Este documento describe los procesos de fotosíntesis y anabolismo. Explica que la fotosíntesis tiene lugar en cloroplastos y cianobacterias, y describe las diferencias entre la fotosíntesis oxigénica y anoxigénica. También resume las etapas de la fotosíntesis, incluyendo la absorción de luz, el transporte de electrones, la fotofosforilación y el ciclo de Calvin. Finalmente, explica brevemente la quimiosíntesis y los tipos de anabolismo autótrofo y

1. Mª Núñez. IES Miguel de Cervantes. Móstoles. 09-10 METABOLISMO CELULAR IMÁGENES ANABOLISMO

3. El anabolismo comprende el conjunto de reacciones metabólicas destinadas a formar las biomoléculas necesarias para la estructura y funcionamiento celular . Estas reacciones necesitan aporte de energía (son endergónicas ) para la unión de los monómeros (elementos básicos más sencillos) y formar así las moléculas orgánicas complejas propias de las células. Tipos de anabolismo , dependiendo de la naturaleza de los elementos básicos empleados y del tipo de energía utilizada, será autótrofo y heterótrofo. Anabolismo En el anabolismo autótrofo se obtienen los monómeros de los principios inmediatos por fotosíntesis o quimiosíntesis dependiendo del tipo de energía incorporada. En el anabolismo heterótrofo se obtienen los monómeros de la digestión de los alimentos.

4. Fotosíntesis :

5. Organismos que la realizan. Localización celular en procariotas y eucariotas. PROCARIOTAS EUCARIOTAS Cianobacterias Plantas En… los cloroplastos En… invaginaciones de la membrana En… las membranas tilacoidales Euglena viridis Fucus vesiculosus Bacterias púrpuras y verdes del azufre Algas

6. Fotosíntesis oxigénica y anoxigénica : características y diferencias. No se desprende oxígeno Se desprende oxígeno Pigmentos en mesosomas y vesículas Pigmentos en membrana tilacoidal Poder reductor: NADH Poder reductor: NADPH Fotofosforilación acíclica (en bacterias verdes) y cíclica (en púrpuras) Fotofosforilación acíclica Bacterioclorofila Clorofila y carotenoides Solo fotosistema I Fotosistemas I y II Dador de electrones: ácido sulfhídrico, alcohol isopropiónico… Dador de electrones el agua Bacterias púrpuras y verdes del azufre Plantas, algas y cianobacterias Fotosíntesis anoxigénica Fotosíntesis oxigénica

7. Importancia como proceso biológico Fue el primer mecanismo utilizado para captar energía luminosa y retenerla Utiliza materias primas asequibles, abundantes y baratas Forma compuestos orgánicos muy energéticos, base de las cadenas tróficas El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin ella Libera a la atmósfera O 2 y retira CO 2 Causante del cambio producido en la atmósfera primitiva Por la producción de oxígeno se creó la capa protectora de ozono estratosférico Produce energía almacenada en combustibles fósiles

8. La fotosíntesis en las plantas tiene lugar en las hojas. Corte de hoja de angiosperma mostrando el parénquima clorofílico (en empalizada y lagunar) Cloroplasto de planta superior: la fase luminosa de la fotosíntesis en la membrana tilacoidal y la oscura en el estroma.

9. FOTOSÍNTESIS DEL CARBONO CO 2 + 2 H 2 A + luz  (CH 2 O) + 2 A + H 2 O oxidado reducido reducido oxidado Reacción general de la fotosintesis para las plantas verdes, algas y cianobacterias n CO2 + 2n H2O + Luz  (CH2O)n + n O2 ↑ + n H2O Fases de la fotosíntesis FASE LUMÍNICA FASE OSCURA

10. FASE LUMÍNICA Absorción de energía luminosa : en ella intervienen los pigmentos fotorreceptores que, en las membranas tilacoidales, se asocian en sistemas pigmentarios o fotosistemas . Fotosistema I (FS I) en el que la clorofila diana son dos moléculas de clorofila aI o P700 que pierden e- al excitarse cuando recibe energía fotónica a una longitud de onda (λ) de 700 nm. En el fotosistema II (PS II) la clorofila diana son dos moléculas de clorofila aII o P680 que pierden e- al recibir energía fotónica a una longitud de onda λ = 680 nm.

11. Transporte electrónico Fotofosforilación

12. Fotofosforilación : fosforilación acoplada a una cadena de transporte electrónico y a la creación de un gradiente electroquímico (fuerza protón-motriz). Se realiza en la membrana tilacoidal.

