Ecuación general Respiración Aerobia

C6H12O62 C2H5OH +2

Etanol

Ecuación FermentaciónEcuación general de Fotosíntesis

Dra Mariana LagadariBiología 2016

La célula vegetal es la unidad básica, anatómica, fisiológica y de origen de un organismo vegetal.

Se caracteriza por poseer pared celular, plástidos y grandes vacuolas

Otras características propias de células vegetales

Electromicrografía de un corte de hoja

Vacuola•Almacenan agua, iones y nutrientes (sacarosa y aminoácidos) a través de proteínas de transporte en la membrana vacuolar •Forma parte del sistema de endomembranas.•La mayoría de las células vegetales contienen al menos una vacuola.•El numero y tamaño depende del tipo celular y la etapa del desarrollo.•En el lumen vacuolar hay una batería de enzimas degradativas que poseen un pH acido ya que también poseen funciones semejantes a un lisosoma de la célula animal.•Tonoplasto: membrana que delimita la vacuola central.

La concentración de solutos es mucho mayor en el interior vacuolar que en el citosol por lo que el agua tiende a entrar en ella.

Esto causa la expansión de la vacuola y la entrada de agua a la célula creando una presión hidrostática o turgencia.

Tonoplasto

La pared celular debe ser fuerte para resistir esta presión, que se encuentra balanceada por la resistencia mecánica de la celulosa.

Selectivamente permeablePermite incorporar ciertos iones Responsable de la turgencia celular Permite a las células incorporar y almacenar agua con muy poco gasto de energía.

Las nuevas célula son pequeñas en comparación a su tamaño final y para poder crecer sus paredes son inicialmente delgadas y semirrígidas.

Pared celularGruesa capa de estructura fibrilar

La pared celular vegetal tiene tres partes fundamentales:

Laminilla MediaPared primariaPared secundaria

Láminilla mediaEs la capa más externa y la primera que se forma después de la división celular. Puede ser compartida por las células adyacentes de un tejido.

Está integrada por pectinas y proteínas.

 

• Presente en todas las células vegetales.• Mide entre 100 y 200 nm de espesor • Situada por debajo de la lámina media hacia el interior de la célula.• Constituida, fundamentalmente, por largas fibras de celulosa cohesionadas por polisacáridos

(hemicelulosa y pectinas) y glucoproteínas• La pared primaria está adaptada al crecimiento celular.

División celular

Las células hijas se separan por la formación de una nueva pared celular en el interior de la célula que se divide: FRAGMOPLASTOEsta pared nace rodeada de membrana y es perpendicular y central al huso mitótico.

Su posición determina la localización de las dos células hijas y por tanto también la dirección de crecimiento de la

planta.

La pared primaria se crea en las células una vez que está terminando su división

Las microfibrillas de celulosa están atadas en una red a través de glicanos que forman p de H con las microfibrillas, brindando fuerza de tensión.

Esta red también involucra una matriz de pectina que brinda resistencia a la compresión y actúa de cemento entre céls adyacentes.

Lamela media

Pared primaria

Membrana Plasmática

Pectina

Microfibrilla de celulosa

Glicanos

La futura morfología de la célula depende de la orientación de las microfibrillas que se depositan en la

pared.

Microfibrillas: contribuyen a la direccionalidad de la expansión

Paredes primarias: en plantas superiores varían mucho en su composición y organización.

Todas “están diseñadas“ de manera de obtener:

fuerza de tracción dada por las largas fibras y resistencia a la compresión de la matriz de proteínas y polisacáridos en la cual se insertan las fibras.

Cuando se detiene el crecimiento y cuando la pared ya no se va a expandir mas, la pared primaria se conserva o se genera una pared secundaria rígida

Por engrosamiento de la pared primaria Por deposito de nuevas capas por debajo de las antiguasPared secundariacapas más internas por debajo de la pared primaria en algunos tipos especiales de células vegetales (tejidos de soporte o vasculares).

