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FISIOLOGÍA VEGETAL
1.METABOLISMO VEGETAL :
El metabolismo primario gira en torno a la fotosinteis .Abordamos 3 cosas : -Mecanismo inicial : absorción de la luz. -Pigmentos fotosintéticos. -Transporte fotosintetio de electrones. -Respuesta y adaptación de la fotosíntesis a factores ambientales. FOTOSINTESIS Dos tipos : -oxigénica: plantas superiores(plantas ,algas y cianobacterias)liberan Clorofilas a , b , c y d. -anoxigénica :no libera O2. Ciertas bacterias verdes y púrpuras. Bacterioclorofilas. Dualidad onda-partícula de la luz. -Ondulatoria: la luz es radiación electromagnética. -Corpuscular :la radiación se propaga como cuantos discretos llamados fotones, de carga cero y masa en reposo cero , cuya energía viene dada por :
La luz solar es una lluvia de fotones de diferentes longitudes de onda y frecuencias : ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
LA LUZ ÚTIL PARA LA FOTOSÍNTESIS ES LA COMPRENDIDAD ENTRE LOS
400<LUZ<700nm es denominada PAR : RADIACIÓN FOTOSÍNTETICAMENTE ACTIVA La radiación no apta para la fotosíntesis es la que se sale fuera de esos márgenes de longitud de onda.
- (^) Parámetros descriptores de la luz
Flujo de radiación o flujo radiante : energía radiante emitida o recibida en función del tiempo. Densidad de flujo radiante : emitancia e irradiancia. ¿CÓMO SE ABSORBE LA LUZ? La luz absorbida es la Efotón transferida a un solo e-. ENERGÍA DE EXCITACIÓN :incremento de Energía molécula. ¿QUÉ PASA CUANDO LA LUZ INCIDE SOBRE UNA HOJA? Cuando la Efotón es absorbida , el e- pasa del estado BASAL a un estado excitado energéticamente superior: ese último nivel es la E del fotón. Es lo que ocurre cuando las moléculas de clorofila absorben la luz del rojo por ej. .Para volver a ese estado basal existen difentes formas de relajación de la E: 1.Fluorescencia. La clorofila absorbe luz del AZUL Y ROJO .Emite fluorescencia en la región del rojo. 2.Transferencia de le E de excitación a otra molécula.Transferencia de la energía de excitación de una molécula a otra. D yA muy próximos sus orbitales , se solapan y se transfiere 1e- 3.Fotoquímica. La E de excitación se utiliza para realizar reacciones fotoquímicas de la fotosíntesis. UNA molécula de clorofila absorbe UN fotón. Efotón =ΔE entre los dos orbitales. Onda y energía deben de estar en la misma frecuencia.
MOLÉCULAS FOTORRECEPTORAS:
▲ Clorofilas : a , b ,c , d y e. ANILLO TETRAPIRRÓLICO QUE LLEVA UN GRUPO FITOL(una larga cadena carbonada) y un átomo de Mg. El tipo de clorofila depende del radical que lleve.Absorve en el rojo , azul y violeta ▲ Carotenos: largas cadenas carbonadas SIN oxígeno(de C y H). Absorbe en el azul.Los carotenos + imp son α y β carotenos.Se diferencian por : -los grupos en los extremos de la molécula. -el nivel de de hirogenación. -la posición de los x2enlaces.
-Cuando la mólec PIERDE 1e- se queda en estado OXIDADO .( es
un fuerte reductor)
-Cuando la móles ATRAPA 1e- se queda en estado REDUCIDO.(es
un fuerte oxidante
¿CÓMO Y DONDE FUNCIONAN Y ESTÁN LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS?
