TEMA 2. Aparell fotosintètic
Sistema biosintètic que capta llum FOTOSÍNTESI
- A l’epideƌŵis es dsŶa la ĐoŶduĐtàŶĐia
estomàtica del CO2. - A l’estƌoŵa es dsŶa el ĐiĐle de CalviŶ.
- A la membrana del tilacoide es dóna la
fotofosforilació i el transport d’eleĐtƌoŶs.
AƋuests tƌes pƌoĐessos s’haŶ de doŶaƌ els tƌes
sempre, tots són limitants.
La concentració actual del CO 2 a l’atŵosfeƌa Ġs de
385-390 ppm (pas per milió), en canvi la
concentració de carboni interior cel·lular és de 250
ppm:
Ca (carboni atmosfèric)> Ci (carboni interior)
El fet que hi hagi més carboni exterior que interior facilita la difusió per gradient de concentracions cap a
l’iŶteƌioƌ les Đğl·lules vegetals.
La ribulosa-1,5-ďifosfat Đaƌďoxilasa, RuďisCo, Ƌue tƌoďeŵ a l’estƌoŵa, Ġs ŵolt soluďle i està formada per 16
subunitats:
- 8 subunitats grans (55 KDa)
- 8 subunitats petites (14,5 KDa)
Aquesta molècula està formada per 5 carbonis. Capta una ribulosa-1,5-bifosfat i hi fixa una molècula de CO 2.
No es forma glucosa, sinó que es formen dues molècules de triosa-fosfat de 3 carbonis cada una. A part de la
RuďisCo podeŵ tƌoďaƌ d’altƌes eŶziŵs eŶ el ĐiĐle de CalviŶ, Đoŵ peƌ exeŵple:
- FBPasa (fructosa-1,6-bifosfat fosfatasa)
- SBPasa (sedoheptulosa-1,7-bifosfat fosfatasa)
- PRKasa (ribulosa-5-fosfat quinasa)
En els organismes eucariotes fotosintètics, la fotosíntesi té lloc a un orgànul cel·lular conegut com cloroplast.
S’ha de ƌeĐoƌdaƌ Ƌue a l’epideƌŵis Ŷo es tƌoďeŶ Đloƌoplasts fuŶĐioŶals, siŶs Ƌue aƋuests es situeŶ al ŵesžfil
de la cèl·lula vegetal. El més destaĐaďle de l’estƌuĐtuƌa dels Đloƌoplasts Ġs el sisteŵa ŵeŵďƌaŶss iŶteƌŶ taŶ
exteŶs aŶoŵeŶat tilaĐoide. Totes les Đloƌofil·les estaŶ ĐoŶtiŶgudes diŶs d’aƋuest sisteŵa ŵeŵďƌaŶss, Ƌue Ġs
on es tenen lloc les reaccions lumíniques de la fotosíntesi.
Els cloroplasts estan formats per dues membranes, cada una composta per una bicapa lipídica que envolta
tot el cloroplast. Aquestes membranes contenen una varietat de sistemes de transport metabòlics. També
conté el seu propi DNA, RNA i ribosomes.
Algunes proteïnes del cloroplast són productes de la transcripció i traducció del propi cloroplast, en canvi,
ŵoltes d’altƌes estaŶ ĐodifiĐades a paƌtiƌ del DNA ŶuĐleaƌ i iŵpoƌtades diŶs el Đloƌoplast:
- Subunitat L (RubisCo) Gen rbcL (es troba DNA del cloroplast)
- Subunitat S (RubisCo) Gen rbcS (es troba DNA nucli)
- La majoria de proteïnes del PSII provenen del DNA cloroplast
- Les proteïnes del PSI provenen del DNA nucli
- Les subunitats de la ATPasa provenen del propi cloroplast
Les reaccions de reducció del carboni, catalitzades a partir
d’eŶziŵs soluďles ;Đoŵ la RuďisCoͿ, teŶeŶ lloĐ a l’estƌoŵa,
que és una regió del cloroplast que es troba envoltant els
tilacoides. AƋuest tilaĐoides s’agƌupeŶ de ŵaŶeƌa
aplanada formant granes, i l’iŶteƌioƌ del tilaĐoide
s’aŶoŵeŶa luŵeŶ.
