Fotosíntesis y Respiración
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Fotosíntesis y Respiración
Clase FLUJO DE ENERGÍA: Fotosíntesis y Respiración Propósito • Generar energía para realizar funciones vitales. • Síntesis de moléculas biológicas. CATABOLISMO ANABOLISMO Aporte de energía Requieren energía Procesos Anabólicos Fotosíntesis Propiedad de plantas, algunas bacterias y protistas Moléculas orgánicas más complejas (GLUCOSA) Fotosíntesis Los seres vivos pueden aprovechar la energía solar transformándola en alimento Las moléculas orgánicas ricas en energía (carbohidratos) son utilizados como fuente de energía (alimento) Autótrofos Fotosintéticos Heterótrofo No fotosintéticos Fotosíntesis 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 Dióxido de carbono + Agua + ENERGÍA SOLAR Glucosa + Oxigeno LUZ La energía útil para la fotosíntesis es el espectro de luz visible La luz solar Es blanca Irradiancia (Q, µmol.m-2.s-1) 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 400 500 600 Longitud de onda (nm) 700 Propiedades de las superficies: Reflectancia, trasmitancia y absorbancia Reflectancia Absorbancia Transmitancia Absorbancia Porque las plantas son verdes? AGUA 1 Water evaporates through stomata of leaves 1 Water evaporates through stomata of leaves Útil: LA COHESION DEL AGUA 2 Cohesion of water molecules to one another and adhesion to xylem wall by hydrogen bonds 2 Cohesion of water creates a "water chain." to one 2 Cohesion of water molecules another and adhesion to xylem wall by molecules to one hydrogen bonds another and adhesion creates a "water chain." to xylem wall by hydrogen bonds creates a "water chain." Equivalente al sistema sanguíneo en animales flow of water flow of water flow of water 1 Water evaporates through stomata of leaves 3 Water enters the 3 Water enters the cylinder vascular cylinder vascular of root. of root. water molecules water molecules water molecules CO2 La forma de obtener el carbón APERTURA DE ESTOMAS INGRESO DE CO2 Pigmentos vegetales: Varios tipos de moléculas que absorben luz de ≠ longitudes de onda, ubicados: En cloroplastos à plantas, algas y protistas (eucariotas) En sistemas membranales à bacterias púrpuras y verdes (procariotas) Pigmentos vegetales: Curtis, 2003 Pigmentos vegetales: CLOROFILAS, CAROTENOIDES (carotenos y xantófilas) Y FICOCIANINAS Bacterioclorofila en Bacterias Pigmentos vegetales: Pigmentos vegetales: CICLO DE DOS FASES H20 FASE DEPENDIENTE DE LUZ TILACOIDE ADP + P / NADP+ GLUCOSA FASE INDEPENDIENTE DE LUZ ESTROMA O2 ATP / NADPH CO2 Reacciones dependientes de luz pigmento Sistema de transporte estroma Fotosistema 2 Interior del tilakoide Fotosistema 1 UTIL: La energía del foton Los pigmentos: LUGAR PARA UTILIZAR LA ENERGIA DEL FOTON Pigmentos y fotones ) H20 FASE DEPENDIENTE DE LUZ TILACOIDE ADP + P / NADP+ GLUCOSA FASE INDEPENDIENTE DE LUZ ESTROMA O2 ATP / NADPH CO2 Reacciones independientes de luz ADP ATP H+ Ciclo C3 o Ciclo de Kalvin CO2 glucosa Ciclo de calvin 6 CO2 6 6 H2 O 12 RuBP C3 cycle PGA 12 12 6 6 12 12 G3P glucose 12 RESUMEN DE LA FOTOSINTESIS energy from sunlight O2 CO2 ATP H2O NADPH Ciclo C3 ADP H20 NADP+ chloroplast glucose FOTOSINTESIS GLUCOSA OXIGENO Disponible para heterótrofos FOTOSINTESIS GLUCOSA OXIGENO RESPIRACION Procesos Catabólicos Respiración y Fermentación Respiración: Intercambio de gases entre el individuo y el medio A nivel intracelular, a través de reacciones químicas de oxido-reducción para liberar energía Principal carbohidrato Glucosa Degradación hasta Ac pirúvico Usado en diferentes vías Energía y Electrones a partir de Glucosa • Tres procesos metabólicos son usados para la