FITOTECNIA III

La hoja y la transformación de energía.

Ing. Agr. Francisco Peralta

LA HOJA

Las hojas son expansiones laterales de gran importancia funcional que se presentan en el tallo.

La hoja tiene unas funciones muy específicas, fotosíntesis y transpiración, para las cuales se encuentra muy especializada, tanto en su estructura como en su fisiología

Partes de la hoja

Las hojas pueden ser simples o compuestas. Cuando existe un solo limbo, la hoja es simple, cuando hay mas de uno es compuesta.

Cada limbo se llama foliolo y va unido a un eje central o raquis. El limbo de una hoja simple o los foliolos de una hoja compuesta varían de forma y tamaño. Hay hojas lanceoladas de anchura variable. Otras son cilíndricas y algo aplanadas

La apariencia y anatomía de las hojas, reflejan su capacidad para intercambio gaseoso y la absorción de radiación, procesos involucrados con su actividad fotosintética.

Para una máxima eficiencia en la absorción de radiación, la hoja necesita una superficie amplia y delgada y una orientación en ángulo recto respecto a la fuente de radiación.

FOTOSÍNTESIS

FOTOSÍNTESIS

Es un proceso anabólico que realizan algunos seres vivos. Es un proceso distintivo del reino vegetal.

Lo realizan los organismos que poseen células con algún pigmento fotosintético, con la finalidad de producir compuestos orgánicos (GLUCOSA) a partir de sustancias inorgánicas (agua y dióxido de carbono), en presencia de energía luminosa, liberando oxígeno.

ETAPAS DE LA FOTOSÍNTESIS

Etapa o fase luminosa: Captación de luz y conversión en energía.

La primer etapa se realiza en la membrana interna de los cloroplastos, propiamente de en las granas, ya que en ella se halla la clorofila.

Comienza cuando la luz incide en las moléculas de clorofila, las que al excitarse, emiten electrones, los que son captados por moléculas aceptoras de electrones (ATP).

QUE ES ATP ?

La molécula de clorofila, al perder electrones, los busca rápidamente en el medio para lograr estabilidad química.

Los encuentra en la molécula de agua, la cual se ioniza, produciéndose la ionización o fotólisis de la molécula de agua, es decir se divide en oxígeno e hidrógeno.

El oxígeno se libera a la atmósfera o es empleado por la célula para otros procesos, mientras que el hidrógeno es captado por un transportador el NADP (nicotinadenindifosfato), que se transforma en NADPH.

Etapa o Fase oscura: Toma y asimilación de elementos.

La energía luminosa es adsorbida y transformada en energía química.

Esta etapa se realiza en el estroma del cloroplasto. En este esta presente un compuesto de cinco átomos carbonos, la ribulosa 1,5 difosfato, la cual se combina, gracias al ATP , con:

• los hidrógenos y electrones que trae el NADPH de la primer etapa• y el de dióxido de carbono que proviene del exterior,

dando lugar a la formación un compuesto de seis átomos de carbono, que rápidamente se desdobla en dos compuestos de tres átomos de carbono, el 3-fosfoglicerato.

Estos compuestos de tres átomos de carbono darán lugar, por un lado al compuesto de cinco átomos de carbono, la ribulosa 1,5 difosfato y por otro a un compuesto de seis átomos de carbono, la glucosa (Fig. 1).

CICLO DEL CARBONO

El ciclo del carbono Son las transformaciones químicas de compuestos que contienen carbono en los intercambios entre biosfera, atmósfera, hidrosfera y litosfera.

Es un ciclo de gran importancia para la supervivencia de los seres vivos en nuestro planeta, debido a que de él depende la producción de materia orgánica que es el alimento básico y fundamental de todo ser vivo.

El carbono es un componente esencial para los vegetales y animales. Interviene en la fotosíntesis bajo la forma de CO2 (dióxido de carbono), tal como se encuentran en la atmósfera. Forma parte de compuestos como: la glucosa, carbohidrato fundamental para la realización de procesos como la respiración y la alimentación de los seres vivos, y del cual se derivan sucesivamente la mayoría de los demás alimentos.

La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos puedan asimilar, es la atmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en una concentración de más del 0,03% y cada año aproximadamente un 5% de estas reservas de CO2 se consumen en los procesos de fotosíntesis

El ciclo completo del carbono requiere que los descomponedores metabolicen los compuestos orgánicos de los organismos muertos y agreguen nuevas cantidades de CO2 al ambiente.  A todo lo anterior debe sumarse la enorme cantidad de CO2 que llega a la atmósfera como producto de la actividad volcánica, la erosión de las rocas carbonatadas y, sobre todo, la quema de combustibles fósiles por el hombre.

