El documento trata sobre el manganeso y su papel en la fotosíntesis. El manganeso se encuentra de forma abundante en la litosfera y tiene varios estados de oxidación que son relevantes bioquímicamente. El manganeso se encuentra en metaloproteínas sin actividad enzimática, es un componente estructural de metaloenzimas como la piruvato carboxilasa, y forma parte del centro activo de metaloenzimas como la superóxido dismutasa de manganeso.

1. Manganeso y
Fotosíntesis
FRANCISCO PEÓN | CARLOS MARANGE
FACULTAD DE QUÍMICA – UH

2. Manganeso
Oxidante
KMnO4
Baterías
MnO2
Enzimas
Mn2+, Mn3+, Mn4+

3. Manganeso
- Abundancia en la litosfera:
6600 ppm
- Configuración electrónica:
[Ar] 3d5 4s2
- Masa atómica relativa: 54.938045
- Estados de oxidación mas comunes:
+2 , +3, +4, +6,+7
- Incompatibles con sistemas biológicos

4. Mn II Mn III Mn IV
Configuración
electrónica
[Ar] 3d5 [Ar] 3d4 [Ar] 3d3
Radio Iónico 0.91 0.70 0.52
Acidez de Lewis moderada fuerte muy fuerte
Número de
coordinación
4, 6 5, 6 6
Propiedades de los Estados de Oxidación
con relevancia bioquímica
Pecoraro, V.L, 1992

5. Manganeso en Biomoléculas
Metaloproteínas sin actividad enzimática
Componente estructural de Metaloenzimas
Componente del centro activo de Metaloenzimas
Activador de Metaloenzimas

6. Metaloproteínas sin actividad enzimática
Concanavalina A
Pecoraro, V.L, 1992

7. Componente estructural de Metaloenzimas
Piruvato Carboxilasa
- Conversión de Piruvato en Oxalacetato:
Reacción catalizada por la
Biotina

8. Reacciones enzimáticas catalizadas por
centros redox de Mn
Pecoraro, V.L, 1992

9. Enzimas antioxidantes:
Superóxido Dismutastas

10. SOD
Cu-Zn SOD (citosol de células
eucariotas)
Mn SOD
(Mitocondrias)
Fe SOD
(E.Coli y otras
bacterias)

12. Manganeso Superóxido Dismutasa (MnSOD)

13. Mn-SOD
Mecanismo de Acción

14. Mn
O
N
N
N
H2O
O2
2-
Mn
N
N
N
H2O
O
O2
2-

16. Manganeso Catalasa
Cataliza la desproporción del Peróxido de Hidrógeno:
2H2O2 2 H2O + O2

19. Algunos datos
- Constituye el sustento de la vida en nuestro planeta.
- A nivel mundial la fotosíntesis produce alrededor de 130 Tera watts,
lo que representa el triple de la energía consumida por la sociedad
actual.
- Se fijan alrededor de 110 – 115 mil millones de toneladas métricas
de 𝐶𝑂2 anualmente.

20. ∆𝐻 = 470 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 ∆𝐺 = 2870 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙
𝐶𝑂2 + 6 𝐻2 𝑂 → 𝐶6 𝐻12 𝑂6 + 6 𝑂2
ℎ𝑣

21. Cloroplastos en células vegetales

22. Transporte electrónico en la membrana del tilacoide (Diagrama Z)

23. Complejo liberador de
oxígeno

24. Modelos estructurales para el complejo
liberador de oxigeno (CLO)
A B

25. Esquema propuesto

26. Biosíntesis de la clorofila

27. Samuel I. Beale; Photosynthesis Research 60: 43–73, 1999.

28. Samuel I. Beale; Photosynthesis Research 60: 43–73, 1999.

29. Samuel I. Beale; Photosynthesis Research 60: 43–73, 1999.
Magnesio quelatasa

30. T.S. Balaban et al. / Biochimica et Biophysica Acta 1556 (2002) 197–207

31. T.S. Balaban et al. / Biochimica et Biophysica Acta 1556 (2002) 197–207
Fotosistema I (PSI)
- Cadena de transporte electrónico
- Coordinación anti
- Coordinación syn
anti -82:14-syn

32. Fijación del carbono
CICLO DE CALVIN

33. 6RuBP + 6CO2 + 12NADPH + 18 ATP + 12H+ + 6H2O → 6RuBP + C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 18 Pi
Reacción general del ciclo de Calvin

34. 𝐶𝑂21)
2)
RuBisCO

35. Fotosíntesis artificial

36. Thomas j. Meyer, Chemical Approaches to artificial photosynthesis, Accounts of chemical research, Vol. 22 No. 5, Mayo 1989

37. Chem. Soc. Rev., 2002, 31, 22–36

38. Chem. Soc. Rev., 2002, 31, 22–36

39. T. Konishi et al. Tetrahedron 61 (2005) 4881–4899

40. T. Konishi et al. Tetrahedron 61 (2005) 4881–4899

41. Tolueno Acetonitrilo/
Tolueno
Deposición
electroforética
Bull. Chem. Soc. Jpn. Vol. 80, No. 4, 621–636 (2007)