Pared secundari

a

Consta de una o varias capas fibrilares, semejantes en

composición a la pared primaria, aunque contienen celulosa en

mayor proporción y carecen de pectinas.

En estas capas fibrilares, las miofibrillas de celulosa se ordenan paralelamente dando lugar a varias capas con diferente ordenación.

• Función estructural o esquelética, contribuye al mantenimiento de la forma• Protección a las células subyacentes • Transporte de las fluidos dentro de la planta• Permite a las células vegetales vivir en el medio hipotónico de la planta

La pared celular de las células vegetales no es

continua, ya que presenta una serie de canales, plasmodesmos, que

permiten la comunicación e intercambio de líquidos con sustancias disueltas y otras

moléculas entre células adyacentes.

Estos canales se forman en la división celular, durante

la síntesis de la pared, y aparecen en todas las

células jóvenes

Permiten la circulación directa de las sustancias del citoplasma entre célula y célula comunicándolas,

atravesando las dos paredes adyacentes a través de perforaciones acopladas

La pared permite a las células vegetales vivir en el medio hipotónico de la planta, impidiendo que éstas se hinchen y lleguen a estallar.

Medio extracelular Hipotónico respecto al interior celular

Desequilibrio osmótico

Causa de que la célula desarrolle una presión

hidrostática interna o presión de turgencia

La presión de turgencia es vital para las plantas.

Es la principal fuerza impulsora de la expansión durante el crecimiento y proporciona la rigidez mecánica característica de los tejidos vegetales

vivos.

Plasmólisis: fenómeno típico de las células vegetales

El agua contenida en el interior del citoplasma, principalmente en la vacuola, pasa al medio externo por ósmosis cuando son expuestas a un medio hipertónico, no precisando consumo de energía.

el citoplasma se reduce,

quedando unido a la pared celular en

algunos puntos

Como saben las células de una planta en crecimiento en que dirección alargar?

Cada célula vegetal se encuentra encerrada dentro de la pared celular

Cómo hace la planta para elongarse ?

En una primera instancia la celula hace su pared levemente ácida.

Esta acidez activa enzimas que atacan la pared celular desde el interior, actuando sobre las uniones de la red de celulosa → la pared celular pierde rigidez

La pared celular es ahora capaz de estirarse.

Luego la célula, reduce la cantidad de agua de su interior creando una presion que permite a la célula elongarse (como al inflar un globo largo)

Como puede cada célula individual controlar la dirección en la que crece la planta?

Microfibrillas de celulosa se establecen en la superficie interior celular manera perpendicular al eje de elongación. Las microfibrillas entonces refuerzan la pared lateralmente de forma tal que la célula solo tiene una dirección en la cual expandirse cuando reduce el agua de su interior.

Aunque la presión de turgencia es uniforme en todas las direcciones, la debilidad de la pared celular provoca que cada célula se elongue en una dirección perpendicular a la orientación de las microfibrillas

La maquinaria enzimática que cataliza la síntesis de las microfibrillas se mueve gracias a los microtúbulos asociados al interior de la superficie celular.

Las microfibrillas son sintetizadas por proteínas integrales de membrana (celulosa sintasa), en la cara externa de la membrana plasmática.

Entonces, la orientación del microtúbulos determina el eje a lo largo del cual se depositan las microfibrillas y por ende la dirección del crecimiento

Microfibrillas de celulosa

Microtúbulo adherido a m.

plasmática

celulosa sintasa

Constituido por cadenas de β-glucosas.

Los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energía, ya que no cuentan con la celulasa,  enzima necesaria para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos, y no pueden digerirla.

Sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana porque facilita la digestión

Celulosa

Hay bacterias y hongos que viven libres y también son capaces de hidrolizar la celulosa. Tienen una gran importancia ecológica, pues reciclan materiales

celulósicos como papel, cartón y madera.

Microorganismos que poseen la celulasa (mas de

30 sp)

Adaptaciones del metabolismo

En el aparato digestivo de

los rumiantes 

Trichoderma viride (suelo)

La fotosíntesis tiene lugar en numerosas bacterias, algas y

en las hojas de todas las plantas verdes.

