2. GENERALIDADES
La acumulación de MS depende fundamentalmente de la
Cantidad de CARBOHIDRATOS
El crecimiento de las planta depende principalmente de la
cantidad de AZÚCAR DISPONIBLE
Síntesis de compuestos
orgánicos
Ecuación:
MS acumulada= MS fotosintetizada – MS respirada
Por lo tanto la acumulación de MS depende en gran proporción
del balance entre los procesos de la fotosíntesis y la
respiración.
4. IAF
Es la relación entre superficie foliar y la superficie del suelo
que ocupa la planta.
Es la proporción de hojas que cubren la proyección de ellas en
el suelo. Es un indicador útil de la capacidad fotosintética de
la comunidad vegetal.
Los valores varían de acuerdo a los cultivos, y el IAF óptimo
se lo llama CRÍTICO.
IAF crítico: es la superficie
foliar
necesaria
para
interceptar el 95% de la
radiación solar necesaria para
alcanzar un ICR max.
5. Así, un IAF=4 se expresa en relación 4:1 , es decir que una
hectárea de suelo habrían 4 hectáreas de hojas que lo
cubran.
Si los cultivos tienen un IAF crítico, se desarrollaran
adecuadamente, ya que con valores superiores al crítico
ocurrirá un autosombriamiento y con valores inferiores al
crítico no se utilizará la cantidad de luz necesaria; en los
dos casos el desarrollo del cultivo se verá afectado.
7. ACUMULACIÓN TÉRMICA
Las plantas no son capaces de
mantener su temperatura constante por
lo que los cambios de temperatura
ambiental
influyen
sobre
su
crecimiento y desarrollo.
Las
variaciones
de
temperatura
ambiental originan variaciones en la
temperatura de la planta.
Los diferentes procesos fisiológicos
tienen diferentes temperaturas óptimas
y también las especies diferentes,
tienen
diferentes
temperaturas
óptimas.
8. La temperatura óptima se da cuando los procesos fisiológicos se
realizan con la máxima eficiencia:
La temperatura cardinal es la temperatura por encima ó por debajo
de la cual un proceso fisiológico se para, volviendo a funcionar
cuando la temperatura está por encima de la mínima cardinal ó por
debajo de la máxima cardinal.
La temperatura crítica son las temperaturas por debajo ó por
encima de las cuales un proceso fisiológico sufre daños irreversibles
y la planta muere.
9. Cada especie tiene un rango ideal de temperatura en el cual se
obtiene la máxima FSN (fotosíntesis neta) conocido como producto
final deseado.
De acuerdo a la acumulación de 14°C la planta alcanza un día
fisiológico.
Las plantas alcanzan su máxima FSN a los 26°C es decir:
Se ha comprobado que por debajo de los 12°C la planta no realiza
actividad fisiológica (no hay FSN).
26°C – 14°C = 12°C
Por lo tanto, cada día que la planta acumula 14°C equivale a 1 día
fisiológico; pudiendo entonces en un día calendario dependiendode
las condiciones térmicas alcanzar más o menos de 1 día fisiológico.
Esto permite predecir épocas de cosecha considerando el producto
final deseado en función de los días fisiológicos y no calendarios.
Para esto es necesario conocer las temperaturas max y min.
11. LA FOTOSÍNTESIS
La Vida en nuestro
depende del Sol
planeta
Proceso donde las plantas
capturan energía solar y la
convier ten en energía química
contenida en las moléculas de
carbohidratos,
lípidos
y
proteínas
Del
proceso
fotosintético
proviene
toda
la
materia
orgánica,
además
del
O2
atmosférico
12. ¿QUÉ ES LA LUZ?
La luz es una radiación que se propaga en todas
direcciones y siempre en línea recta en forma de ondas
electromagnéticas.
La línea amarilla muestra el tiempo que tarda la
luz en recorrer el espacio entre la Tierra y la Luna,
alrededor de 1,29 segundos.
