La fijación de carbono
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La fijación de carbono incluye dos reacciones principales
La solubilización CO2 (gas) → CO2 (acuoso) Y la hidratación CO2 (acuoso) + H2O →
H2CO3, K = 2 x 10–3.
![Page 2: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/2.jpg)
ATP
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Fijación inicial del carbono
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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
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Ciclo de las pentosas
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Efecto de la temperatura sobre la solubilidad del CO2 y el O2
.
![Page 10: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/10.jpg)
CLOROPLASTO
PEROXISOMA
MITOCONDRIA
2 Ribulosa 1,5-difosfato (5C)
Glicerato (3C)
2 2-fosfoglicolato (2C)
2 3-fosfoglicerato (3C)
2 Glicolato (2C)
2 H2O
2 Glicolato (2C)2Pi
ATP
ADP
2O2
Hidroxipiruvato (3C)
Serina (3C)
NADH
Glicerato (3C)
NAD+2 O2
2 Glioxilato (2C)
2 H2O2
2 Glutamato2 α-cetoglutarato
2 Glicina (2C)
Glicina (2C) Serina (3C)NAD+
NADH
CO2 NH3+
Glicina (2C)H2O +H4-folato
MetilenoH4-folato
Fotorrespiración o ciclo C2
3-fosfoclicerato (3C)+
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Rubisco PEPcasa
![Page 13: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/13.jpg)
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Oxalacético
Málico
CLOROPLASTO
NADPH
NADP+
Málico
Pirúvico
NADP*
NADPHCO2
Ciclo deCalvin
CLOROP.
MITOCONDRIA
CLOROP.
Aspártico
Oxalacético
Glutamato
α−cetoglutarato
Aspártico
Oxalacético
Glutamato
α−cetoglutarato
NADH NAD+Málico
NADH
NAD+
Pirúvico
Pirúvico
Pirúvico CO2
CO2
CO2
Pi
PEP carboxilasa
ATP
AMP
PEP
CÉLULA LA VAINA DEL HAZ: CITOPLASMA
CÉLULA DEL MESÓFILO: CITOPLASMA
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Plantas C4
Célula de lavaina del haz
Célula delmesófilo
Espacioaéreo
Oxalacetato
AMP + PPi
ATP + Pi
PEPPiruvato
Malato
NADPH
NADP+
Malato
Piruvato
NADPH
NADP+
CO2
PGARuBP
ALMIDÓNSACAROSA
Ciclo deCalvin
CO2
CO2
CO2
CO2CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2CO2
CO2
CO2
CO2
PEP carboxilasa
RuBisCO
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Tipos metabólicos de plantas C4
![Page 17: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/17.jpg)
Algunas características para recordar
C3 requiere de 8 ATP por molécula de glucosa
C4 requiere 30 ATP por mol de glucosa pero no tienen fotorespiración
Variantes del metabolismo C4:
El ácido transportado puede ser Malato, aspartato o alanina.
La enzima que cataliza la descarboxilación puede ser diferente. En Maíz y Caña de azúcar la enzima es la NADP-málica, en sorgo es NAD-málica y en Panicummaximum es PEP carboxykinase
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OSCURIDAD (Noche)
CO2
CO2 CO2 CO2 CO2
CO2CO2
CO2
CO2
CO2 CO2 CO2 CO2
CO2CO2
CO2
LUZ (Día)
Asimilación delCO2 atmosféricoa través de losestomas:acidificaciónoscura
Descarboxilacióndel malato; almacenado yrefijación del CO2:acidificacióndiurna
Los estomas abiertospermiten la entrada de CO2 y la pérdida de H2O
Los estomas cerradosimpiden la entrada de CO2 y la pérdida de H2O
Célulasepidérmicas
Célulasepidérmicas
Célula del mesófilo Célula del mesófilo
Vacuola VacuolaPlastos Plastos
HCO3–
PEP Oxalacetato
PiPEP carboxilasa
Almidón
Triosa Fosfato
NADH
Malato
NAD*
ÁcidoMálico
ÁcidoMálico
Malato
Piruvato
Almidón
CO2
Ciclo deCalvin
__
![Page 19: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/19.jpg)
Las plantas CAM acumulan ácidos durante la noche
Curso diario de Acidez titulable en Aloe vera en Agosto
0
10
20
30
40
50
1 .0 0 2 .0 0 3 .0 0 4 .0 0 5 .0 0 6 .0 0 7 .0 0 8 .0 0 9 .0 0 1 0 .0 0 1 1 .0 0
Hora
mm
ola
cid
o.c
m2
sol
sombra
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![Page 21: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/21.jpg)
El metabolismo C34 y el CAM han evolucionado desde el cenozoico y han aparecido en mas de 18
oportunidades en la evolución y se considera convergente
![Page 22: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/22.jpg)
Que dice la literatura sobre las plantas CAM
![Page 23: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/23.jpg)
Eficiencia fotosintética
![Page 24: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/24.jpg)
¿Cuales son las ventajas y desventajas de los tipos metabólicos?