Específicamente en los cloroplastos.

Forman parte de los plástidos

Plástidos

Son organelas limitadas por membrana que se encuentran solo en células vegetales y algas

Poseen una doble membrana como las mitocondrias. La membrana interna presenta muchos pliegues.

Estos plástidos maduros se clasifican en:

•Leucoplastos•Cromoplastos•Cloroplastos

Aunque una semilla germine sin luz, tendrá “protoplastos” con un color verde-amarillento con

“protoclorofila”, que en presencia de luz adquirirá su pigmento verde formando un cloroplasto. Cuando

llega el otoño o una fruta madura, el cloroplasto se puede convertir en “protoplasto”.

• Leucoplastos

• Amiloplastos: almacenan almidón • Elaioplastos/Oleoplastos: almacenan grasas. • Proteinoplastos: almacenan y modifican

proteínas

Son pequeños e incoloros y se encuentran en las células privadas de luz, como tubérculos y raíces.

• Cromoplastos

Sintetizan y almacenan pigmentos fotosintéticos distintos a las clorofilas (Ej Carotenos)

Poseen clorofila, por lo que pueden realizar la fotosíntesis, proceso en el que se transforma la energía luminosa en energía química contenida en la molécula de ATP. Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos son orgánulos productores de energía.

• Cloroplastos

Estructura de los cloroplastosLos cloroplastos son polimorfos y de color verde debido a la presencia del pigmento clorofila. La forma es la de disco lenticular, aunque también los hay ovoides y esféricos. Suele haber entre 20 y 40 por célula.

una membrana externa muy permeable y una membrana interna casi impermeable. La m. interna posee una gran cantidad de permeasas, denominadas proteínas translocadoras.

Presentan una envoltura constituida por una doble membrana:

Por dentro de la membrana interna, se encuentra el estroma, que posee varios componentes:

entre las que destacan las que transforman el CO2 en

materia orgánica, y las que permiten la

transcripción, traducción y replicación de su ADN

ADN: circular y de doble hélice como el de las bacterias.

Inclusiones de granos de almidón y las inclusiones lipídicas.

Ribosomas 

Enzimas

Inmerso en el estroma hay numerosos sáculos aplastados, que reciben el nombre de tilacoides (o lamelas).

Estos contienen los pigmentos fotosintéticos en la denominada membrana tilacoidal, cuya cavidad interior recibe el nombre de lumen o espacio tilacoidal.

tilacoides de estroma en el estroma tilacoides de grana forma de disco y se apilan como montones de monedas

En las membranas de los tilacoides se ubican los sistemas enzimáticos encargados de captar la energía

luminosa, efectuar el transporte de electrones y formar ATP.

La vida en la tierra seria imposible sin la

Fotosíntesis

Porque?

La vida en el planeta Tierra se mantiene fundamentalmente por la energía proveniente del sol que es aprovechada a través de fotosíntesis que se realiza exclusivamente en los cloroplastos de las algas en el medio acuático y las plantas en el medio terrestre.

La vida se alimenta del sol

Porque cada átomo de O2 en el aire que respiramos fue parte de una molécula

de agua, liberado por fotosíntesis

El proceso de la fotosíntesis captura solo el 1% de la energía radiante que llega a la tierra.

Esta energía capturada es utilizada para impulsar toda la vida en la tierra.

Fotosíntesis

Proceso por el cual organismos capturan la energía del sol y la utilizan para construir moléculas de nutrientes ricas en energía química.

El proceso de fotosíntesis ocurre en 3 etapas

1. Captura de la energía del sol

2. Utilización de esta energía para “hacer” ATP y reducir el NADP

3. Uso del ATP y el NADPH para impulsar la síntesis de moléculas orgánicas a partir de CO2 del aire: Fijación del carbono

Las primeras dos etapas ocurren en presencia de luz: reacciones luminosas

La fijación del C que ocurre en el ciclo de Calvin puede ocurrir en ausencia de luz si la célula cuenta con ATP y NADPH

El proceso de fotosíntesis convierte materia inorgánica como CO2, H2O, nitratos, fosfatos y energía de fotones de luz en productos finales de carbohidratos.