13. CONDICIONES NECESARIAS PARA
LA FOTOSÍNTESIS
La mayoría de los autótrofos
fabrican su propio alimento
utilizando la energía luminosa.
La energía de luz se convier te
en la energía química que se
almacena en la glucosa.
El proceso mediante el cual los
autótrofos fabrican su propio
alimento se llama fotosíntesis.
La mayoría de los seres vivos
dependen
directa
o
indirectamente de la luz para
conseguir su alimento
14. La fotosíntesis es un proceso complejo.
La reacción general se puede resumir de esta manera:
La luz solar es la fuente de energía que atrapa la clorofila,
un pigmento verde en las células que los autótrofos utilizan
para la fotosíntesis.
El bióxido de carbono y el agua son las materias primas.
Las enzimas y las coenzimas controlan la síntesis de
glucosa, a partir del bióxido de carbono y el agua.
16. LA LUZ Y LOS PIGMENTOS
La luz es una forma de energía
radiante.
La energía radiante es energía
que se propaga en ondas.
Hay varias formas de energía
radiante: ondas de radio, ondas
infrarrojas, ondas ultravioletas, y
los rayos X.
Para sintetizar alimento, se usan
únicamente las ondas de luz.
Cuando la luz choca con la
materia, parte de la energía
de la luz se absorbe y se
convier te en otras formas de
energía.
Cuando el sol choca en una
célula con moléculas de
clorofila, ésta absorbe par te
de la energía de la luz
convir tiéndola
en
energía
química que se almacena en
las moléculas de glucosa que
se producen.
17. Los colores perceptibles
espectro visible de la luz.
por el
ojo humano constituyen
el
Los colores del espectro que la clorofila absorbe mejor son el
violeta, el azul y el rojo.
La clorofila es verde porque refleja la mayor par te de la luz verde
que incide sobre ella. Así que la luz verde no es tan impor tante
para la clorofila como lo es la luz de otros colores.
18. Luz
Luz reflejada
Luz absorbida
Luz transmitida
La Clorofila absorbe todas las longitudes de onda
de luz visible excepto el verde, el cual es reflejado,
de ahí la coloración verde de las hojas y otras
estructuras
19. Hay varias clases de clorofila,
que generalmente se designan
como a, b, c y d.
Todas
las
moléculas
de
clorofilas contienen magnesio
(Mg).
Algunos organismos autótrofos
poseen
unos
pigmentos
llamados
carotenoides
que
pueden ser de color anaranjado,
amarillo o rojo.
El color verde de la clorofila
enmascara estos pigmentos, sin
embargo se pueden ver durante
el otroño cuando disminuye la
cantidad de clorofila.
21. ESTRUCTURA DEL CLOROPLASTO
Membrana del Tilacoides
Pigmento fotosintéticos
(oxidar el agua y formar ATP y NADPH),
Lumen del
tilacoide
Espacio
Intermembrana
Granum
(pila de
tilacoides)
Control el transito de
moléculas (dentro y
fuera)
Las enzimas convierten el
CO2 en carbohidratos,
especialmente almidón.
22. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis ocurre en dos etapas:
1.La que depende de la luz: se llaman
reacciones dependientes de luz.
Estas reacciones ocurren en las
granas de los cloroplastos.
2.La que no depende de la luz: se
llaman reacciones de oscuridad, en
donde
los
productos
de
las
reacciones de luz son utilizados para
formar enlaces covalentes carbonocarbono (C-C), de los carbohidratos.
23. DESCRIPCIÓN DE LAS REACCIONES
DEPENDIENTES DE LUZ
1. La clorofila y otros pigmentos presentes
en las granas del cloroplasto absorben la
energía solar.
2. La luz aumenta la energía de cier tos
electrones en las moléculas de los
pigmentos activándolos, llevándolos a un
nivel de energía más alto.
3. Los electrones regresan a un nivel de
energía más bajo al pasar por una
cadena de transpor te de electrones.
4. A medida que los pigmentos llegan
a
un nivel de energía más bajo,
liberan
energía
utilizable
(ATP)
en
los
cloroplastos .
