Manganeso y FotosíntesisFRANCISCO PEÓN | CARLOS MARANGE

FACULTAD DE QUÍMICA – UH

Manganeso

OxidanteKMnO4

BateríasMnO2

EnzimasMn2+, Mn3+, Mn4+

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

Mn II Mn III Mn IVConfiguración

electrónica[Ar] 3d5 [Ar] 3d4 [Ar] 3d3

Radio Iónico 0.91 0.70 0.52Acidez 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

Manganeso en BiomoléculasMetaloproteínas sin actividad enzimática

Componente estructural de Metaloenzimas

Componente del centro activo de Metaloenzimas

Activador de Metaloenzimas

Metaloproteínas sin actividad enzimática

Concanavalina A

Pecoraro, V.L, 1992

Componente estructural de Metaloenzimas Piruvato Carboxilasa - Conversión de Piruvato en Oxalacetato:

Reacción catalizada por la Biotina

Reacciones enzimáticas catalizadas por centros redox de Mn

Pecoraro, V.L, 1992

Enzimas antioxidantes: Superóxido Dismutastas

SOD

Cu-Zn SOD (citosol de células eucariotas)

Mn SOD(Mitocondrias)

Fe SOD (E.Coli y otras

bacterias)

Manganeso Superóxido Dismutasa (MnSOD)

Mn-SOD Mecanismo de

Acción

Mn

O

N

N

N

H2O

O2 2-

Mn

N

N

N

H2O

O

O22-

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

Fotosíntesis

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 anualmente.

∆𝐻=470𝑘𝐽 /𝑚𝑜𝑙 ∆𝐺=2870𝑘𝐽 /𝑚𝑜𝑙

𝐶𝑂2+6𝐻2𝑂→𝐶6𝐻12𝑂6+6𝑂2h𝑣

Cloroplastos en células vegetales

Transporte electrónico en la membrana del tilacoide (Diagrama Z)

Complejo liberador de oxígeno

Modelos estructurales para el complejo liberador de oxigeno (CLO)

A B

Esquema propuesto

Biosíntesis de la clorofila

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

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

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

Magnesio quelatasa

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

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

Fijación del carbonoCICLO DE CALVIN

6 RuBP  + 6CO2  + 12NADPH  + 18 ATP  + 12H+  + 6 H2O  → 6RuBP  + C6H12O6  + 12NADP+  + 18 ADP + 18 Pi

Reacción general del ciclo de Calvin

𝐶𝑂21)

2)

RuBisCO

Fotosíntesis artificial

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

Chem. Soc. Rev., 2002, 31, 22–36

Chem. Soc. Rev., 2002, 31, 22–36

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

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

Tolueno Acetonitrilo/Tolueno

Deposición electroforética

Bull. Chem. Soc. Jpn. Vol. 80, No. 4, 621–636 (2007)