Además se liberan moléculas de oxígeno a la atmósfera siendo fundamentales para la vida en la Tierra.

O2 es un subproducto de la Fotosíntesis.

Reacción general de la Fotosíntesis

6CO2 + 12 H2O + luz C6H12O6 + 6 H2O + 6O2

LUZ: Parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano

Algunas sustancias al absorber luz sufren cambios químicos

Obtienen una conformación estructural más adecuada para llevar a cabo una reacción o para romper algún enlace de su estructura (fotólisis)

Utilizan la energía que la luz les transfiere para alcanzar los niveles energéticos necesarios para reaccionar

El proceso de fotosíntesis está limitado por :

la intensidad de la luz,la concentración de materia (dióxido de carbono) la temperatura (calor).

A medida que aumentan estos factores, la fotosíntesis aumenta proporcionalmente hasta que es limitada por algún factor.

un pigmento fotosintético

Una molécula que absorbe luz en el rango visible y presenta un color es

Los pigmentos fotosintéticos son los únicos que tienen la capacidad de absorber la energía de la luz solar y hacerla disponible para el aparato fotosintético. La λ de la luz absorbida depende del pigmentoEn las plantas terrestres hay dos clases de pigmentos fotosintéticos: las clorofilas y los carotenoides.

Pigmentos fotosintéticos

Clorofila a es el principal pigmento fotosintético y el único capaz de convertir directamente energía lumínica en energía química.

Clorofila b actúa como pigmento accesorio o secundario. Puede absorber fotones que no puede absorber la clorofila a.

Carotenoides son también otros pigmentos accesorios que absorben energía de λ que no son eficientemente absorbidas por las clorofilas. Ej: β carotenos.

Cada molécula de pigmento dentro de un fotosistema es capaz de capturar

fotones -paquetes de energía-

Un fotónPaquete de energíaEs la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio

Longitud de onda de la luz solar que son absorbidas por los pigmentos

RojoVioleta-azulAbsorben

Entre 500-600 nm ningun pigmento absorbe luz y es reflejada por la

plata por lo que la vemos verde

La capacidad de las clorofilas y los carotenoides para absorber la luz del sol y utilizarla de manera efectiva está relacionada con su estructura molecular y su organización dentro de la célula.

Los pigmentos absorben la energía de los fotones a través de sus sistemas de enlaces dobles conjugados.

un anillo de porfirina que contiene magnesio y cuya función es absorber luz

En la membrana de los tilacoides se encuentran los pigmentos fotosintéticos

para capturar la energía de la luz.

Estos pigmentos se encuentran agrupados en Fotosistemas

Que es un Fotosistema (PS)?

Red o conjunto de moléculas de pigmentos fotosintéticos (clorofila a), pigmentos accesorios y proteínas asociadas sostenidas en una matriz proteica en la superficie de la membrana del tilacoide.

Los “fotosistemas” son sistemas que capturan fotones de luz.

Cada fotosistema tiene alrededor de 200 moléculas de clorofila y otros pigmentos, pero únicamente UNA molécula de clorofila “A” en cada fotosistema convierte los fotones de luz en energía química.

La fotosíntesis inicia cuando un fotón es capturado por un pigmento.

Se excitan los e- dentro de la molécula de clorofila en un fotosistema insertado en la membrana de los tilacoides.

Inicio de la fotosíntesis

Los fotosistema actúan como una gran antena conduciendo la energía capturada por varios moléculas

de pigmentos individuales.

Complejo antena

La energía de excitación resultante se transmite de una molécula de clorofila a otra hasta el

“centro de reacción”.