5. El agua se descompone, se
libera
oxígeno (O2) y se sintetizan ATP y
NADPH.
24. LAS REACCIONES DE OSCURIDAD
No significa que se lleven a cabo de noche. Solo que no necesitan
luz para que ocurran.
En las reacciones de oscuridad que ocurren en el estroma de los
cloroplastos se usa bióxido de carbono y se forma glucosa.
Las reacciones de oscuridad encierran una serie de reacciones
llamadas ciclo de Calvin-Benson o fase de fijación del CO2 de la
fotosíntesis.
El ATP y el NADPH de los tilacoides,
producidos en las reacciones dependientes
de luz, son usados para transformar el CO2
es en carbohidratos.
Posee tres fases:
1.
Fijación del CO2
2.
Reducción del carbono
3.
Regeneración de la Ribulosa bifosfato
25. FOTORESPIRACIÓN
Proceso
respiratorio
no
mitocondrial que consume O2 y
produce CO2 en presencia de luz.
Involucradas
cloroplastos,
3
organelas:
peroxisoma
y
mitocondria.
Se incrementa en la medida que
la
concentración
aumenta.
de
oxigeno
26. La absorción de carbono vía fotosíntesis y la pérdida de carbono a
través de la respiración es un proceso opuesto en los tejidos
vegetales que contienen clorofila.
El crecimiento se logra cuando la ganancia de carbono excede a
las pérdidas. Esto ocurre cuando la concentración de CO2 esta por
arriba del punto de compensación de CO2.
La fotorrespiración ocurre cuando la tasa repiratoria de tejido
verde se presenta en una tasa más alta en la presencia de luz en
comparación a la que se alcanza en oscuridad. Este proceso se
suma al proceso respiratorio oscuro normal en los tejidos vegetales.
La fotorrespiración no es estrictamente un proceso respiratorio,
debido a que no hay una ganancia neta de energía; sino una
forma oxidativa de fotosíntesis (30-50% de C puede perderse).
28. LA RESPIRACIÓN
La respiración celular consiste
de una serie de procesos por
los cuales los carbohidratos y
otras moléculas orgánicas son
oxidadas, con la finalidad de
obtener
durante
energía
la
(almacenada
fotosíntesis)
y
esqueletos de carbono, para ser
usados
en
el
crecimiento
mantenimiento de la célula.
y
29. Respiración es el término usado para representar una serie
de reaciones de oxidación-reducción donde varios substratos
(especialmente glucosa) dentro de las células son oxidados
hasta dióxido de carbono.
La respiración es más compleja que la ecuación general de
arriba. Incluye los siguientes procesos:
Glicolisis
Acidos Tricarboxilicos/ácido cítrico/ciclo de Kreb’s
Sistema de transporte de electrones
Pentosas fosfato
30. RESPIRACIÓN EN LAS PLANTAS
Dos mecanismos:
1. Respiración celular: Producción de C02 por catabolismo
de la glucosa. Puede ser Aeróbica o Anaeróbica
2. Fotorrespiración: Producción de C02 en
luz: Ruta del glicolato.
presencia de
SUSTRATOS RESPIRATORIOS
Glucosa (azúcares), lípidos, ácidos orgánicos, y en menor
proporción proteínas.
Dependiendo de la especie, órgano y del estado de
desarrollo.
31. ETAPAS DE LA RESPIRACION
Aeró
bica
1. DEGRADACIÓN DEL
ALMIDON Y LA
SACAROSA
2. GLUCOLISIS
3.
Respiración Anaeróbica
4
32. GLUCÓLISIS
Ocurre en el interior del fluido citoplasmático o citosol, fuera de
organelos.
Moléculas
con
energía
* No se utiliza oxigeno, ni se libera CO2 .