transformación de la glucosa en energía: – Glicólisis • Glucosaè piruvato • Exergónico, no necesita O2, ~universal – Respiración celular • Piruvato è CO2 + H2O • Muy exergónico, aerobio – Fermentación • Piruvatoè otros compuestos (et, ac lactico) • Anaeróbica • La glicólisis es probablemente uno de los procesos más conservados en la evolución! Respiración celular C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energía (ATP) Glucosa + Oxigeno Dióxido de carbono + Agua + Energía Respiración celular § Reacciones químicas al interior celular que liberan energía, CO2 y H2O, a partir de compuestos presentes en las células. Respiración anaeróbica § Realizado por células animales (músculos) y algunos microorganismos (bacterias y levaduras) en ausencia de O2 libre § Metabolismo del Ac. pirúvico Fermentación Láctica Cls. Músculo esquelético y en algunas bacterias Alcohólica Levaduras. industria vinícola y cervecera Figure 7.1 Energy for Life Exergónico , no necesita O2, ~universal Aerobic CELLULAR RESPIRATION • Complete oxidation • Waste products: H2O, CO2 • Net energy trapped: 32 Anaerobic FERMENTATION • Incomplete oxidation • Waste products: Organic compound (lactic acid or ethanol) and CO2 • Net energy trapped: 2 Quién decide qué ruta??? O2 y genes Respiración celular Oxidación completa (CO2) Oxidación incompleta (CO2+otros) 2 ATP 2 ADP 4 ADP C C C C C C C C C C C C glucose fructose bisphosphate 4 ATP 2 C C C 2 C C C G3P Glucose activation GLICÓLISIS (EN RESUMEN!!!!!) pyruvate + 2 NAD 2 NADH Energy harvest Figure 7.8 Pyruvate Oxidation and the Citric Acid Cycle (cytoplasm) C C C C C C glucose 2 Glycolysis ATP 2 C C C lactate or 2 C C C pyruvate 2 C C +2 C Fermentation ethanol CO2 C 2 CO2 Cellular respiration C C 4 C CO2 2 acetyl CoA Citric acid cycle 2 ATP electron carriers Electron transport chain H 2O O2 (mitochondrion) 32 or 34 ATP intermembrane compartment La Cadena de Respiración: Electrones, Protones y Producción de ATP LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA • Dos pasos: – Transporte de electrones Los electrones ganados por NADH y FADH pasan por proteínas de membrana en la mitocondria è energía para crear un gradiente químico de protones – Quimioosmosis Difusión de los protones libera energía è ATP !!!!!!!!!! Figure 7.11 The Oxidation of NADH + H+ (Part 1) Outer mitochondrial membrane Figure 7.13 A Chemiosmotic Mechanism Produces ATP Intermembrane space (high concentration of H+) NADH-Q reductase Inner mitochondrial membrane Matrix of mitochondrion (low concentration of H+) Cytochrome c reductase Ubiquinone I III Cytochrome c Cytochrome c oxidase IV II +) outand +—and Electrons which pump (carried protons by (H NADH of the FADH matrix the glycolysis intermembrane the space. citric acid cycle “feed”the the electron Proton pumping creates an imbalance of Hto thus aand charge difference—between 2) from carriers… intermembrane space and the matrix. Figure 7.13 A Chemiosmotic Mechanism Produces ATP (Part 2) Gradiente de concentración y de carga • Reacciones Redox transfieren energía en forma de electrones. – La ganancia de uno o más electrones o de átomos de hidrogeno es conocida como reducción. – La pérdida de uno o más electrones o átomos de hidrógeno se llama oxidación. Agente reductor (dona) Siempre que un material es reducido, otro es oxidado. Agente oxida1vo (recibe) • La coenzima NAD (Nicotinamida Adenina Dinucleótido) es un transportador de electrones. • NAD puede estar: – Oxidado = NAD+ – Reducido = NADH + H+ • Reducción es endergónica: – NAD+ + 2H → NADH + H+ • Oxidación es exergónica (-52.4 kcal/ mol): – NADH + H+ + ½ O2 → NAD+ + H2O – Necesario realizarla en varios pasos