La energía llega a la molécula de clorofila denominada Centro de reacción que transfiere ahora la

energía en forme de e- excitados a una molécula aceptora, iniciando el

transporte de e-

Así, la excitación del fotón sale de los pigmentos fotosintéticos para convertirse en

energía química

La molécula de clorofila del centro de reacción se encuentra en contacto con una proteína de membrana a la que transfiere su energía en forma de e-

Esta proteína transferirá ese e- excitado a una serie de proteínas que ponen a trabajar esos e- para producir ATP and NADPH

Estos e- excitados son transportados a través de una serie de transportadores que se encuentran embebidas en la membrana del tilacoide.

Muchas de estas moléculas bombean H+ a través de la membrana generando un gradiente electroquímico.

Similar a lo que ocurre en la respiración celular….

Los H+ acumulados en el espacio intermembrana, vuelven a la matriz del tilacoide a través de complejos proteicos específicos que conducen la síntesis de ATPSintesis quimiosmótica

En las plantas existen 2 fotosistemas que trabajan en conjunto:

fotosistema I y el fotosistema II(P700 y P680)

PS I: el pico (la λ de luz absorbida mayoritariamente) de absorción esta el 700 nm → el pigmento del centro reactivo se llama p700.

PS II: el pigmento del centro reactivo se llama P680.

Los organismos unicelulares tienen únicamente el fotosistema II. El resto de las plantas usa el fotosistema I y el fotosistema II de forma simultánea.

Cada fotosistema está asociado con un aceptor y un donador de electrones.

Los dos fotosistemas actúan en serie, produciendo un flujo lineal de electrones desde el H2O hasta el NADP que se convierte en NADPH

Diagrama en Z

Diagrama en Z

Los electrones en un fotosistema participan de manera entrelazada en todo el sistema.

El PS II actúa primero

Cuando un e- de clorofila “a” P680 del Fotosistema II absorben 1 fotón de luz, aumenta su nivel de energía para dar un salto hacia el aceptor de electrones del fotosistema.

Los e- del PSII son completados por lo provenientes de la fotolisis del H2O

Un fotón de luz eyecta un e- del PSII. Este e-pasa a lo largo de una cadena de transporte de e- hacia el PSI. Cuando el PSI absorbe un fotón, un e- se eyecta y el hueco es llenado por e- proveniente de la cadena de transporte . El e- eyectado es utilizado en la producción de NADPH

El fotón interactúan con una molécula de agua presente en el interior del tilacoide, afectando sus enlaces químicos y descomponiéndolas en  H+ (que permanecen en el estroma), iones de oxígeno (que se unen entre sí para ser liberados a la atmósfera) y electrones libres.

Este proceso se llama fotólisis del agua

2H2O + 2 fotones     4H+ + O2 + 4e-

La molécula oxidada de clorofila P680 tomará 2 e-libres de la fotólisis del agua.

Cadena de transporte de e-

comenzando una reacción electroquímica de corriente

eléctrica basada en reducción-oxidación.

Estos 2 e- energizados dejan el PSII y son aceptados por la

plastoquinona (en membrana del tilacoide)

Desde el nivel energético más alto, e- “descenderá” hacia estados energéticos más bajos a través de la cadena transportadora de electrones en la que participan

plastoquinona (PQ), el complejo del citocromo b6f : bomba de protones plastocianina (PC)

Plastoquinona cederá sus e- a la bomba de protones, el complejo b6F que se encuentra embebida en la m. tilacoidalEste complejo, al recibir los e- bombea H+ al espacio tilacoidal

La m tilacoidal es impermeable a los H+ de manera tal que estos salen hacia el estroma solo a través de la ATP sintasa, con la consiguiente síntesis de ATP→ fotofosforilación

Cada tilacoide es un compartimento cerrado donde se concentran los H+ bombeados por b6f y los que provienen de la fotolisis del H2O.

Estroma

Interior deltilacoide

Fotofosforilación

Los fotones de luz también pueden interactuar con los e- de los pigmentos de clorofila en el fotosistema I (PSI) para ser absorbidos y llevar a los e- a niveles de energía inferior y ser transportados hacia otras moléculas aceptoras.