FUNCIONES
Se sintetizan los sustratos del ciclo de Krebs
Producción de energía metabólica (2 a 3 moléculas netas de ATP)
Provee sustratos precur sores para la síntesis de otros compuestos:
• Componentes de la pared celular
(celulosa, polímeros)
• Grasas, aceites y fosfolípidos
• Aminoácidos para la formación de proteínas
Se i
mol
carb
los
mol
tres
33. RESPIRACIÓN ANAEROBICA
(FERMENTACIÓN)
Se presenta bajo condiciones de anaerobiosis
Es menos eficiente en la producción de energía
Se acumulan compuestos que pueden llegar a ser tóxicos a la
planta.
35. RESPIRACIÓN
CELULAR
Incluye los procesos de
Utiliza como combustible
Proteínas
Lípidos
Glucosa
ENERGÍA
QUÍMICA
Liberación
Consumo
Producción
O2
CO2
H2O
Obtenido
por
Se oxida y libera
Oxidación
Eliminado
por
Necesario
para
EL SISTEMA
RESPIRATORIO
El
Organismo
36. CICLO DE KREBS
Se da en condiciones de aerobiosis
A medida que el ácido pirúvico se forma al final de la glucólisis
difunde desde el citoplasma hacia las mitocondrias.
El ácido piruvico
Acetil CoA (paso previo).
Formaciones
posteriores
descarboxilativos.
de
ácidos
orgánicos.
Procesos
FUNCIONES
Producción de donadores de electrones (NADH)
Producción de energía metabólica (ATP)
Se libera CO2
A par tir del ciclo de Krebs se originan sustancias intermediarias en
la biosíntesis de otros compuestos esenciales en el desarrollo de la
planta (p rec ur sores de la clorofila, c itocromos, f itoc romo, aminoá cidos
para la formación de proteínas , ácidos nucleicos, alcaloid es, hormonas)
37. TRANSPORTE DE ELECTRONES Y SÍNTESIS
DEL ATP
Se da en condiciones de aerobiosis (O2 aceptor final)
Ocurre en la membrana interna mitocondrial
Reacciones de oxidoreducción para formar ATP.
Se forma agua como producto final
38. LA RESPIRACIÓN Y LA FOTOSÍNTESIS
Durante la respiración
toma oxígeno del aire.
se
La célula usa oxígeno y forma
dióxido de carbono.
Las respiración libera energía
de los alimentos para llevar a
cabo las actividades vitales.
Por medio del proceso de la
fotosíntesis,
las
plantas
verdes toman el bióxido de
carbono de la atmósfera y
producen oxígeno.
La fotosíntesis provee energía a
los seres vivientes al cambiar
energía de luz en energía
química.
La respiración provee un medio
de obtener
de la glucosa la
energía
que
necesitan
el
organismo.
40. PLANTAS C3
Las plantas C3 denominadas así porque la enzima responsable de
captar CO2 (dióxido de carbono) en las hojas, posee 3 carbonos en su
estructura , abren los estomas cuando las luz actúa en ellas, es decir
cuando amanece. Una vez que se abren las estructuras, se produce el
intercambio gaseoso: ingresa CO2 con el que la planta produce hidratos
de carbono, azucares = energía, para todos sus procesos metabólicos y
egresa, en forma de vapor, el agua con el que la planta acaba de
transpor tar desde el sustrato los nutrientes necesarios para formar,
hojas, raíces y flores.
Es por ello impor tante, que esas plantas estén siempre con suficiente
luz para que los estomas de las hojas siempre estén abier tos y posean
suficiente agua en el sustrato durante el día para transpirarlo y no
consumir el de sus tejidos porque origina el marchitamiento de la
planta.
Los estomas se abren durante el día. Aquí ocurre el intercambio
gaseoso mecánico, sale el oxigeno y entra el dióxido de carbono.
41. Se denominan plantas C3 a las que solamente disponen de
ese ciclo básico ósea fijan carbono atraves de un ciclo
fotosintético que involucra todo que contienen 3 átomos de
carbono.
85% de las plantas superiores son C3 (arbóreas casi todas).
Desarrollan bien en climas templados, estas especies ocupan
con frecuencia hábitat sombreado, frío o muy húmedo, donde
la eficiencia del proceso fotosintético aumenta al disminuir la
temperatura.
