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Los ires y venires del carbono
Mediante la fotosíntesis el CO2
es fijado desde la atmosfera
La fotosíntesis
La luz es la fuente primaria de energía para la Tierra
Ciclo de Calvin (CRFC)
Si representamos cada átomo por:
Fósforo Carbono Carbono
El llamado Ciclo de Calvin seria mas o menos asi:
12 Ácido 3-fosfoglicérico
+ 6 H2O
6 CO2
6 RuDP
12 Ácido 1,3-difosfoglicérico
12 ATP
12 NADPH
12 Pi
12 Gliceraldehido-3-fosfato
GLUCOSA
Ruta de las Pentosas
fosfato
6 ATP
6 Ribulosa 6-fosfato
REGENERACIÓN
12 ADP
FIJACIÓN
REDUCCIÓN CARBOXILACIÓN
12 NADP+
6 ADP
Respuesta de la Fotosintesis Neta a la luz
-5
0
5
10
15
20
25
30
0 200 400 600 800
Densidad de Flujo Fotónico
Fo
tosí
nte
sis
C3 Sombra
C3 Sol
C4
Curva A/Ci de una planta C3
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
0 200 400 600 800 1000
Concentración intercelular de CO2
Foto
sínt
esis
net
a Limitación por RuBP
La fotosíntesis también esta afectada por factores internos
como la concentración de Rubisco, el metabolismo de la
planta, etc.
Estructura tridimensional de Rubisco
8 subunidades grandes en azules
8 subunidades pequeñas en rojo
Factores que intervienen en la regulación de la actividad de rubisco
Rubisco
Luz O2(CO2/
O2)
RuBP/3PGA
ATP
2-carboxiarab
initol-1-fosfato
inhibidor nocturno
pH
RuBisCO activasa
Mg2+
CO2
La fotorrespiración es un proceso en el cual la ribulosa fosfato, tiene mas afinidad con el oxigeno, ya que este se encuentra en mayor proporción que el C, dando como resultado final la liberación de dióxido de carbono. La fotorrespiración es muy limitada en las plantas C4 y, en condiciones de luz solar intensa, elevadas temperaturas o sequía, las plantas C4 son más eficientes que las C3.
Las plantas C4
¿Si sabemos que el CO2 y la temperatura están en
aumento como podríamos predecir el comportamiento metabólico de las plantas en un ambiente mas rico en C y
más caliente?
Poniendo plantas en las condiciones atmosféricas
futuras. En donde?
Invernadero pero y en campo?, y hasta la
cosecha no se puede?
SI
Open top chambers
FACE
FACE
FACE
Túneles de gradiente de temperatura
TGT vista interna
Tratamientos
CO2 Normal Temperatura Normal
CO2 Normal Temperatura elevada
CO2 elevado Temperatura Normal
CO2 elevado Temperatura elevada
PSII Antena cosechadora
Y Centro de reacción
F
Calor
QP
QNP
Fotoquimica Transporte electrónico,
energía almacenada en carbohidratos, o
energía usada en el metabolismo
EnergíaCapturada Fluorescencia
≤ 3%
Disipación térmica
Ener
gía
perd
ida
Fluorímetro de campo
Resultados
• La eficiencia cuántica fotoquímica en el estado adaptado a la oscuridad (Fv/Fm) se incrementó en 11% en condiciones de CO2at elevado.
• Los valores de Fv/Fm en plantas crecidas en CO2 atmosférico sugieren que estas plantas estuvieron sujetas a estrés.
Cloroplasto con gránulos de almidón
Si bien las plantas C3 presentan un incremento en su eficiencia fotosintética con el aumento de la temperatura, esto se ve limitado por la fotorrespiración la saturación de rubisco y la deficiencia de Nitrógeno, conllevan a un proceso conocido como aclimatación.
A partir de una determinada temperatura se favorece la actividad oxigenasa en detrimento de la carboxilasa. Esto se equilibra en mayor o menor medida aumentando la concentración de CO2 en torno a la rubisco.
En plantas C4 el óptimo fisiológico se encuentra un valor de temperatura más alto que en las C3 y además no se observa el aspecto negativo de la oxigenación con el aumento de la temperatura.
En las plantas C3 la eficiencia de la fotosíntesis disminuye al aumentar la temperatura mientras que en las plantas C4 no varía.
Esa pérdida de eficiencia está relacionada con la fotorrespiración. Esto demuestra que las plantas C4 sólo son eficientes en ambientes cálidos y justifica el porcentaje tan reducido que representan. Cerca del ecuador son más eficientes las C4, fuera de él lo son las C3.
La mayoría de los cultivos más importantes tiene una ruta metabólica C3 mientras que las principales especies de maleza poseen una C4.
De hecho de las 18 principales malezas de
acuerdo a la lista de Holms (1977) 14 son C4, mientras
que de 86 especies alimenticias solo 5 son C4.
Solamente el 5% de las angiospermas son C4.
Los métodos de control utilizados hasta el momento han seleccionado especies de malezas, con órganos de almacenaje de asimilados mas grandes, C4>C3, por lo tanto de crecimiento mas rápido, y lo suficientemente rústicas para adaptarse a un ambiente cambiante.
La sola presencia de sumideros
mayores en las malezas,
disminuye la eficiencia de los
herbicidas.
Algunos focos rojos
Soya C4 Cyperus rotondus L. C4 Echinochoa colona (L.) Link C4 Echinochoa crus-‐galli (L.) Beauv. C4 Eleusine indica (L.) Gaertn. C4 Ro@boelia exaltata L.f. Cebada C3 Avena fatua L. C3 Capsella bursa-‐pastoris (l.) Medicus C3 Chenopodium album L. C3 Galinsoga parviflora Cav.
Algunos focos rojos Maiz C4 Amaranthus retroflexus L. C3 Chenopodium album L. C4 Cyperus rotundus L. C4 Digitaria sanguinalis (L.) Scop. C4 Echinochloa crus-‐galli (L.) Beauv. Algodón C4 Cynodon dactylon (L.) Pers. C4 Cyperus rotondus L. C4 Digitaria sanguinalis (L.) Scop. C4 Echinochloa crus-‐galli (L.) Beauv. C4 Eleusine indica (L.) Gaerth. C4 Sorghum halepense (L.) Pers.