La molécula de clorofila P700 oxidada tomará los dos electrones provenientes de la cadena de transporte del PSII.

Es decir que el PSI aceptan los e- de la PC para completar el “hueco” dejado por estos e- que fueron excitados por fotón.

Los 2e- energizados se desplazarán a otras moléculas aceptoras: ferredoxina (fuera del tilacoide)

La federrodoxina reducida llevara los e- de alta energía hacia el aceptor final: NADP en el estroma para dar NADPH2 (Contribuyendo a crear el gradiente electroquímico)

NADP+ + 2e- + 2H+→ NADPH.

Nicotinamida Adenina Dinucleotido Fosfato: NADP

NADP REDUCTASA

El NADPH2 será desprendido hacia el estroma y sustituido por otra molécula de NADP+.

transfiere electrones entre la

molécula de clorofila PSI y el citocromo b6f del

PSII.

NADP reductasa

Contribuye también al gradiente de H+

La energía luminosa de la fotosíntesis consiste en la conversión de

ENERGÍA LUMINOSA  →  ENERGÍA QUÍMICA

La energía química queda contenida en moléculas de dos tipos:

      ATP     NADPH

Además: como subproducto de esta etapa, se obtiene:    O2 (oxígeno molecular)

Entonces, hasta aquí…

Los cloroplastos ponen ATP y NADPH a trabajar para construir moléculas a base de carbono, un proceso que esencialmente revierte la ruptura de estas moléculas en las mitocondrias.

En conjunto, los cloroplastos y las mitocondrias llevan a cabo un ciclo en el que la energía entra del sol y se elimina en forma de calor y trabajo.

Ahora que se han generado moléculas ATP y NADPH que contienen energía química almacenada, la siguiente fase de la fotosíntesis es la Fijación del Carbono y esta ocurre en el estroma de los cloroplastos.

La célula usa la energía y el poder reductor capturado de la luz para construir moléculas orgánicas a partir del CO2

Esta etapa puede ocurrir en oscuridad.

ATP proveniente de la fosforilación del PSII provee energía

NADPH proveniente del PSI es la fuente

de H+ y e- de alta energía

necesarios para realizar las

uniones entre atamos de C

En el estroma existen moléculas de H2O, CO2, ADN, ribosomas, gránulos, grasas, gránulos de almidón, y otras sustancias como la enzima RuBisCO (Ribulosa bisfosfato carboxilasa-oxigenasa).

Enzima clave para el Ciclo de Calvin

Ciclo de Calvin

En el ciclo de Calvin se integran y convierten moléculas de CO2 en moléculas orgánicas sencillas a partir de las cuales se formará el resto de los compuestos bioquímicos.

6CO2 + 12NADPH + 18 ATP → C6H12O6P + 12NADP+ 18ADP + 17 Pi

que representaría la formación de una molécula de azúcar-fosfato de 6 átomos de carbono a partir de 6 moléculas de CO2

Ciclo de CalvinBrevemente,

serie de reacciones donde el CO2 es fijado por la Rubisco para producir 2 moléculas de 3C de PGA (fosfoglicerato)

Durante el ciclo, con energía del ATP y H+ del NADPH y las moléculas carbonadas se producen glucosa (y otros azucare) y se regenera la ribulosa 1,5 bifosfato de 5C que es el punto de partida del ciclo.

Esta dividido en 3 fases

1- Fijación del CO2

2-Reducción fosfoglicerato →gliceraldehido3P ( PGA → G3P )

3-Regeneración de RuBP (ribulosa 1,5 bifosfato)

Metabolismo

PGA

G3P

1. Fijación del CO2

2.Reducción

3. Regeneración

de RuBP

Estroma del cloroplasto

El punto clave del Ciclo de Calvin: Fijación del CO2

El evento que hace posible la reducción del CO2 es su unión a la Ribulosa 1,5-bi fosfato (RuBP). Se genera una molécula inestable de 6 C que se rompe por medio de ATP y NADPH2 , para formar dos moléculas de fosfoglicerato (PGA) de 3C

RUBISCO

Fijación del Carbono

Las moléculas PGA se pueden acumular en el estroma dentro de los cloroplastos para formar almidón o pueden ser exportadas al citoplasma

de la célula vegetal para formar sacarosa y alimentar a los tejidos no-fotosintéticos.

