LAS PLANTAS C4 LAS PLANTAS CAM

Transcripción

1 LAS PLANTAS C4 LAS PLANTAS CAM

2 PLANTAS TIPO C4 Se caracterizan por que en ellas el producto inmediato de la fijación del es una molécula de 4 carbonos, lo que da el nombre a este grupo. Se conocen 18 familias de monocotiledóneas y dicotiledóneas: Amaranthaceae, Aizoaceae, Chenopodiaceae, Compositeae, Cyperaceae, Euphorbiaceae, Gramineae, Nyctaginaceae, Portulacaceae, Zigophyllaceae.

3 PLANTAS TIPO C4 Son numerosas entre las gramíneas. Las más conocidas son los cereales originarios de países cálidos : maíz, sorgo, mijo y la caña de azúcar. Se caracterizan por su origen tropical (climas cálidos) y su amplia distribución en ambientes xerófitos. Se les denomina plantas con síndrome C4 porque presentan: - una morfología, - una fisiología y - una bioquímica que las diferencia de las plantas C3.

4 PLANTAS C4 DIFERENCIAS MORFOLÓGICAS A nivel de la estructura de las hojas: en las C3: anatomía clásica, los cloroplastos se localizan en mesófilo; en las C4: anatomía tipo KRANZ, caracterizada por la presencia de 2 coronas de células esclerenquimáticas concéntricas que rodean a los haces vasculares: células del mesófilo (externas) y células de la vaina vascular (internas).

5 DIFERENCIAS MORFOLOGICAS C3 C4 C3 C4

6 PLANTAS C4 DIFERENCIAS MORFOLÓGICAS Anatomía típica de las plantas C4.

7 PLANTAS C4 DIFERENCIAS MORFOLÓGICAS A nivel celular : Las células de las coronas son distintas: - Las células de la vaina vascular son cilíndricas, sin espacios de aire entre ellas; - Las células del mesófilo tienen un abundante contacto una con otra, y con espacios de aire entre sí, pero mucho más pequeños que los que se encuentran en el mesófilo lagunoso en las hojas de las C3.

8 PLANTAS C4 DIFERENCIAS MORFOLÓGICAS A nivel de los cloroplastos: dimorfismo de los cloroplastos. - los cloroplastos de la capa del mesófilo tienen gran cantidad de discos tilacoideos apilados en granas, lo cual les permite llevar a cabo la FL de la fotosíntesis; - los cloroplastos de la corona perivascular carecen de grana y presentan escasos tilacoides,.

9 PLANTAS C4 DIFERENCIAS FISIOLÓGICAS En las plantas C3, el proceso fotosintético completo se lleva a cabo en un mismo cloroplasto de una misma célula. En las plantas C4 las fases del procesos fotosintético se lleva a cabo en cloroplastos de células diferentes, los cloroplastos de las células del mesófilo de la fase luminosa, los cloroplastos de la vaina perivascular de la fase oscura.

10 PLANTAS C4 DIFERENCIAS BIOQUÍMICAS Las plantas C4, previo al Ciclo de Calvin, se lleva a cabo una ruta bioquímica: Ciclo de Hatch y Slack; la molécula aceptora del es de 3 átomos de C dando lugar a un compuesto de 4 carbonos lo que da el nombre al grupo.

11 Anatomía de la hoja CICLO C4 Haz Vascular Céls. de la Vaina Cels. del Mesófilo

12 PLANTAS C4 DIFERENCIAS BIOQUÍMICAS

13 PLANTAS C4 CÉLULAS DEL MESOFILO CÉLULAS DE LA VAINA C3 +Productos H A Z C1 + C3 C4 AMP + Ppi ATP CICLO DE CALVIN C4 C3+C1 V A S C U L A R

14 PLANTAS C4 CÉLULAS DEL MESÓFILO CELULAS DE LA VAINA NADPH+ H + fase lumínica OXALACETATO FOSFOENOL PIRUVATO AMP + PPi NADP + ATP MALATO Malato deshidrogenasa FEP carboxilasa Piruvato quinasa PIRUVATO CICLO DE HATCH Y SLACK Transporte Enzima málica MALATO PIRUVATO Transporte RUBISCO NADP + NADPH+ H + Ciclo de Calvin

15 DISTRIBUCIÓN DE LAS ENZIMAS CARBOXILANTES EN HOJAS C4 Enzima Actividad (µmolh -1 mg -1 clorofila) Mesófilo Vaina del haz PEP carboxilasa Rubisco

