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Factores que afectan a la fotosíntesis

REFORZAMIENTO DE CONTENIDOSEditado por: Juan Manuel Pinto C.-

Ingº Agrº Maria Elena ArboledaSep 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

CO2 + H2O (CH2O) + O2


LOCALIZACION DEL PROCESO

Estructura del Cloroplasto

Introducción

Las reacciones dependientes de la luz ocurren en los

tilacoides Las reacciones independientes de la luz ocurren en el

estroma

PRODUCTO FINAL: SACAROSA

ENERGIA SOLAR

FASE LUMINICA

ANTENAS CAPTADORAS DE LUZ

FASE LUMINICA

Fotosistema

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.

Las diferentes sustancias captan luz de diferente longitud de onda. De esta manera, gran parte de la energía luminosa es captada.

Gliceraldehido 3 P

Ribulosa 5 P

Acido 1,3 Difosfoglicerico

Acido Fosfoglicerico

Ribulosa 1,5-difosfato

NADPH

NADP+

REDUCCION

SACAROSA Y ALMIDON

(CARBOHIDRATOS)

ATP

ADP

REGENERACION

ATP

ADP

FOSFORILACION

CARBOXLACION

CO2

CICLO DE CALVIN

(C3)

Fotorrespiración

Respiración que depende de la luz detectable solo en las plantas C3.

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 CO2 disminuye,

pero se mantienen igual su afinidad por el

O2.

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

CARACTERISTICA MECANISMO DE FIJACIÓN DE CO2

C3 C4 CAM

Mesofilo en empalizada Presente Ausente Ausente

Mesofilo esponjoso Presente Presente Presente

Vaina amilifera Poco diferenciada

Bien diferenciada

Cloroplastos en la vaina Pocos o ninguno

Abundantes -

Vacuolas Grandes Grandes Muy grandes

DIFERENCIAS ANATOMICAS ENTRE PLANTAS CON DIFERENTES MECANISMOS DE FIJACIÓN DE CO2

Oxalacetato

Malato

Fosfoenol piruvato

Células del

mesófilo

MalatoPiruvato

Piruvato

CO2

Células de la vaina

CO2

METABOLISMO C4

Estoma abierto. Entra CO2 y se

pierde agua

CO2 atmosférico

Absorción y fijación de CO2 : se acidifica

la hoja

Obscuridad: Estomas abiertos Luz : Estomas cerrados

Estoma cerrado. Impide la absorción de CO2 y la perdida

de agua

Descarboxilación del malato almacenado y refijación de CO2

interno: se desacidifica la hoja

Fosfoenol piruvatooxalacetato

malato

malatoalmidones

triosafosfatoalmidones

malatomalato

piruvatoCiclo de

Calvin

METABOLISMO DE FIJACION DE CO2: CAM

CARACTERISTICA MECANISMO DE FIJACIÓN DE CO2

C3 C4 CAM

Requerimiento teórico de energía(CO2:ATP:NADPH)

1 : 3 : 2 1 : 5 : 2 1 : 6,5 : 2

Enzima Carboxilante RuDP carboxilasa

PEP carboxilasa y

RuDp carboxilasa

PEP carboxilasa y

RuDp carboxilasa

Tasa máxima de fotosíntesis neta(mg de CO2 / dm2 hoja/ hora)

15 - 35 40 - 80 1 - 18

Fotorespiración Presente Difícil de detectar

Difícil de detectar

Sensibilidad de la fotosíntesis a cambios de [ O2 ]

si no -

Temperatura Optima para:a.- Fijación de CO2b.- Crecimiento

15 a 25 º C20 a 35 º C

30 a 47 º C30 a 35 º C

≈ 35 º C≈ 35 º C

Saturación a la luz 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

Las C4 tienen mayor capacidad de producción de materia orgánica que las C3 ya que no poseen foto respiración

Las C4 tienen mayor capacidad competitiva en climas calidos y secos que las C3, 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 CO2

Las C3 son menos eficientes en condiciones de escaso suministro de agua pues los estomas se cierran y ellas no presentan un mecanismos concentrador de CO2 interno.

Las C3 tienen ventajas sobre las C4 en climas fríos ya que sus temperaturas optimas para crecimiento (20-25ºC) y fotosíntesis (15-25ºC) son menores que para las C4

Las C3 son más eficientes fotosinteticamente en lugares sombreados que las C4 pues su punto de compensación de luz es menor



Las CAM ocupan hábitat áridos y desérticos excluyentes para C3 y C4 por que fijan el CO2 en las noches



Factores que afectan la fotosintesis

EXTERNOS

1.- Intensidad de luz

2.- Temperatura

3.- Concentración de CO2

4.- Concentración de O2

5. Disponibilidad de agua

Factores que afectan la fotosintesis1.- Intensidad de luz

LIMITADO POR CO2LIMITADO POR LUZ

PUNTO DE COMPENSACIÓN DE LUZ CO2 CONSUMIDO: CO2 LIBERADO

TASA DE RESPIRACIÓN OSCURA

LUZ ABSORBIDA

PLANTA DE SOL

PLANTA DE SOMBRA

.- Intensidad de luz

- Temperatura

CONCENTRACIONES DE CO2 AMBIENTALES

CONCENTRACIONES SATURADAS DE CO2

Temperatura

3.- Concentración de CO2

.- Concentración de CO2

FACTORES INTERNOS

• Mecanismo de asimilación del CO2• Área foliar • Edad de la planta y de la hoja• Estado nutricional• Grado de hidratación

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