La fijación de carbono

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La fijación de carbono

  1. 1. 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.
  2. 2. ATP
  3. 4. Fijación inicial del carbono
  4. 7. 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
  5. 8. Ciclo de las pentosas
  6. 9. Efecto de la temperatura sobre la solubilidad del CO2 y el O2 <ul><li>. </li></ul>
  7. 10. 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 +
  8. 12. Rubisco PEPcasa
  9. 14. 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
  10. 15. 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
  11. 16. Tipos metabólicos de plantas C4
  12. 17. Algunas características para recordar <ul><li>C3 requiere de 8 ATP por molécula de glucosa </li></ul><ul><li>C4 requiere 30 ATP por mol de glucosa pero no tienen fotorespiración </li></ul><ul><li>Variantes del metabolismo C4: </li></ul><ul><li>El ácido transportado puede ser Malato , aspartato o alanina . </li></ul><ul><li>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 </li></ul>
  13. 18. 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 *
  14. 19. Las plantas CAM acumulan ácidos durante la noche
  15. 21. 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
  16. 22. Que dice la literatura sobre las plantas CAM
  17. 23. Eficiencia fotosintética
  18. 24. ¿ Cuales son las ventajas y desventajas de los tipos metabólicos?
  19. 25. Algunos rasgos característicos
  20. 27. Características que permiten distinguir los tipos metabólicos
  21. 28. Factores externos
  22. 29. Factores internos
  23. 30. 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.
  24. 33. Observaciones en condiciones naturales
  25. 34. Ganancia neta de carbono en Aloe vera
  26. 35. 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?
  27. 36. La Edad del Tejido afecta la capacidad de acumulación de ácidos
  28. 38. Acumulación de pigmentos Protectores? Rhodoxantina HL - W LL-W 19.9 g 4.1 Zeaxantina 12 0.0
  29. 39. Eficiencia cuántica
  30. 41. Conclusiones de los estudios en zábila <ul><li>La alta intensidad de luz inhibe el proceso de fotosíntesis </li></ul><ul><li>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 </li></ul><ul><li>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 </li></ul><ul><li>Responde al riego pero se torna mas C3 y por lo tanto acumula menos metabolitos secundarios, mejor para del </li></ul>
  31. 42. Conclusiones de los estudios… <ul><li>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 </li></ul><ul><li>Es altamente compatible con otras especies compañeras como el Agave cocui y los árboles de zonas áridas </li></ul><ul><li>La planta tiene una baja demanda por el fósforo y el nitrógeno, debido a su carácter suculento </li></ul><ul><li>En suelos alcalinos Responde mejor a la fertilización orgánica que a la química </li></ul><ul><li>La sombra parcial disminuye la necesidad hídrica, por tanto la distancia de riego aumenta. </li></ul><ul><li>En caso de ser necesario el riego se puede aplicar cada 15 días en sombra y una vez por semana en sol </li></ul>
  32. 43. Ejemplos de <ul><li>Como podemos aplicar todo estos conocimientos para los sistemas de producción </li></ul>
  33. 44. Los árboles actúan como sombreros u o umbráculos, pero donde no hay arboles existen otras posibilidades
  34. 45. Sistemas Agroforestales propuestos fundamentados en investigación en árboles y plantas suculentas nativas
  35. 46. Sistemas con Aloe vera o Agave
  36. 47. La asociación con zábila y árboles redunda en mayor crecimiento
  37. 49. Islas Canarias-Tenerife
  38. 50. Umbráculos o casas de malla dominan el paisaje
  39. 51. En el mundo se están cambiando los paradigmas
  40. 52. En la Producción de plántulas
  41. 53. Los Umbráculos en plantas C3 son comunes y antiguos (Tomate)
  42. 54. Nuevas Tecnologías aplican el conocimiento generado por la fisiología vegetal
  43. 55. Plátanos cultivados a orillas del mar en casas sombra
  44. 56. Como se aplican estos conceptos
  45. 58. Instalaciones sencillas.

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