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La fijación de carbono
 

La fijación de carbono

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    La fijación de carbono La fijación de carbono Presentation Transcript

    • 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.
    • ATP
    •  
    • Fijación inicial del carbono
    •  
    •  
    • 12 Ácido 3-fosfoglicérico + 6 H 2 O 6 CO 2 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
    • Ciclo de las pentosas
    • Efecto de la temperatura sobre la solubilidad del CO2 y el O2
      • .
    • CLOROPLASTO PEROXISOMA MITOCONDRIA 2 Ribulosa 1,5-difosfato (5C) Glicerato (3C) 2 Glicolato (2C) 2 H 2 O ATP ADP 2O 2 Hidroxipiruvato (3C) Serina (3C) NADH 2 O 2 2 Glutamato Glicina (2C) Serina (3C) NAD + NADH H 4 -folato Metileno H 4 -folato Fotorrespiración o ciclo C2 3-fosfoclicerato (3C) + 2 2-fosfoglicolato (2C) 2 3-fosfoglicerato (3C) 2 Glicolato (2C) 2Pi Glicerato (3C) NAD + 2 Glioxilato (2C) 2 H 2 O 2  -cetoglutarato 2 Glicina (2C) CO 2 NH 3 + Glicina (2C) H 2 O +
    •  
    • Rubisco PEPcasa
    •  
    • Oxalacético Málico CLOROPLASTO NADPH NADP + Málico Pirúvico NADP * NADPH CO 2 Ciclo de Calvin CLOROP. MITOCONDRIA CLOROP. Aspártico Oxalacético Glutamato  cetoglutarato Aspártico Oxalacético Glutamato  cetoglutarato NADH NAD + Málico NADH NAD + Pirúvico Pirúvico Pirúvico CO 2 CO 2 CO 2 Pi PEP carboxilasa ATP AMP PEP CÉLULA LA VAINA DEL HAZ: CITOPLASMA CÉLULA DEL MESÓFILO: CITOPLASMA
    • Plantas C4 Célula de la vaina del haz Célula del mesófilo Espacio aéreo Oxalacetato AMP + PPi ATP + Pi PEP Piruvato Malato NADPH NADP + Malato Piruvato NADPH NADP + CO 2 PGA RuBP ALMIDÓN SACAROSA Ciclo de Calvin CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 PEP carboxilasa RuBisCO
    • Tipos metabólicos de plantas C4
    • 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 Panicum maximum es PEP carboxykinase
    • OSCURIDAD (Noche) LUZ (Día) Asimilación del CO 2 atmosférico a través de los estomas: acidificación oscura Descarboxilación del malato; almacenado y refijación del CO 2 : acidificación diurna Los estomas abiertos permiten la entrada de CO 2 y la pérdida de H 2 O Los estomas cerrados impiden la entrada de CO 2 y la pérdida de H 2 O Células epidérmicas Células epidérmicas Célula del mesófilo Célula del mesófilo Vacuola Vacuola Plastos Plastos HCO 3 – PEP Oxalacetato Pi PEP carboxilasa Almidón Triosa Fosfato NADH Ácido Málico Ácido Málico Malato Piruvato Almidón CO 2 Ciclo de Calvin __ CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 Malato NAD *
    • Las plantas CAM acumulan ácidos durante la noche
    •  
    • 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
    • Que dice la literatura sobre las plantas CAM
    • Eficiencia fotosintética
    • ¿ Cuales son las ventajas y desventajas de los tipos metabólicos?
    • Algunos rasgos característicos
    •  
    • Características que permiten distinguir los tipos metabólicos
    • Factores externos
    • Factores internos
    • Cinética de la Fijación de carbono en Aloe vera Figura Intercambio de CO 2 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 o C en el día y 25 o C en la noche y con una intensidad de Luz de 1200  mol fotones m2.s.
    •  
    •  
    • Observaciones en condiciones naturales
    • Ganancia neta de carbono en Aloe vera
    • Total CO 2 WUE (umol/m 2 .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?
    • La Edad del Tejido afecta la capacidad de acumulación de ácidos
    •  
    • Acumulación de pigmentos Protectores? Rhodoxantina HL - W LL-W 19.9 g 4.1 Zeaxantina 12 0.0
    • Eficiencia cuántica
    •  
    • 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
    • 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
    • Ejemplos de
      • Como podemos aplicar todo estos conocimientos para los sistemas de producción
    • Los árboles actúan como sombreros u o umbráculos, pero donde no hay arboles existen otras posibilidades
    • Sistemas Agroforestales propuestos fundamentados en investigación en árboles y plantas suculentas nativas
    • Sistemas con Aloe vera o Agave
    • La asociación con zábila y árboles redunda en mayor crecimiento
    •  
    • Islas Canarias-Tenerife
    • Umbráculos o casas de malla dominan el paisaje
    • En el mundo se están cambiando los paradigmas
    • En la Producción de plántulas
    • Los Umbráculos en plantas C3 son comunes y antiguos (Tomate)
    • Nuevas Tecnologías aplican el conocimiento generado por la fisiología vegetal
    • Plátanos cultivados a orillas del mar en casas sombra
    • Como se aplican estos conceptos
    •  
    • Instalaciones sencillas.
    •  
    •