16 PLANTAS C4 Célula del Mesófilo Célula de la Vaina del Haz

17 PLANTAS C4 El OA se reduce a malato por acción de la NADP + malato deshidrogenasa o se convierte en aspartato por acción de la aspartato amino transferasa. Según factores como: la especie, la edad de las hojas, etc. MALATO ASPARTATO

18 PLANTAS C4 DIFERENCIAS BIOQUÍMICAS Esta separación de 2 fases de la fotosíntesis en sus compartimientos determina que en las plantas C4 la fotorrespiración sea prácticamente inexistente. Estas diferencias a nivel anatómico, fisiológico y bioquímico determinan: Que las plantas C4 presentan una mayor eficiencia fotosintética que las plantas C3.

19 PLANTAS C4 Por cada molécula de fijado en la ruta C4, una molécula de PEP debe de ser regenerada a expensas de 2 enlaces de alta energía, de los grupos fosfato del ATP. Por lo cual las plantas C4 requieren 5 ATP para fijar una molécula de, mientras que las plantas C3 requieren 3 ATP. Al aumentar la T, disminuye la afinidad de la RUBISCO por el y se alcanzará un punto alrededor de 28 a 30 o C donde la ganancia en eficiencia a partir de la eliminación de la fotorrespiración en plantas C4 será superior como para compensar este gasto.

20 FOTOSÍNTESIS METABOLISMO CAM

21 PLANTAS METABOLISMO ÁCIDO CRASULÁCEO (CAM) Son plantas que se desarrollan en zonas áridas. Tienen una alta economía del agua. Cierran sus estomas durante el día a fin de evitar la pérdida del agua, lo que ocasiona la no fijación del necesario para la fase oscura. Presentan una separación en el tiempo del mecanismo de fijación del con respecto a la fase luminosa. La fijación del se lleva a cabo durante las noche anterior, durante la cual se abren los estomas ya que existe menos riesgo de pérdida de agua por transpiración.

22 PLANTAS CAM Opuntia

23 PLANTAS METABOLISMO ÁCIDO CRASULÁCEO (CAM) No presentan diferencia anatómica a nivel del mesófilo pero sí presentan la bioquímica de las C4, pueden ser consideradas como intermediarios C3-C4. El es fijado por la PEP carboxilasa localizada en el citoplasma la cual da lugar al ácido málico. El ácido málico es almacenado en las vacuolas de las células vegetales provocando una disminución nocturna del valor de ph dentro de la vacuola de 6 a 4, este de la acidez es lo que le da el nombre de plantas tipo CAM.

24 PLANTAS CAM TriosaP LUZ Carbohidratos Ciclo de Calvin MALATO + Piruvato Ciclo de Krebs OSCURIDAD Ruptura de Carbohidratos OA (C4) MALATO PG PEP (C3) ESTOMA CERRADO ESTOMA ABIERTO (C1)

25 PLANTAS CAM ph 5.5 NOCHE NOCHE 5.0 ph [ ] / peso fresco MALATO

26 PLANTAS METABOLISMO ÁCIDO CRASULÁCEO (CAM) Al día siguiente, con los estomas cerrados sale el ácido málico del interior de la vacuola hacia el citosol donde se descarboxila dando el, es fijado en el Ciclo de Calvin. Al ser descarboxilado el ácido málico el ph de la vacuola durante el día. Al estar los estomas cerrados durante el día se evita la pérdida de agua por transpiración, así como la pérdida del hacia la atmósfera, lo que incrementa la concentración interna del permitiendo que la RUBISCO actúe como carboxilasa principalmente, y limitando la tasa de fotorrespiración.

27 Asimilación del atmosférico a través de los estomas: acidificación oscura OSCURIDAD (Noche) Descarboxilación del malato; almacenado y refijación del CO : 2 CO acidificación 2 diurna LUZ (Día) Células epidérmicas Los estomas abiertos permiten la entrada de y la pérdida de H 2 O Células epidérmicas Los estomas cerrados impiden la entrada de y la pérdida de H 2 O HCO 3 PEP carboxilasa Pi PEP Triosa Fosfato Oxalacetato NADH NAD * Malato Ácido Málico Malato Piruvato Ácido Málico Almidón Ciclo de Calvin Plastos Vacuola Plastos Almidón Vacuola Célula del mesófilo Célula del mesófilo

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