocurrir durante el día o la noche, pero requiere una entrada constante de ATP, NADPH y ( ce {CO2} ).

Se requieren los reactivos anteriores para completar este proceso. ¿Cuáles son los productos de la fase independiente de la luz?

Para cada uno de los productos y reactivos de la reacción química para la fotosíntesis que se indica a continuación, identifique dónde se produjo o consumió.

Table ( PageIndex {1} ): Tabla de resumen para la fotosíntesis

Fase

¿Dónde toma lugar?

Reactivos

Productos

Depende de la luz

Independiente de la luz


Ver el vídeo: 46- Biología celular. Fotosíntesis II (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Kangee

    Entre nosotros, no lo hubiera hecho.

  2. Llew

    Quién sabe

  3. Jurn

    Plausible.

  4. Laodegan

    Que buen tema

  5. Zuhn

    Este mensaje es simplemente increíble)

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