Serie de reacciones en las que se produce: •ATP a partir de la luz solar por fosforilación oxidativa •Se realiza la fijación de CO2 para originar compuestos orgánicos y posteriormente material celular Proceso biológico encargado de generar las formas reducidas de carbono (donadoras de electrones) que servirán de alimento para los organismos heterótrofos CO2 +H2O→O2 +(CH2O) Luz FOTOSÍNTESIS FOTÓTROFOS FOTOAUTÓTROFOS C = CO2 FOTOHETERÓTROFOS C= ORGÁNICO Fase luminosa: la energía de la luz se transforma en energía química (ATP) Fotosíntesis Fase obscura: Reducción del CO2 a compuestos orgánicos FOTÓTROFOS: La fototrofía es el uso de la luz como fuente de energía es decir los MICROORGANISMOS FOTÓTROFOS convierten la energía luminosa en energía química. Entre los organismos que realizan esta conversión están: Procariontes como: cianobacterias, las bacterias púrpuras y verdes del azufre y Archeas y eucariontes como las algas y las plantas FOTOSÍNTESIS Fase luminosa Fase obscura H2 NO Produce Oxígeno .Produce ATP utilizando luz FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA Produce NADPH utilizando luz Produce Oxígeno Produce ATP utilizando luz FOTOSÍNTESIS ANOXIGÉNICA Produce NADPH utilizando como donadores de electrones: H2S.Fe 2+ .S0. algas .FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA Donador de electrones: H2O Ejemplos: Cianobacterias. FOTOSÍNTESIS ANOXIGÉNICA Donadores de electrones: H2S.S2O3 2. Archeas .Fe2+ Ejemplos: Bacterias rojas y verdes del azufre.. S0. Cuando el electrón regresa a su estado basal libera un cuanto de energía que es utilizado en la biosíntesis de ATP .LUZ Y ENERGÍA La luz visible es un tipo de radiación electromagnética. cuya energía (fotón) es utilizada para excitar un electrón de los pigmentos fotosintéticos. ESTRUCTURAS INVOLUCRADAS EN LA FOTOSÍNTESIS Los pigmentos fotosintéticos y los demás componentes del aparato captador de luz se encuentran en sistemas especiales de membrana llamadas membranas fotosintéticas. los pigmentos fotosintéticos estan integrados en sistemas de membrana internas que se forman por invaginación (bacterias rojas). En procariotes . sobre la membrana en sí ( heliobacterias). tanto en la membrana como en estructuras especializadas rodeadas de membrana llamadas clorosomas (bacterias verdes) ó en membranas tilacoides (cianobacterias). En eucariotes estos sistemas se encuentran organizados dentro del cloroplasto. . ESTRUCTURAS INVOLUCRADAS EN LA FOTOSÍNTESIS CLOROPLASTOS . ESTRUCTURAS INVOLUCRADAS EN LA FOTOSÍNTESIS CLOROPLASTOS . . ESTRUCTURAS FOTOSINTÉTICAS Rhodobacter capsulatus. presenta invaginaciones apiladas: tilacoides . presenta invaginaciones en forma de vesículas:clorosomas Bacteria roja. Choroflexus) CENTROS DE REACCIÓN: Complejos que contienen clorofila ó bacterioclorofila y otros componentes en los que se llevan a cabo las reacciones iniciales de transferencia de electrones de la fotosíntesis .ESTRUCTURAS INVOLUCRADAS EN LA FOTOSÍNTESIS CLOROSOMAS: Estructuras especializadas rodeadas de membrana no unitarias (Bacterias verdes. bacteria roja del azufre. Clorosoma Bacterioclorofila antena Centro de reacción Captadoras de luz (carotenoides) Modelo de clorosoma .ESTRUCTURAS FOTOSINTÉTICAS Clorosomas de una célula de Pelodyctium clathratiforme. Estos centros aparecen rodeados por otras moléculas más numerosas que actúan como captadoras de luz ó antenas. . donde en los centros de reacción se lleva a cabo propiamente la conversión de energía luminosa en forma de ATP.ESTRUCTURAS FOTOSINTÉTICAS