![Page 25: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/25.jpg)
Algunos rasgos característicos
![Page 26: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/27.jpg)
Características que permiten distinguir los tipos metabólicos
![Page 28: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/28.jpg)
Factores externos
![Page 29: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/29.jpg)
Factores internos
![Page 30: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/30.jpg)
Cinética de la Fijación de carbono en Aloe vera
Figura Intercambio de CO2 en Aloe vera . Cultivada en baja Intensidad de Luz Con y sin Riego.
El experimento se llevó a cabo con un régimen de temperatura 35 oC en el día y 25 oC en la noche y con una intensidad de Luz de 1200 ℵmol fotones m2.s.
Intercambio de CO2 en Aloe vera (BI+Agua)
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
8:3
0
10:0
0
11:3
0
13:0
0
14:3
0
16:0
0
17:3
0
19:0
0
20:3
0
22:0
0
23:3
0
1:0
0
2:3
0
4:0
0
5:3
0
7:0
0
Hora
CO 2 (°m
ol.m
-2 .s
-1)
CO2 umol
Intercambio de CO2 en Aloe vera (BI -Agua)
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
8:3
0
10:0
0
11:3
0
13:0
0
14:3
0
16:0
0
17:3
0
19:0
0
20:3
0
22:0
0
23:3
0
1:0
0
2:3
0
4:0
0
5:3
0
7:0
0
Hora
CO 2 (°m
ol.
m-2.s
-1 )
CO2 umol
![Page 31: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/31.jpg)
Curso diario de Acidez titulable en Aloe vera en Agosto
0
10
20
30
40
50
1 .0 0 2 .0 0 3 .0 0 4 .0 0 5 .0 0 6 .0 0 7 .0 0 8 .0 0 9 .0 0 1 0 .0 0 1 1 .0 0
Hora
mm
olac
ido.
cm2
sol
sombra
Curso diario de acidez titulable en Aloe vera en Enero
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Hora
Mm
olac
ido.
cm2
![Page 32: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/32.jpg)
Figura Fijación de carbono en las superficies adaxial y abaxial de hojas de Aloe vera con riego,durante las cuatro fases del CAM. Se presentan los valores totales por superficie y para la planta.
Figura Producción de oxigeno en las superficies adaxial y abaxial de hojas de Aloe vera en altaintensidad de luz (AI) y baja intensidad de luz (BI) con riego (CR) y sin riego (SR). Se presentanlos valores por superficie y totales para la planta.
Fijación de carbono en Aloe vera durante las cuatro fases del CAM
-10
20
50
80
110
140
170
I II III IV Total superficie
Fases del CAM
CO 2
(m
mo
l c
m-
2 )Adaxial
Abaxial
Producción de oxigeno en plantas de Aloe vera
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Adaxial Abaxial Total planta
Superficies y tratamientos
Ox
ige
no
(m
mo
l c
m-
2 )
BIL CR
BIL SR
AIL CR
AIL SR
![Page 33: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/33.jpg)
Observaciones en condiciones naturales
Ob se r va t io n in t h e fie ld ?Alo e ve r a e co lo gica l p la st ic it y r e ga r d in g ligh t , wa t e r a n dt e m p e r a t u r e r a n ge s. In t h e se m i a r id t r o p ics e xt r e m e To t a l Bio m a ss Sh o o t / Ro o t Yie ld
Ge l Acib a r(gDW) (g)
Sh a d e 6 0 8 6 .7 2 6 0 3 .5 Exp o se d 3 9 0 6 .1 9 2 2 .4
![Page 34: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/34.jpg)
Ganancia neta de carbono en Aloe vera
TREATMENT TOTAL CO2FIXED(µmol)
TOTAL CO2RELEASED
(µmol)
TOTAL H20
(µmol)
INTEGRATEDWUE
P
(m g/ g)
N
(m g/ g)
H+
(µmol/g )
HL-W 74.1 0 1.05 1524 9 208. 75 0.17 10.9 1 114. 01HL+W 329. 60 1.72 6175 8 188. 36 0.10 15.3 0 134. 48LL-W 177. 00 0.24 2754 0 155. 80 0.20 15.6 0 68.8 8LL+W 630. 80 12.0 0 1307 45 211. 29 0.20 15.7 4 92.7 7
Figure 1 Aloe vera L. plants grown under high PFD (1700-2000µmoles/m2.s) with daily irrigation (A) and without irrigation (B) and in
plants grown under low PFD (200-300 µmoles/m2.s) with daily irrigation(C ) ( and without irrigation (D) under laboratory
![Page 35: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/35.jpg)
Total CO2 WUE
(umol/m2.S)
HL-W 74 188
HL+W 329 208
LL-W 177 155
LL+W 630 211
Water stress accounts for 70-80% of depletion of Photosynthesis. The rest?