L’iŶteƌioƌ del luŵeŶ Đada Đop es va aĐidifiĐaŶt a Đausa de
l’eŶtƌada de H+ durant tot el procés fotosintètic. Gràcies
aixž l’estƌoŵa es toƌŶa ŵĠs ďàsiĐ, ĐoŶdiĐis esseŶĐial
perquè la RubisCo funcioni correctament.
Els tilacoides
En els tilacoides trobem dues membranes, una externa i una interna. Una gran varietat de proteïnes
essencials per la fotosíntesi , estan incloses en les membranes tilacoidals. Els centres de reacció, els
complexos antena, i gran part de les proteïŶes poƌtadoƌes d’eleĐtƌoŶs ssŶ pƌoteïŶes iŶtegƌals de ŵeŵďƌaŶa.
- PSII iŶteƌvĠ eŶ el sisteŵa d’oxidaĐis d’aigua. TƌeŶĐa la ŵolğĐula de H 2 O i es produeix O 2 , electrons
i protons (H+), que aquests entraran en el cicle de Calvin més tard. - PSI rep els electrons i els transfereixen al NADP+. Es produeix poder reductor.
- ATPsyn els protons passaran a través de la ATPasa i es formarà ATP que entrarà en el cicle de
Calvin. - LHC són col·lectors de llum, cada fotosistema té un LHC (LHCII i LHCI)
Organització de la membrana tilacoidal
- PSII el trobem més cap a la zona de grana, on estan més
apilats els tilacoides. - LHCII (Light harvesting complex) capta la llum del
fotosistema II, es troba situat als costats del PSII, per tant
també es situa a la zona de grana. - Cytocrom (b6f) és l’eŶĐaƌƌegat de tƌaŶspoƌtaƌ els
electrons, es va desplaçant per la membrana transportant-
los. Es troba a tot arreu. - PSII + LHCI es troba a la zona de fora, i a la part que deixa
de ser grana (zona que no està tant apilada) - ATPasa exactament igual que PSII + LHCI.
Els ĐaƌoteŶoids vaŶ tƌaŶsfeƌiŶt l’eŶeƌgia a altƌes pigŵeŶts, fiŶs Ƌue aƌƌiďa uŶa loŶgitud d’oŶa de ςκϯ, Ƌue
l’aďsoƌďiƌà la Đloƌofil·la B, Ƌue se situa uŶa ŵiĐa ŵĠs al ĐeŶtƌe del Đoŵplex. FiŶalŵeŶt teŶiŵ la clorofil·la A,
Ƌue Ġs la Ƌue aďsoƌďeix loŶgituds d’oŶa de ςΘ0 Ŷŵ i està situada ŵĠs Đap al ĐeŶtƌe de ƌeaĐĐis. Quan arriba
aƋuesta loŶgitud d’oŶa, la Đhl A l’aďsoƌďeix i tƌaŶsfeƌeix l’eŶeƌgia lumínica per trencar la molècula d’aigua.
Aquesta reacció es considera la primera més important de tot el procés de fotosíntesi.
Pel que fa el PSI, també trobarem un pigmeŶt aŵď uŶ piĐ d’aďsoƌĐis de loŶgituds d’oŶa de ϳ00 Ŷŵ.
El PSII Ġs uŶ sisteŵa ŵolt oxidaŶt, Ġs peƌ aixž Ƌue s’eŶĐaƌƌega de tƌeŶĐaƌ la molècula d’aigua. EŶ ĐaŶvi, el PSI
és un sistema molt reductor (genera NADPH).