Dentro de las membranas fotosintéticas las moléculas de clorofila ó bacterioclorofila se asocian con otras proteínas( 50 a 300) formando complejos. MOLÉCULAS INVOLUCRADAS EN LA FOTOSÍNTESIS Pigmentos primarios: Clorofilas PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS Pigmentos secundarios: Carotenoides: Biliproteinas: Carotenos Xantofilas Ficocianina Ficoeritrina . las bacterioclorofilas absorben además de 800-1000nm en la región roja del espectro Otros pigmentos secundario son los carotenoides y las ficobilinas las cuales trasfieren luz a las clorofilas .MOLÉCULAS INVOLUCRADAS EN LA FOTOSÍNTESIS CLOROFILAS Las cianobacterias. una alrededor de 450nm y la otra 650 750nm. las plantas y las algas eucarióticas tienen clorofila como pigmento fotosintético. Las bacterias púrpuras y verdes tienen bacterioclorofila como pigmento La clorofila absorbe luz en 2 regiones del espectro. algas .MOLÉCULASAS INVOLUCRADAS EN LA FOTOSÍNTESIS Clorofila: Porfirina. que contiene Magnesio en el centro de su anillo tetrapirrólico. Máximo absorción a 430 y 680 nm Ejemplos: Cianobacterias. Diferentes tipos de Clorofila en bacterias: Bacterioclorofilas . Diferentes tipos de Clorofila . Ejemplos: Bacterias rojas y verdes del azufre . marrón ó amarillo de los fotótrofos anoxigénicos Beta caroteno .verde. Estos pigmentos son los responsables de los colores rojo. rosa. insertadas en la membrana y aunque no participan directamente en las reacciones de fotofosforilación pueden transferir energía a los centros de reacción.Los carotenoides se encuentran en todos los organismos fotótrofos. . Ficobilisomas Synechocistis (Cianobacteria) . absorben luz y la transfieren a los centros de reacción.Las ficobilinas son proteínas presentes en las cianobacterias y algas rojas. En fotótrofos el proceso de síntesis de ATP mediante luz comprende un transporte de electrones a través de una secuencia de transportadores de electrones dispuestos en las membranas fotosintéticas formando series que van desde aquellos que muestran un potencial de reducción electronegativo a los que tienen un potencial electropositivo.Quinona y Carotenoides.H Complejo del centro fotoquímico: Aparato fotosintético de bacterias rojas Bacterioclorofila a .M. Bacteriofeofitina. Centro de reacción: Polipéptidos L. Componente captador de luz I Componente captador de luz II Complejo del citocromo bc1 . ESTRUCTURAS FOTOSINTÉTICAS Rojo: Bacterioclorofila Amarillo obscuro: Quinonas Azul: Bacteriofeofitina Centro de reacción de bacterias rojas . verde Bacterioclorofilas accesorias:Amarillo .Centro de reacción de bacterias rojas Proteínas del centro de reacción:Azul. rojo. H2 NO Produce Oxígeno Cíclica .Produce ATP utilizando luz (Fotofosforilación oxidativa) FOTOSÍNTESIS ANOXIGÉNICA Produce NADPH utilizando como donadores de electrones: H2S.Fe 2+ .S0. FOTOSÍNTESIS ANOXIGÉNICA . FOTOSÍNTESIS ANOXIGÉNICA . Este método de producir ATP se llama Fotofosforilación oxidativa cíclica . (esta reacciones son de billonésimas de segundo). desde la quinona los electrones se transportan en la membrana a través de una serie de ferrosulfoproteínas y citocromos volviéndo al centro de reacción.este electrón reduce una molécula de bacteriofeofitina la cual reduce a varias quinonas intermedias y finalmente ala quinona de depósito. La generación de ATP es el resultado de la formación de un gradiente electroquímico de protones ó fuerza protón-motríz generada por la salida de protones durante el transporte de electrones y la actividad de ATPasas acopladas que