FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

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FOTOSINTESIS N i v e l d E n r g í a C6H O2 ENERGIA DE LA LUZ CO2 + H20 Reacción simplificada luz 6CO2 + 6H C6H12O6 + 6O2 clorofila FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FOTOSINTESIS TIPOS a) Fotosíntesis oxigénica: se produce oxígeno. Es el tipo más general. Ocurre en plantas superiores y algas verdes, las cuales son eucarióticas y algunos procariótes, principalmente las cianobacterias. b) Fotosíntesis anoxigénica: no se produce oxígeno. Ocurre sólo en procariotes del tipo de las bacterias verdesulfurosas y purpurasulfurosas. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FLUJO DE ENERGIA FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FLUJO DE ENERGIA La energía del Sol, llega a la Tierra en forma de luz, u otras formas de radiación. Del 100 % del total de radiación solar incidente sólo una pequeña fracción es captada por las hojas de las plantas verdes. Del total de energía solar que llega a la Tierra que equivale a 3,000x1021 julios(J) por año; la biosfera capta mediante la fotosíntesis, sólo una milésima parte, o sea unos 3x1021 J por año. El CO2 fijado por la fotosíntesis se estima en 200,000 millones de toneladas de carbono al año. Solamente la décima parte es fijada por las plantas terrestres, el resto lo fijan las algas y microorganismos que prosperan en el mar cerca de la superficie. El O2 generado por la fotosíntesis es suficiente para renovar todo el O2 de la atmósfera cada 2,000 años. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FLUJO DE ENERGIA Rango total de longitud de onda() de radiación electromagnética a partir de los rayos cósmicos de onda corta a las ondas de radio de onda larga. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FLUJO DE ENERGIA La luz visible (LV) es un pequeño sector del espectro. La  de la LV oscila a partir del rango cercano a 400 hasta cerca a los 700 nm. A  por debajo de 380 nm del espectro electromagnético, la energía es conocida como radiación ultravioleta(UV). A  más cortas, están los rayos X (10 a 0.1nm), los rayos  (0.1 a 0.001nm) y los rayos cósmicos (<0.001nm). En el otro extremo del espectro, la energía por encima de 760 nm se conoce como radiación infraroja (760nm a 0.01cm), luego están las microondas(0.01cm a algunos cms) y las ondas de radio (de algunos cms a >100m). FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FLUJO DE ENERGIA La energía que proporciona una mol de fotones en la región del infrarojo, o la región de las microondas o de las ondas de radio es muy pequeña para ser utilizada en los tipos de eventos fotoquímicos que ocurren en la fotosíntesis. Por otro lado la luz UV y los rayos X poseen demasiada energía que provoca un daño en las proteínas y ácidos nucléicos e induce mutaciones que casi siempre son letales. Por lo tanto sólo la región de la luz visible puede ser usada en el proceso fotosintético. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

LUZ VISIBLE Es una forma de radiación electromagnética. Se caracteriza por su  . Constituída por un haz de fotones que tienen un desplazamiento ondulatorio en el espacio. La energía de los fotones depende de la  por lo tanto cada fotón tiene una cantidad de energía definida. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

LUZ VISIBLE FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

CLOROPLASTOS ESTRUCTURA INTERNA
Al M. electrónico: - envoltura con 2 membranas una externa y otra interna - tilacoides o sacos aplanados de una membrana interna; se agrupan en pilas de 8 a 10 tilacoides formando la grana. En un cloroplasto : de 40 a 60 granas. Pueden aparecer separados como en las plantas de maíz, caña de azúcar o algas rojas: cloroplastos sin grana. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

CLOROPLASTO FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

CLOROPLASTOS ESTRUCTURA INTERNA
Las membranas del cloroplastos determinan 2 espacios: 1) el espacio intermembrana 2) el espacio intratilacoide Ambos espacios están separados, salvo en el momento de diferenciación del cloroplasto a partir de un proplastidio. -el estroma formado por una sustancia la cual rodea a diversas estructuras como, plastoglóbulos granos de almidón, fibrillas de ADN y platorribosomas. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

