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Factores que afectan a la fotosíntesis
REFORZAMIENTO DE CONTENIDOSEditado por: Juan Manuel Pinto C.-
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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
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Ingº Agrº Maria Elena ArboledaSep 2005
LOCALIZACION DEL PROCESO
Estructura del Cloroplasto
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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
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FASE LUMINICA
ANTENAS CAPTADORAS DE LUZ
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FASE LUMINICA
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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.
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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)
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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.
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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.
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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
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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
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Oxalacetato
Malato
Fosfoenol piruvato
Células del
mesófilo
MalatoPiruvato
Piruvato
CO2
Células de la vaina
CO2
METABOLISMO C4
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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
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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
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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
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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
CONSIDERACIONES ECOLOGICAS EN CONSIDERACION A LOS DIFERENTES MECANISMOS
DE ASIMILACION DE CO2
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Las CAM ocupan hábitat áridos y desérticos excluyentes para C3 y C4 por que fijan el CO2 en las noches
CONSIDERACIONES ECOLOGICAS EN CONSIDERACION A LOS DIFERENTES MECANISMOS
DE ASIMILACION DE CO2
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Factores que afectan la fotosintesis
EXTERNOS
1.- Intensidad de luz
2.- Temperatura
3.- Concentración de CO2
4.- Concentración de O2
5. Disponibilidad de agua
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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
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PLANTA DE SOL
PLANTA DE SOMBRA
.- Intensidad de luz
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- Temperatura
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CONCENTRACIONES DE CO2 AMBIENTALES
CONCENTRACIONES SATURADAS DE CO2
Temperatura
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3.- Concentración de CO2
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3.- Concentración de CO2
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3.- Concentración de CO2
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.- Concentración de CO2
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FACTORES INTERNOS
• Mecanismo de asimilación del CO2• Área foliar • Edad de la planta y de la hoja• Estado nutricional• Grado de hidratación