Ε lumínica →ε química → moléculas orgánicas

Dado que ese PGA contiene 3 C. este proceso se llama Fotosíntesis C3

Cuando la concentración de CO2 de la hoja es baja en relación a la concentración de O2, la RuBisco puede utilizar el O2.

La fotorrespiración es un proceso por el cual se forman compuestos intermedios que al consumir ATP dan lugar a la producción de CO2 y H2O.

Cuando se produce la fotorrespiración, se hace menos eficiente la fotosíntesis de la planta.

PeroxisomasMitocondrias

Otra de las vías alternativas para la incorporación del CO2 se realiza en un grupo numeroso e importante de plantas como el maíz, sorgo y la caña de azúcar.

Estas plantas tienen una alta eficiencia en la captación de CO2 y requieren relativamente menos agua.

Como?

Separación física la captura del CO2 del ciclo de Clavin

CO2 de la atmósfera es incorporado a una molécula de 3C

fosfoenolpiruvato (PEP) ácido oxalacético (4C)

Fotosíntesis C4

se convierte

Esta reacción es catalizada por la PEP

carboxilasa y ocurre en las células del mesófilo

PEPcarboxilasa

Fotosíntesis C4

El ácido oxalacético se reduce a ácido málico, que pasa a

cloroplastos de otro sector de la planta, para producir CO2 y

ácido pirúvico.

Entonces el CO2 entra en el ciclo de Calvin.

El CO2 no esta disponible todo el tiempo para las células que fotosintetizan.

CO2 entra en la hoja por los estomas que se abren y se cierran según la intensidad de la luz y la cantidad de H2O disponible.

Los gases como el O2, el CO2  entran a la hoja

de forma regulada a través de estas

aberturas especiales que están en la cara

posterior de las hojas.

A través de los estomas la planta también pierde H2O en forma de vapor

En circunstancias de altas Tº y baja humedad, las plantas cierran sus estomas para limitar la pérdida de H2O → Pero esto también causa un menor ingreso de CO2

Las plantas C4 tienen como ventaja a la PEP carboxilasa, que en presencia de O2 fija el CO2 mas rápido.

Esto hace que la concentración de CO2 se mantenga baja en las células cercanas a la superficie de la hoja. Maximizando el gradiente de CO2 entra la planta y el medio exterior.

Cuando se abren los estomas, el CO2 difunde rápidamente

C4

Separación física

maiz, caña de azúcar, sorgo

Separación temporalPlantas de ambientes secos orquídeas, claveles del aire

Noche

Día

Célula del

mesófilo

Célula de la vaina

CAM Estrategias

Reducir pérdida de agua

Célula del

mesófilo

Fotosíntesis CAM o metabolismo ácido de las crasuláceas

Separación temporalLa fijación de CO2 ocurre de noche, los estomas están abiertos→ la pérdida de H2O por transpiración es mínima.

El CO2 reacciona con el PEP, forma ac. málico y se almacena en las vacuolas

Durante el día, las vacuolas liberan el acido málico que es descarboxilado y el CO2 así liberado entra al ciclo de Calvin.

La fotorrespiración resulta en una disminución del rendimiento de la de la fotosíntesis.

Las plantas C4 y CAM eluden este problema a través de modificaciones de la arquitectura de la hoja y química fotosintética que localmente aumenta las concentraciones de CO2.

Las plantas C4 aíslan la producción de CO2 espacialmente y las plantas CAM temporalmente.

Entonces….

Bibliografía

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