Partes de la fotosíntesis : Fase 1: fotoquímica : absorción de luz y transporte de e- Fase 2 : bioquímica : síntesis de h de C. Los pigmentos fotosintéticos se organizan en estructuras + complejas : FOTOSISTEMAS Hay dos tipos de fotosistemas 1 y 2 : situados en la membrana tilacoidal.Los fotosistemas poseen un centro de reacción (clorofilas especializada s) y un complejo antena (captan fotones: carotenoides y clorofilas ) En las membranas tilacoidales se encuentran los fotosistemas por lo que ocurre la fase fotoquímica. En el estroma cloroplástico ocurre la fase bioquímica. -FOTORRECEPTORES (cromoproteínas) : mólecs capaces de absorber luz mediante modificaciones en su estructura por reacciones de oxido-reducción: pasan de un estado basal a uno excitado. Poseen un cromóforo (color) y una parte protéica ( apoproteína ) -CRIPTOCROMO : receptor de luz azul y ultravioleta (cromóforo: flavina ) -ANTOCIANINAS : absorben entre 475-560 nm , transmiten en el azul y rojo. Son los responsables de la coloración morada y roja de los alimentos ( berrys) Los fotorreceotores se encuentran en los fotosistemas ( I y II ) PSI : centro de reacción P680nm ( el 680 es el máx de abs de la clorofila especilizada) PSII : ‘’ ‘’ P El complejo antena : los ¿pigmentos? Absorben en el visible y en la zona del espectro que les corresponda. Recuerda : -longitud de onda = +E= + salto en el estado de excitación.
( esquema )
Lo que se produce en el complejo antena es una TRANSFERENCIA de E desde los pigmentos antena hasta la clorofila del centro de reacción. No vuelve al estado basal , si no que va a una molécula aceptores de e- iniciándose el transporte electrónico. Fotosistema : proteínas estructurales + pigmentos. El transporte de e- se inicia en el centro de reacción : que va en dirección PSII al PSI. Si no hay un fuerte oxidante que capte e-, el e- cae al estado basal NADPH (poder reductor)es uno de los productos finales de la fase 1 Hay dos tipos de transporte electrónico : 1.NO CÍCLICO. Implica ambos fotosistemas y va dirección PSII- PSI.
2.CÍCLICO. Solo está implicado el PSI (700nm) no hay prodicción del NADPH. La feofitina es el 1º aceptor de e- en el transport de e- NO cíclico ( pasa del estado reducido a oxidado).Aunque estre el PSII y PSI hay una serie de transportadores asociados, igual que después del PSI tb hay otros transportadores asociados. Citocromo b6, cito-f se intercalan entre ambos fotosistemas. Las quinonas ( quinona a , b , plastoquinona ) son los demás transportadores pasando de un estado reducido a oxidado hasta que llegan al cito b-6 -> cito f, y desde estos hasta la plastocianina (PC) y de esta a las P700.
TRANSPORTE NO CÍCLICO
( esquema transporte cíclico y no ciclic )
Cuando la P680 cede su e- , coge el e- que le falta del complejo reductor de e -,resultante de la fotólisis del H2O resulta: -1/2 O2 : es el oxigeno que respiramos. -2protones (H+) -2e- Además hay un ATPasa asociada al transporte de e- con 2 subunidades asociadas. Esta ATPasa aprovecha los 2 puntos de liberación de H+ al lumen tilacoidal para sintetizar ATP (fotofosforilación oxidativa?) : a nivel de plastoquinonoas y antes del citocromo b6-citof se liberan H+. En el lumen +[H+] >-[H+] estroma cloroplástico :se genera un gradiente de H+ empleado para generar ATP. Al final obtenemos NADPH y ATP en el estroma cloroplástico, son los productos resultantes de la fase 1 fotoquímica , y son los reactivos de la fase siguiente , la bioquímica, que se lleva a cabo en el estroma cloroplástico.
Rendimiento cuántico de la fotosíntesis.
Tiene que ser un rendimiento óptimo para la producción de ATP y NADPH : que toda la luz absorbida sea empleada para producir ATP , O2 , NADPH… A partir de 700 nm el rendimiento cuántico cae : la caída del rojo. Tienen su rendimiento máx : ( se puede observar en los espestros de absorción ) -Entre 400 y 500 nm los pigmentos accesorios -Entre 600 y 700 nm las clorofilas. Los e- que REDUCEN a P680 son suministrados por el complejo de oxidación del H2O, es necesario que se rompan 2 moléculas de H2O para que se libere 1 mólec de O