La ruta metabólica C3 se encuentra en los organismos
fotosintéticos como las cianobacterias, algas verdes y en la
mayoría
de
las
plantas
vasculares.
Tienen una perdida de agua real, se foto saturan con 1/5 de
la luz solar.
Ejemplos: Triticum
(trigo), Avena, Hordeum
Bromus (cebadilla), pertenecen al grupo C3.
(cebada),
42. PLANTAS C4
Las plantas C4 son en su mayoría hierbas tropicales.
La vía de 4 carbonos, vía C4 o ruta C4, también denominada vía de
Hatch-Slack en honor a sus descubridores, es una serie de reacciones
bioquímicas de fijación del carbono proveniente del CO2 atmosférico .
Las Plantas C4 son plantas van creciendo en condiciones de alta
temperatura y luminosidad y con humedad suficiente. Tienen mayor
eficiencia fotosintética en condiciones de humedad o sequía moderada
y elevada temperatura . Suelen abundar en hábitats que poseen estas
características .
Las plantas C4
dominan los climas cálidos tropicales y ahora
representan el 20 por ciento de la vegetación que cubre nuestro
planeta.
Los científicos han atribuido el auge de las plantas C4 principalmente a
las concentraciones ambientales decrecientes de dióxido de carbono
(CO2).
Sin embargo, las plantas C4 han estado estrechamente vinculadas a
temperaturas cálidas.
De hecho, cuando se examina la población vegetal del mundo en un
mapa, las plantas C4 están a lo largo del gradiente tropical, mientras
que las plantas C3 ocupan el extremo frío del gradiente de temperatura .
.
43. Las plantas que usan esta vía para la fijación del carbono se
denominan plantas C4; entre ellas, se pueden mencionar el
maíz, la caña de azúcar, la invasora Cynodon dactylon (grama),
el sorgo y el amaranto.
44. PLANTAS CAM
No son como las demás plantas debido a que suelen ser
plantas de ambientes desérticos y áridos sometidos a estrés
hídrico y elevada iluminación, han diseñado una estrategia
fisiológica curiosa, de forma que al contrario que las plantas
convencionales (abren los Estomas de día y los cierran por la
noche), éstas abren sus estomas por la noche y los cierran de
día.
45. La absorción de CO2 y la expulsión de O2 en la mayoría de
las plantas se produce durante el día, excepto en las plantas
crasas que se produce durante la noche y se llama
metabolismo C.A .M Con los estomas abiertos, estas plantas
fijan CO2 durante la noche, acumulando grandes cantidades
de ácidos orgánicos di y tricarboxilicos, principalmente ácido
málico.
46. El cierre de estomas por el día impide la pérdida excesiva
de agua (por transpiración ) de estas plantas que
sobreviven en ambientes áridos con limitación de agua.
Durante la noche, la humedad relativa del ambiente es
mayor, y la temperatura desciende considerablemente,
reduciendo la transpiración y por tanto pérdida de agua.
El CO2 producido a
partir del ácido málico,
se fija en el ciclo de
Calvin en la luz con los
estomas cerrados.
47. CARACTERÍSTICAS DE ALGUNAS ESPECIES
CULTIVADAS
Plantas C3
•Se adaptan a ambientes fríos, con alta
Humedad Relativa.
•Se adaptan mejor a ambientes poco
iluminados
•Requieren alto contenido de CO2 en la
atmosfera
•No toleran la sequia
•Toleran mejor las heladas
Plantas C4
•Se adaptan a ambientes calientes con
Humedad Relativa baja
•Se adaptan mejor a ambientes muy
iluminados
•Requieren bajo contenido de CO2 en la
atmosfera
•Tolerantes a la sequia
•No toleran las heladas
48. CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS DE DOS
GRUPOS DE ESPECIES CULTIVADAS
CARACTRISTICAS
C3
C4
Presente
Ausente
Apertura de estomas
Grande
Pequeña
Saturación de luz (W/m2)
50 - 150
500 o más
Temperatura óptima (Grados cent)
15 - 20
30 - 47
Punto compensación de CO2, ppm
30 - 70
1 - 10
Producción MS (t/ha/año)
22 ± 3,3
38 ± 16,9
Tasa de transpiración g H2O/g MS
450 - 950
250 - 350
Foto respiración
48
50. TRANSPIRACIÓN
En l a planta se produce la absorci ón d e grandes cantidades d e agua, e s la
sustancia más abundante en los tejidos vegetales.
