Medición de la Fotosíntesis y Factores que la afectan

...

La fotosíntesis involucra dos vías:

Las reacciones de la fase luminosa: son impulsadas por la energía de la luz. Esta vía metabólica convierte la energía luminosa en energía química en la forma de ATP y un trasportador de electrones reducido (NADPH + H+)

Las reacciones independientes de la luz: no usan la luz directamente, sino que utilizan ATP y NADPH y H+ (elaborados por las reacciones de la fase luminosa) y CO2 con lo cual se producen azucares. Tres formas diferentes de vías independientes de la luz reducen CO2; el ciclo de Calvin, la vía de la fotosíntesis C4, y el metabolismo acido de las crasuláceas. (Purves, D. 2009)

Ciclo de Calvin:

La vía metabólicas por la cual las plantas incorporan CO2, en hidratos de carbono, en el ciclo de Calvin, el CO2 y el agua del medio se combinan enzimáticamente con una molécula aceptora de cinco carbonos para generar dos moléculas de un intermediario de tres carbonos. Este intermediario (el 3-fosfoglicerato) es reducido a carbohidratos empleando el ATP y el NADPH generado fotoquimicamente. Este ciclo se completa con la regeneración del aceptor de cinco carbonos (ribulosa-1,5-bisfosfato, abreviado RuBP).

El ciclo de Calvin consta de tres etapas

- Carboxilacion del aceptor de CO2, ribulosa-1,5-bisfosfato, para formar dos moléculas de 3-fosfoglicerato, el primer intermediario estable del ciclo de Calvin.

- Reducción del 3-fosfoglicerato, forma gliceraldehido-3-fosfato, un carbohidrato.

- Regeneración del aceptor de CO2, ribulosa-1,5-bisfosfato, a partir del gliceraldehido-3-fosfato.

(Taiz, L Zeiger, E. 2006)

Las reacciones independientes de la luz suelen llamarse reacciones oscuras dad que no requieren en forma directa la energía solar. Sin embargo, tanto las reacciones dependientes como las independientes de la luz solar cesan en la oscuridad porque la síntesis de ATP y la reducción de NADP+ requieren luz. Las reacciones de ambas vías tienen lugar dentro de los cloroplastos, aunque residen en diferentes partes de este orgánulo. (Campos, P. 2002)

La intensidad de la fotosíntesis varia en función de determinados factores, lo que se traduce un mayor o menor numero de nutrientes elaborados. Los mas importantes son: luz, temperatura, dióxido de carbono y agua.

Luz: la intensidad fotosintética es directamente proporcional a la intensidad de la luz, hasta un límite, relacionado con la de la cantidad de clorofila en los cloroplastos. Este control es indirecto, ya que la función de la luz es activar el gen que codifica las enzimas responsables de la síntesis de la clorofila. A veces, pueden existir otros factores capaces de modificar este límite, como por ejemplo, una concentración baja de CO2 en el aire, o la temperatura. (Campos, P. 2002)

Temperatura: la intensidad de la fotosíntesis aumenta con la temperatura, hasta el límite que impone la actividad enzimática. Normalmente, una elevación de 10°C dobla la tasa de fotosíntesis, al igual que ocurre con multitud de reacciones químicas. Sin embargo, por encima de 40°C este proceso se reduce, e incluso puede llegar a detenerse, con consecuencia de la destrucción de las enzimas responsables de las distintas reacciones químicas. (Campos, P. 2002)

Agua: las plantas necesitan agua para realizar la fotosíntesis y si no disponen de la suficiente cantidad, o si existe algún problema que impida su captación, el proceso se detiene. También la necesita para mantenerse erguida y disolver moléculas.

En las plantas acuáticas, a veces puede ocurrir un hecho paradójico: que tenga deficiencia de agua. Esto sucede en las plantas con tallos pocos rígidos, que pueden inclinarse sobre la superficie del agua, lo que provoca el cierre de los estomas y, como consecuencia, la fotosíntesis se reduce. (Campos, P. 2002)

Dióxido de Carbono: una mayor concentración de CO2 aumenta el rendimiento fotosintético, hasta un límite. Trabajos recientes sobre fisiología han demostrado que el exceso de CO2 afecta a otras reacciones metabólicas, además de la fotosíntesis. (Campos, P. 2002)

El origen del dióxido de carbono en el agua proviene, por tanto, de la respiración de los organismos y de la oxidación de la materia orgánica. Las lluvias también arrastran consigo el CO2 atmosférico, incorporándolo en los ecosistemas acuáticos. El CO2 se disuelve rápidamente en el agua para formas acido carbónico; dependiendo de la actividad fotosintética, se formara a continuación bicarbonato y finalmente carbonato según la siguiente reacción química: [pic 1]

Fuente: Campos, P. 2002

El Dióxido de carbono juega un papel fundamental en el agua, el cual es el de realizar la acción buffer( amortiguación), que permite que no se presenten cambios bruscos de pH, lo que seria letal para muchos organismos. (Campos, P. 2002)

El sistema dióxido de carbono-alcalinidad-pH

La fotosíntesis y la reparación son dos fenómenos biológicos antagónicos, pero íntimamente relacionados, así cuando se realiza la fotosíntesis disminuya el CO2 libre y comienza a aparecer el bicarbonato y el carbonato. Durante la respiración se presenta el fenómeno contrario. Estos iones fomentan, en el primer caso, el cambio del pH del agua hacia el lado básico; y en el segundo, hacia el lado acido. La presencia de estos iones determina el concepto de alcalinidad, el cual se expresa como la cantidad de bicarbonatos y carbonatos presentes en el agua. (Campos, P. 2002)

Resultados

Prueba cualitativa:

- Antes: Tubo 1) patrón Tubo2) expuesto a la luz Tubo 3) en oscuridad

[pic 2]

2. Después: Tubo 1) patrón Tubo2) expuesto a la luz Tubo 3) en oscuridad

[pic 3]

Prueba cuantitativa: Medición de los micros moles de CO2 consumidos en la fotosíntesis por elodea sp.

Gotas de NaOH (4%)

ml de NaOH (4%)

Origen

(micromoles C)

Gotas de NaOH (4%)

ml de NaOH (4%)

Exposición