desaparecen este gradiente mediante la formación de ATP.FOTOSÍNTESIS ANOXIGÉNICA El centro de reacción P870.La serie de reacciones se completa cuando el citocromo c2 dona un par de electrones a las bacterioclorofilas volviendo estas a su estado original de potencial. se excita por el fotón de la luz y aumenta su potencial. Haloshodospira Ectothiorhodospira mobilis . Ectothiorhodospira.BACTERIAS ROJAS DEL AZUFRE •Utilizan H2S y tiosulfatos como donador de electrones •Fotosíntesis anoxigénica •Viven en zonas anóxicas bien iluminadas de lagos meromícticos y otros hábitat acuáticos Ejs. BACTERIAS ROJAS DEL AZUFRE Chromatium okenii Thiospirillum jenense Thiopedia rosea . Thiopedia roseopersicina Amoebobacter purpureus BACTERIAS ROJAS DEL AZUFRE Chromatium (Bacilos) Thiocystis (Cocos) . Chlorobium .BACTERIAS VERDES DEL AZUFRE Fotosíntesis anoxigénica Inmóviles Anaerobios estrictos Utilizan el H2S como aceptor de electrones oxidándolo hasta S0 y luego a sulfatos El S0 permanece en el exterior de las células Su autotrofía no depende del Ciclo de Calvin sino del ciclo reverso del ácido cítrico. fijan el CO2 a través de un vía distinta al ciclo de Calvin. llamada el ciclo inverso del ácido cítrico.Ciclo inverso del ácido cítrico en Chlorobium Algunas bacterias como Chlorobium. . FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA Produce ATP utilizando luz (Fotofosforilación oxidativa) Produce NADPH utilizando luz Produce Oxígeno No cíclica . FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA . muchas algas y algunas cianobacterias son capaces de efectuar fotofosforilación cíclica.FOTOSÍNTESIS ANOXIGÉNICA EN FOTÓTROFOS OXIGÉNICOS Oscillatoria limnetica (Cianobacteria) Bajo ciertas condiciones. usando solo el Fotosistema I y obteniendo el poder reductor de fuentes distintas al agua . forman heterocistos y poseen una gran diversidad morfológica . es decir además de la conversión energética. Oscillatoria. Dermocarpha. • Presentan vesículas de gas en su interior para poder flotar en los ambientes acuáticos. • Su pared celular es semejante a las de las Gram + y presentan péptidoglucano. • Utilizan una sola clorofila para transformar la energía luminosa en química: la clorofila a y contienen otros pigmentos llamados ficobilinas. • Los géneros característicos de este grupo son: Synechococcus. Gleotheca.CIANOBACTERIAS • Realizan un proceso de fotosíntesis similar a las plantas llamado fotosíntesis oxigénica . producen Oxígeno. Nostoc.Fischerella y Anabaena. CIANOBACTERIAS Gloeotheca Dermocarpa Oscillatoria Fischerella Anabaena . PROCARIOTES FOTÓTROFOS Fosíntesis anoxigénica Bacterias Púrpuras No del azufre Rhodospirillum Rhodopseudomonas Rhodobacter Rhodocyclus Rhodomicrobium Heliobacterium Del azufre Thiospirillum Chromatium Thiocapsa Amoebacter Thiopedia Ectothiorhodospira Oxigénica Verdes No del Azufre Del Azufre Chloroflexus Chlorobium Prosthecochloris Pelodictyon Chlorochromatium Choroherpeton Ancalochoris Anaerobios obligados (Géneros) AzulVerdes Cianobacterias (Géneros) Gleothece Dermocarpa Anabaena Oscillatoria Fisherella . FIJACIÓN DEL CARBONO . Ciclo de Calvin Enzimas clave: RubisCo (Ribulosa bifosfato carboxilasa) Fosforribuloquinasa . . rodeadas de membrana.que contienen cristales de la enzima RubisCo .CARBOXISOMAS Inclusiones poliédricas. Salmonella enterica (pdu) d . c.b.a b c a.Synechocystis sp.Halothiobacillus neapolitanus b. Heterocistos: Encargados de la fijación autotrófica del nitrógeno en Anabaena . FOTOAUTÓTROFOS . FOTOHETERÓTROFOS . FASE LUMINOSA .