TIPOS DE CICLOS DEL CARBONO

Ciclo biológico:

Comprende los intercambios de carbono (CO2) entre los seres vivos y la atmósfera, es decir, la fotosíntesis, proceso mediante el cual el carbono queda retenido en las plantas y la respiración que lo devuelve a la atmósfera. Este ciclo es relativamente rápido, estimándose que la renovación del carbono atmosférico se produce cada 20 años

TIPOS DE CICLOS DEL CARBONO

Ciclo Biogeoquímico:

Regula la transferencia de carbono entre la hidrosfera, la atmósfera y la litosfera. El CO2 atmosférico se disuelve con facilidad en agua, formando ácido carbónico que constituyen las rocas. Estos iones disueltos en agua alcanzan el mar, son asimilados por los animales para formar sus tejidos, y tras su muerte se depositan en los sedimentos en forma de carbonatos.

El retorno a la atmósfera se produce en las erupciones volcánicas  Este último ciclo es de larga duración, al verse implicados los mecanismos geológicos. Además, hay ocasiones en las que la materia orgánica queda sepultada sin contacto con el oxígeno que la descomponga, produciéndose así la fermentación que lo transforma en carbón, petróleo y gas natural. Luego el proceso se hace de nuevo.

PLANTAS C3, C4 Y CAM

FOTOSÍNTESIS EN PLANTAS C3,C4 Y CAM

La abertura de los estomas para la fijación del CO2 en la fotosíntesis implica también una pérdida de agua, lo que puede ser un problema en ambientes áridos. Para solventarlo las plantas han desarrollado adaptaciones metabólicas y anatómicas que han permitido mejorar su eficiencia del uso del agua (EUA)

FOTOSÍNTESIS EN PLANTAS C3,C4 Y CAM

Plantas C3

Se llama así porque el bióxido de carbono primero se incorpora en un compuesto de carbono-3 y mantiene las estomas abiertas durante el día. Aquí la fotosíntesis se lleva a cabo a través de la hoja

Es el metabolismo de realiza en el mesófilo está diferenciado en esponjoso y en empalizada. Este tipo de planta fijan el CO2 realizando el ciclo de Calvin, catalizado por la enzima Rubisco.

Existe un proceso respiratorio no mitocondrial que consume O2 y produce CO2 estimulado por la luz, conocido como fotorrespiración.

PLANTAS C3

Cuando se produce la fotorrespiración, la resultante de dos carbonos compuestos se exporta desde el cloroplasto y son descompuestos; este proceso consume energía y hace menos eficiente la fotosíntesis de la planta.

Ejemplos de cultivos C3: Girasol, soja, arroz, café, mandioca,

FOTOSÍNTESIS EN PLANTAS C4

Como adaptación a ambientes más cálido y secos, surgen nuevos metabolismos. El CO2 llega a las células mesófilas, y se fija por la enzima fosfoenolpiruvato (PEP) que tiene más afinidad por el CO2 que la Rubisco. Este CO2 se convierte en malato y aspartato que pasarán a las células de la vaina, donde se transformarán en CO2 que sigue el ciclo de Calvin.

PLANTAS C4

A diferencia de rubisco, la PEP carboxilasa tiene poca o ninguna afinidad por el oxígeno, por lo que este proceso de dos etapas ayuda a minimizar la extensión de la fotorrespiración al aumentar las concentraciones de CO2 en las células de la vaina del haz, donde el ciclo de Calvin se lleva a cabo.

Ejemplos de plantas C4:

Maíz, Caña de azúcar, los géneros Pennisetum.

FOTOSÍNTESIS EN PLANTAS CAM

Las plantas CAM presentan una estrategia metabólica adaptada a ambientes extremadamente calurosos y secos.

Estas plantas carecen de una capa de células de empalizada bien definida

El metabolismo CAM difiere del C4 en que los procesos fotosintéticos muestran una separación temporal en vez de física. Constan de una fase en la que los estomas se abren durante la noche entrando CO2 y saliendo agua..

PLANTAS CAM

El CO2 será transformado en malato por la PEP. En la fase diurna, encontramos los estomas cerrados y la reserva de malato producida por la noche se transforma en CO2 que permite el inicio del ciclo de Calvin.

FIN…

Gracias…