CLOROPLASTOS: MEMBRANA DEL TILACOIDE COMPOSICION QUIMICA :
PROTEINAS: 50%. Tipos: a)Complejos clorofila-proteína :Fotosistemas y antenas colectoras de luz. b)Constituyentes de la cadena fotosintética de transporte de e-: i)Transportadores sólo de e-: metaloproteínas: - Citocromo f Citocromo b6 ó b563 - Ferredoxina ii)Transportadores de protones y e-: - Plastoquinona - Complejo Ferredoxina NADP+ reductasa c) ATP sintetasa FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

CLOROPLASTOS: MEMBRANA DEL TILACOIDE COMPOSICION QUIMICA
LIPIDOS: 38%. Hay 5 clases: el MGDG ( 50%), el DGDG, SQDG, PG y PC. PIGMENTOS: 12%. Tienen la propiedad de absorber la energía lumínica gracias a sus dobles enlaces conjugados. A nivel de plantas superiores son de 2 tipos: Clorofilas Carotenoides FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

-CLOROFILAS:10% Son complejos de porfirinas-Mg. Tipos: a,b,c y d. Formadas por un núcleo porfirínico tetrapirrólico con un átomo de Mg en el centro; presentan una cadena hidrocarbonada de fitol embebida en la membrana del tilacoide. Mg FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

- CAROTENOIDES: 2%. Pueden ser de color amarillo o anaranjado. Tipos: Los carotenos y las xantófilas. El más abundante es el ß-caroteno Función: colector de la energía luminosa, y protegen a la clorofila contra la fotooxidación por el O2. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FASES DE LA FOTOSINTESIS
FASE LUMINOSA 2H O ADP + Pi ATP NADP NADPH + H+ TILACOIDE FASE OSCURA C14O2 + ATP + NADPH + H+ C14H20 + ADP + NADP+ ESTROMA FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

Comprende 2 fases: La fase luminosa que se lleva a cabo a nivel de las membranas de los tilacoides y La fase oscura que se lleva a cabo a nivel del estroma. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

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Participan: Fotosistema I (anoxigénico): localizado en las membranas no apiladas del tilacoide. Fotosistema II (oxigénico): localizado en las membranas apiladas del grana. Complejo citocromo b/f : localizado tanto en las regiones apiladas y no apiladas de la membrana del tilacoide. Los FS catalizan la conversión de la E luminosa, capturada por la clorofila hacia formas que puedan ser usadas por las plantas. FASE LUMINOSA FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FASE LUMINOSA Los FS absorben luz a diferentes  . Cada FS es un complejo formado por alrededor de 300 moléculas de clorofila, carotenoides, citocromos y proteínas transportadoras formando los complejos antena. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FASE LUMINOSA Cada FS contiene moléculas de clorofila especiales o clorofilas diana ubicadas en el centro de reacción: del FSII:P680 (2) del FS I :P700 (1). Ellas absorben la luz y transfieren electrones en cada complejo. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FOTOFOSFORILACION NO CICLICA

FOTOFOSFORILACION CICLICA

FASE LUMINOSA- ESQUEMA Z
ferredoxina 2e- 2e- PQ ADP + Pi NADP+ Cit b - f 2e- 2e- ATP 2hv NADPH + H+ PC 1/2 O2 2hv PS I 2e- H2O PS II 2H+ FOTOFOSFORILACION NO CICLICA FOTOFOSRORILACION CICLICA FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

TRANSPORTE DEL PS II AL Cit b/f

TRANSPORTE DEL Cit b/f AL PS I

FOTOFOSFORILACION FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

CICLO DE CALVIN CO2 CARBOXILACION RUBISCO REDUCCION ATP NADPH+H+ REGENERACION ATP G3P FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

CICLO DE CALVIN CARBOXILACION 6 CO2 6 RIBULOSA 1,5 BI FOSFATO RUBISCO ATP 12 ACIDO 3 FOSFOGLICERICO REGENERACION NADPH+H+ REDUCCION 10 GLICERALDEHIDA 3 FOSFATO ATP Otras moléculas 12 GLICERALDEHIDA 3 FOSFATO 2 G3P FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

