UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE AGRONOMA DEPARTAMENTO

UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE AGRONOMÍA DEPARTAMENTO CIENCIAS BIOLOGICAS FISIOLOGÍA VEGETAL FOTOSINTESIS Ingº Agrº Maria Elena Arboleda Sep 2005

La energía solar es atrapada mediante la fotosíntesis y es transformada en materia orgánica (energía química estable) Del proceso fotosintético proviene toda la materia orgánica, además del oxígeno atmosférico CO 2 + H 2 O (CH 2 O) + O 2 Ingº Agrº Maria Elena Arboleda Sep 2005

LOCALIZACION DEL PROCESO Estructura del Cloroplasto Ingº Agrº Maria Elena Arboleda Sep 2005

ENERGIA SOLAR Introducción Las reacciones dependientes de la luz ocurren en los tilacoides Las reacciones independientes de la luz ocurren en el estroma PRODUCTO FINAL: SACAROSA

Ingº Agrº Maria Elena Arboleda Sep 2005

Ingº Agrº Maria Elena Arboleda Sep 2005

FASE LUMINICA ANTENAS CAPTADORAS DE LUZ

FASE LUMINICA

Cada fotosistema contiene carotenos, clorofilas y proteínas. Estas moléculas captan la energía luminosa y la ceden a las moléculas vecinas presentes en cada fotosistema hasta que llega a una molécula de clorofila-a denominada molécula diana. Fotosistema Las diferentes sustancias captan luz de diferente longitud de onda. De esta manera, gran parte de la energía luminosa es captada.

Ribulosa 1, 5 -difosfato REGENERACION CARBOXLACION ADP CO 2 ATP Ribulosa 5 P CICLO DE CALVIN (C 3) Acido Fosfoglicerico ATP ADP FOSFORILACION Acido 1, 3 Difosfoglicerico NADPH Gliceraldehido 3 P NADP+ REDUCCION SACAROSA Y ALMIDON (CARBOHIDRATOS)

Fotorrespiración Respiración que depende de la luz detectable solo en las plantas C 3. No es un proceso mitocondrial, están involucrados 3 organelos: cloroplasto, peroxisoma y la mitocondria. Se incrementa en la medida que la concentración de oxigeno aumenta ya que la RUBISCO trabaja como oxigenasa.

Fotorrespiración Al aumentar las temperaturas se favorece más el proceso de fotorrespiración que el de fotosíntesis debido a que a medida que aumenta la temperatura la afinidad de la RUBISCO por el CO 2 disminuye, pero se mantienen igual su afinidad por el O 2.

Fotorrespiración Disminuye la eficiencia fotosintética por: Reduce el número de moléculas de acido fosfoglicerico que potencialmente entrarían al ciclo de Calvin para producir azúcares y otros compuestos

DIFERENCIAS ANATOMICAS ENTRE PLANTAS CON DIFERENTES MECANISMOS DE FIJACIÓN DE CO 2 CARACTERISTICA MECANISMO DE FIJACIÓN DE CO 2 C 3 C 4 CAM Mesofilo en empalizada Presente Ausente Mesofilo esponjoso Presente Poco diferenciada Bien diferenciada Pocos o ninguno Abundantes - Grandes Muy grandes Vaina amilifera Cloroplastos en la vaina Vacuolas

CO 2 METABOLISMO C 4 Oxalacetato Malato Fosfoenol piruvato Piruvato Malato CO 2 Células del mesófilo Piruvato Células de la vaina

METABOLISMO DE FIJACION DE CO 2: CAM Obscuridad: Estomas abiertos Absorción y fijación de CO 2 : se acidifica la hoja CO 2 atmosférico Fosfoenol piruvato triosafosfato Luz : Estomas cerrados Estoma abierto. Entra CO 2 y se pierde agua almidones Descarboxilación del malato almacenado y refijación de CO 2 interno: se desacidifica la hoja oxalacetato malato Estoma cerrado. Impide la absorción de CO 2 y la perdida de agua malato Ciclo de Calvin piruvato almidones malato

CARACTERISTICA MECANISMO DE FIJACIÓN DE CO 2 C 3 C 4 CAM 1: 3: 2 1: 5: 2 1 : 6, 5 : 2 Ru. DP carboxilasa PEP carboxilasa y Ru. Dp carboxilasa 15 - 35 40 - 80 1 - 18 Presente Difícil de detectar si no - 15 a 25 º C 20 a 35 º C 30 a 47 º C 30 a 35 º C ≈ 35 º C En ¼ a ½ de la plana exposición Si se satura es a plana exposición Relación de transpiración (g de agua/ g de MS) 450 - 950 250 - 350 50 - 55 Producción de materia seca (Ton/ha/ año) 22 ± 3, 3 38, 6 ± 16, 9 Variable Requerimiento teórico de energía (CO 2: ATP: NADPH) Enzima Carboxilante Tasa máxima de fotosíntesis neta (mg de CO 2 / dm 2 hoja/ hora) Fotorespiración Sensibilidad de la fotosíntesis a cambios de [ O 2 ] Temperatura Optima para: a. - Fijación de CO 2 b. - Crecimiento Saturación a la luz

CONSIDERACIONES ECOLOGICAS EN CONSIDERACION A LOS DIFERENTES MECANISMOS DE ASIMILACION DE CO 2 Las C 4 tienen mayor capacidad de producción de materia orgánica que las C 3 ya que no poseen foto respiración Las C 4 tienen mayor capacidad competitiva en climas calidos y secos que las C 3, ya que hacen un uso más eficiente del agua, tienen mayor capacidad fotosintética, menor dependencia térmica y no se saturan de luz

CONSIDERACIONES ECOLOGICAS EN CONSIDERACION A LOS DIFERENTES MECANISMOS DE ASIMILACION DE CO 2 Las C 3 son menos eficientes en condiciones de escaso suministro de agua pues los estomas se cierran y ellas no presentan un mecanismos concentrador de CO 2 interno. Las C 3 tienen ventajas sobre las C 4 en climas fríos ya que sus temperaturas optimas para crecimiento (20 -25ºC) y fotosíntesis (15 -25ºC) son menores que para las C 4 Las C 3 son más eficientes fotosinteticamente en lugares sombreados que las C 4 pues su punto de compensación de luz es menor

CONSIDERACIONES ECOLOGICAS EN CONSIDERACION A LOS DIFERENTES MECANISMOS DE ASIMILACION DE CO 2 Las CAM ocupan hábitat áridos y desérticos excluyentes para C 3 y C 4 por que fijan el CO 2 en las noches

Factores que afectan la fotosintesis EXTERNOS 1. - Intensidad de luz 2. - Temperatura 3. - Concentración de CO 2 4. - Concentración de O 2 5. Disponibilidad de agua

Factores que afectan la fotosintesis 1. - Intensidad de luz LIMITADO POR LUZ LIMITADO POR CO 2 PUNTO DE COMPENSACIÓN DE LUZ CO 2 CONSUMIDO: CO 2 LIBERADO TASA DE RESPIRACIÓN OSCURA LUZ ABSORBIDA

. - Intensidad de luz PLANTA DE SOL PLANTA DE SOMBRA

- Temperatura

Temperatura CONCENTRACIONES SATURADAS DE CO 2 CONCENTRACIONES DE CO 2 AMBIENTALES

3. - Concentración de CO 2

3. - Concentración de CO 2

3. - Concentración de CO 2

. - Concentración de CO 2

FACTORES INTERNOS • Mecanismo de asimilación del CO 2 • Área foliar • Edad de la planta y de la hoja • Estado nutricional • Grado de hidratación