13. Comparación entre la fosforilación oxidativa que tiene lugar en las mitocondrias y la fotofosforilación en los cloroplastos. La zona globular está orientada hacia el estroma del cloroplasto. La concentración de H + es más alta en la luz del tilacoide, como consecuencia del bombeo de H + . MITOCONDRIA CLOROPLASTO

14. Melvin Calvin en Berkeley con el aparato simulador de la fotosíntesis FASE OSCURA : La asimilación reductora del C del CO2 atmosférico se realiza mediante una serie de reacciones que constituyen el ciclo de Calvin . Esta reducción se lleva a cabo con la aportación del poder reductor (NADPH + H+) y el ATP originados en la fase lumínica. Melvin Calvin nació en el seno de una familia de inmigrantes rusos en Saint Paul, Minnesota en 1911 y murió en Berkeley en 1997. Durante la década de 1940, en su estancia en la universidad de Berkeley, comenzó sus experimentos sobre la fotosíntesis sobre cultivos del alga verde unicelular Chlorella pyrenoidosa , separando los compuestos obtenidos por cromatografía bidimensional e identificándolos gracias al carbono-14, aclarando así el proceso de asimilación fotoquímica del dióxido de carbono por las partes verdes de las plantas, hoy denominado ciclo de Calvin . Fue galardonado con el Premio Nóbel de Química en 1961 por sus trabajos sobre la asimilación del dióxido de carbono por las plantas .

16. Balance (estequiometría) del Ciclo de Calvin : Para obtener 1 molécula de hexosa a partir de CO 2 , los organismos fotosintéticos gastan 12 moléculas de NADPH y 18 moléculas de ATP.

17. Balance de la fotosíntesis oxigénica para formar una molécula de glucosa: Ecuación general 6 CO 2 + 12 H 2 O + luz (48 hν)  C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 ↑ + 6 H 2 O Respecto a la luz, podemos calcular el nº de fotones de la siguiente manera: las 12 moléculas de agua del primer término proporcionan 12 H 2 = 24 H + + 24 e - . Como cada electrón necesita para saltar el impacto de 2 fotones (uno en el fotosistema I y otro en el fotosistema II), para los 24 se necesitarán 2 x 24 = 48 hν (fotones)

18. FOTOSÍNTESIS DEL N Los vegetales captan nitrógeno en forma de nitratos (NO3-) del suelo, debiendo ser reducido a NH3 para poder ser incorporado a las moléculas orgánicas como grupo amino. Se utiliza para ello el ATP y el poder reductor (NADPH + H+) de la fase lumínica de la fotosíntesis

19. RUTA DE HATCH-SLACK O DE LAS PLANTAS C4 :

21. Diferencias morfológicas entre las hojas de plantas C3 y C4 C3 C4

22. FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FOTOSÍNTESIS :

24. 2 NH 3 + 3 O 2  2 NO 2 - + 2H+ + 2 H 2 O Quimiosíntesis del C : La bacteria Nitrosomonas oxida el amoniaco en nitritos y con la energía obtenida fija el CO 2 atmosférico. Quimiosíntesis del N o fijación de nitrógeno atmosférico : Rhizobium leguminosarum es simbionte de las raíces de leguminosas, donde oxida compuestos orgánicos y, con la energía obtenida, fija el N 2 atmosférico.

26. ENLACES DE ANABOLISMO : Anabolismo en hiru.com . http://www.hiru.com/biologia/biologia_02500.html Apuntes Biología Colegio San Cayetano . http://perso.wanadoo.es/sancayetano2000/biologia/apu/h2o.htm Apuntes de metabolismo. CNICE . http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud04/02_04_04_01.html Bacterias fotosintéticas . http://translate.google.es/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.microbiologybytes.com/video/photosynthesis.html Fosforilación fotosintética. Universidad de Salamanca . http://web.usal.es/~evillar/fosffot.htm Fotosíntesis, aspectos básicos. UCM . http://eprints.ucm.es/9233/1/Fisiologia_Vegetal_Aspectos_basicos.pdf Fotosíntesis CAM . http://www.biologia.org/?pid=5000&id=32&page=0&PHPSESSID=c2c103b0563ce7ffa1d05d8e7406ae28 Fotosíntesis en la Universidad Politécnica de Valencia . http://www.etsmre.upv.es/varios/biologia/Temas/tema_11.htm Fotosintesis en Wikipedia . http://es.wikipedia.org/wiki/Fotos%C3%ADntesis Libro Botánica on-line. Fotosíntesis . http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/fotosintesis/#arriba Metabolismo el Proyecto Biológico de la universidad de Arizona. http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/biochemistry.html Metabolismo en Aula de Ciencias Naturales. http ://auladenaturales.wordpress.com/2010/02/09/imagenes-para-fisiologia-celular-catabolismo/ Metabolismo en Fisicanet . http://www.fisicanet.com.ar/biologia/metabolismo.php Presentación sobre anabolismo autótrofo . http://www.slideboom.com/presentations/59910/Anabolismo-aut%C3%B3trofo Procariotas, clasificación . http://garciajeanlouis9051.neuf.fr/aaBXIII3.html