CICLO DE CALVIN FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

COMPARACION ENTRE PLANTAS C3 C4

PLANTAS C4 CELULAS DEL MESOFILO CELULAS DE VAINA VASCULAR H A Z V S C U L R C3 +Productos CICLO DE CALVIN CO2 C1 + C C4 C C3+C1 AMP + Ppi ATP FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

PLANTAS C4 CELULAS DEL MESOFILO CELULAS DE LA VAINA VASCULAR Transporte NADP+ CICLO DE HATCH Y SLACK MALATO NADPH+ H+ fase lumínica Malato deshidrogenasa MALATO OXALACETATO NADP+ Enzima málica FEP carxiboxilasa CO2 NADPH+ H+ FOSFOENOL PIRUVATO CO2 AMP + PPi Piruvato quinasa RUBISCO Ciclo de Calvin PIRUVATO ATP PIRUVATO Transporte FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

RUTAS METABOLICAS FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

PLANTAS MAC CO2 LUZ OSCURIDAD Carbohidratos Ruptura de Carbohidratos PG Ciclo de Calvin TriosaP PEP (C3) OA (C4) MALATO CO2 + Piruvato Ciclo de Krebs MALATO ESTOMA CERRADO ESTOMA ABIERTO CO2 (C1) FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

PLANTAS MAC NOCHE NOCHE 5.5 5.0 4.5 4.0 200 100 pH pH MALATO [ ] / peso fresco FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

FOTORESPIRACION Proceso que se da en las plantas debido a la característica de la RUBISCO de funcionar en una forma diferente a como lo hace durante la Fotosíntesis de acuerdo a la [ ] de CO2 que se presenta en el medio, lo que provoca una pérdida del carbono en la forma de CO2, durante los períodos de luz. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

Normalmente la RUBISCO actúa como carboxilasa fijando el CO2 (Km=12uM) durante la Carboxilación del C. de Calvin, formando 2 moléculas de A3PG, sin embargo si existe en el medio una [CO2] y  de [O2] ([ ] atmosféricas de 0.03% para el CO2 y 21% para el O2),la enzima muestra su otra actividad como oxigenasa, fijando O2(Km=250uM), y no fijando CO2 , dando lugar a la formación de 1 sóla molécula de A3PG y a 1 molécula de ácido Pglicólico(C2), en la cual se han incorporado los átomos de O2 . FOTORESPIRACION FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

PLANTAS C C MAC Especies típicamente Especies típicamente Especies típicamente temperadas: semitropicales: suculentas. Usualmente espinaca, trigo caña de azúcar, muy pobre productividad. o cebada.Usualmente maíz, armaranto. de productividad Siempre muy productivas. moderada. Carecen de anatomía Anatomía tipo Kranz Carecen de anatomía tipo Kranz característica esencial tipo Kranz. El aceptor inicial El aceptor inicial El aceptor de CO2 de CO2 es la RbP de CO2 es el es el FEP en oscuridad (azúcar de 5 carbonos) fosfoenolpiruvato y RBF en luz (ácido de 3 carbonos) FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

PLANTAS C C MAC Primer producto Primer producto Igual a C4 formado es formado es fosfoglicerato (3C) oxalacetato (4C) Sólo 1 proceso de procesos procesos de fijación de CO principales de fijación fijación separados principal de CO2 separados en el tiempo espacialmente Fotorespiración Fotorespiración Fotorespiración marcada mínima mínima FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

PLANTAS C C MAC La mayoría Casi siempre Generalmente presentan una presentan presentan tasa fotosintética alta tasa baja tasa moderada fotosintética fotosintética Desarrollan bien Desarrollan bien Desarrollan bien en climas templados en alta luminosidad, en ambientes altas T y ambientes Áridos semiáridos. Tienen una pérdida Tienen una pérdida Conservan el agua de agua real de agua real en forma eficaz Se fotosaturan con un Realmente no se No se logran 1/5 de la luz solar fotosaturan fotosaturar. FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS ROSSI

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