Sin embargo l as par tes aéreas de las plantas presentan una mala economí a
del agua : del total de agua que absorben a nivel de la raíz (100% ) retienen
una pequeña porci ón a ser empl eada principalmente en Los procesos
metabólicos (fotosí ntesi s) (1 a 2% ) y pi erden en forma de vapor por la
transpiración entre el 98 a 99% del total.
C a s i to d a e l a g u a s e p i e r d e
p o r l o s e s tom a s c u a n d o
e s to s a b r e n p a r a c a p t a r
CO2
Se ha estimado que una planta de maíz debe transpirar:
600 Kg de agua para producir 1 Kg de granos de maíz seco
225 Kg de agua para producir 1 K g d e bi omasa vegetal (hojas, tall os
y raíces)
51. El potencial hídrico de la planta, es decir, LA
DISPONIBILIDAD DE AGUA , está determinado
por la humedad del suelo (absorción,
suministro de agua) y por la transpiración
(pérdida de agua).
La transpiración que realizan
los
vegetales
es
cuantitativamente
importante en el ciclo del
agua. El agua de lluvia vuelve
a la atmósfera a través de la
evaporación del suelo y de la
transpiración de las plantas,
principalmente.
De
estos
mecanismos, el segundo es
tres veces mayor que el
primero.
53. Las vías de transpiración de las plantas son
1. Transpiración estomática: por los estomas; es una vía
controlable por la planta y cuantitativamente representa
alrededor del 90% del total de agua perdida.
2. Transpiración lenticelar: por las lenticelas.
3. Transpiración cuticular: por la cutícula.
No son controladas
por la planta
10% restante
54. TRANSPIRACIÓN ESTOMÁTICA
Se denomina estoma a la unidad conformada por un poro y las
dos células oclusivas que lo rodean.
Los estomas de las dicotiledoneas tienen forma de riñón y los
de las monocotiledóneas, particularmente en las Gramíneas
(pastos), tienen forma de una pesa.
Los estomas se cierran cuando hay un déficit apreciable de
agua en la planta y constituyen la vía más importante para el
intercambio gaseoso entre el mesófilo y la atmósfera
55. La principal función de los estomas es
permitir la entrada de CO2 para la
fotosíntesis, al mismo tiempo que se
permite la salida de agua.
Los estomas son sensibles a los cambios
ambientales, lo que estimula la aper tura
o cierre estomático.
Las plantas tienen una gran cantidad de
estomas, se han contado hasta 500
estomas/mm2.
La
transpiración
presenta
una
periodicidad diurna relacionada con las
condiciones meteorológicas . En general
es baja durante la noche, aumenta con
rapidez después del amanecer hasta un
máximo al final de la mañana o
principios de la tarde y luego disminuye
gradualmente hasta la noche
HO
2
56. PROCESO
El mecanismo de aper tura y cierre del poro estomático, responde a
variaciones de cier tos factores ambientales e internos, en par ticular
la luz, la concentración de CO2, el potencial agua de la hoja y la
temperatura.
Los estomas deben abrirse para que la fotosíntesis
ocurra.
Riesgo
de
perder
mucha
agua
por
transpiración. Los estomas se abren cuando iones
potasio (K+) entran a la celulas oclusivas, esto crea
presión hidostática.
Los estomas se cierran cuando las células oclusivas se
vuelven flácidas por la pérdida de agua y presión
interna. Esto ocurre debido a que los iones potasio
(K+) salen de las células oclusivas y son seguidos por
el agua, disminuyendo entonces la presión en estas
células.
agua