![Page 36: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/36.jpg)
La Edad del Tejido afecta la capacidad de acumulación de ácidos
Edad del tejido y Capacidad CAM en Aloe vera
0
5
10
15
20
25
30
35
Base Media Apice Base Media Apice
Localizacion en la hoja
D a
cid
ez (
mm
ol.
cm2)
![Page 37: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/37.jpg)
Mo r p h o lo gica l ch a n ge sCh a n ge s in le a f o r ie n t a t io nRo llin g o f le a ve s
Qa Fo Fv/ Fm
LL+W u p p e r 0 .0 9 3 3 1 0 .7 2 8lo we r 0 .1 1 9 3 0 0 .8 1 8
LL-W u p p e r 0 .0 7 7 4 1 0 .7 6 7lo we r 0 .0 7 6 4 6 0 .6 8 7
HL+W u p p e r 0 .0 9 5 3 3 0 .8 2 8lo we r 0 .1 1 1 3 9 0 .8 2 9
HL-W u p p e r 0 .0 7 5 5 6 0 .7 7 8 lo we r 0 .0 5 9 4 8 0 .6 6 7
![Page 38: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/38.jpg)
Acumulación de pigmentos Protectores?
Rhodoxantina HL - W LL-W 19.9 g 4.1Zeaxantina 12 0.0
![Page 39: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/39.jpg)
Eficiencia cuántica
Maximum Quantum Yield of PSII in Agave cocui in Exposed and Shaded habitats .Efffects of irrigation
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 16:00 18:00
Exposed NIP
Shaded NI
Shaded I
Exposed I
Exposed NI
Fv'/Fm"
Time (h)
![Page 40: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/40.jpg)
Carbon fixation in Agave cocui in exposed and shaded habitats. Effects of irrigatio n
-20
0
20
40
60
80
100
120
Time
exposed NI
Shaded NI
Shaded I
![Page 41: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/41.jpg)
Conclusiones de los estudios en zábila
• La alta intensidad de luz inhibe el proceso de fotosíntesis
• La planta tiene una alta plasticidad, acumula pigmentos protectores de la clorofila como un mecanismo de evadir el daño al aparato fotosintético y cambia su morfología
• Cuando la sequía se junta al déficit hídrico se deshidrata, pierde agua, se enrolla, es capas de continuar su fijación de carbono en la superficie fotosintética mas protegida
• Responde al riego pero se torna mas C3 y por lo tanto acumula menos metabolitos secundarios, mejor para del
![Page 42: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/42.jpg)
Conclusiones de los estudios…
• La intensidad de la luz optimas es alrededor de 1200 Umol de RFA ya que puede crecer mas, aun tiene algo de stress y por tanto se puede cosechar tanto para gel como para pasta
• Es altamente compatible con otras especies compañeras como el Agave cocui y los árboles de zonas áridas
• La planta tiene una baja demanda por el fósforo y el nitrógeno, debido a su carácter suculento
• En suelos alcalinos Responde mejor a la fertilización orgánica que a la química
• La sombra parcial disminuye la necesidad hídrica, por tanto la distancia de riego aumenta.
• En caso de ser necesario el riego se puede aplicar cada 15 días en sombra y una vez por semana en sol
![Page 43: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/43.jpg)
Ejemplos de
• Como podemos aplicar todo estos conocimientos para los sistemas de producción
![Page 44: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/44.jpg)
Los árboles actúan como sombreros u
o umbráculos, pero donde no hay arboles existen otras
posibilidades
![Page 45: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/45.jpg)
Sistemas Agroforestales propuestos fundamentados en investigación
en árboles y plantas suculentas nativas
![Page 46: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/46.jpg)
Sistemas con Aloe vera o Agave
![Page 47: La fijación de carbono](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022062216/55ad928f1a28ab99538b45a6/html5/thumbnails/47.jpg)
La asociación con zábila y árboles redunda en mayor crecimiento
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Islas Canarias-Tenerife
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Umbráculos o casas de malla dominan el paisaje
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En el mundo se están cambiando los paradigmas
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En la Producción de plántulas
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Los Umbráculos en plantas C3 son comunes y antiguos (Tomate)
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Nuevas Tecnologías aplican el conocimiento generado por la fisiología vegetal
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Plátanos cultivados a orillas del mar en casas sombra
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Como se aplican estos conceptos
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Instalaciones sencillas.
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