Factores que afectan a la fotosíntesis

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FACTORES QUE AFECTAN LA FOTOSINTESIS
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Factores que influyen en la fotosíntesis
 Luz
 Concentración de CO2 ambiental
 Temperatura
Factor limitante: factor que limita la fotosíntesis
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La luz y fotosíntesis en la hoja
Radiación neta:	1.3 kJs-1m-2
Flujos de energía: expresados en watts o joules
Densidad de flujo fotónico: expresada en moles
Tasa de flujo fotónico: (mol.m-2.s-1) para expresar el número de quanta que incide sobre la superficie de la hoja.
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Conversión de la energía solar en carbohidratos.
Del total de la energía incidente sólo el 5% se convierten en carbohidratos.
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Arquitectura y composición de la hoja
Radiación fotosintéticamente activa (PAR): 400-700 nm
PAR:	10-15% no es absorbida por los pigmentos fotosintéticos
Pérdidas:	reflexión
		transmisión
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Anatomía foliar
Expuesta al sol
Sombra 
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Distribución de la luz solar
En el dosel
Debajo del dosel
La mayor parte de la luz azul y roja es absorbida por el dosel
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Competencia por la luz solar
Las hojas que son sombreadas por otras tienen bajas tasas fotosintéticas.
Características de la hojas de sombra
Las hojas que crecen a bajas intensidades de luz cuando son expuestas a altas densidades de flujo fotónico se fotoinhiben.
Fotoinhibición  Disminución de la tasa fotosintética
			Número impares de electrones 
			transportados
			Disminución de la fotofosforilación
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Fotoinhibición dinámica: bajo un exceso de luz moderado
Fotoinhibición crónica: altos niveles de luz que dañan el sistema fotosintético
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Parches de luz, la luz solar viaja a través del follaje conforme el sol se mueve.
Respuesta fotosintética a la luz
La fijación de CO2 se incrementa conforme se incrementa la densidad de flujo fotónico.
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Punto de compensación lumínica: la radiación a la cual la cantidad de CO2 asimilado por fotosíntesis es igual a la cantidad de CO2 producido por la respiración.
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Las hojas pueden disipar grandes cantidades de calor
Pérdida de calor sensible: el aire que rodea las hojas remueve el calor de la superficie de las hojas si la temperatura de la hoja es mayor que la del aire.
Pérdida del calor por evaporación: la evaporación del agua requiere energía (25°C, 10.5 kJmol-1).
Relación Bowen
			 pérdida de calor sensible 
	 pérdida de calor por evaporación
Relación Bowen =
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Valores muy bajos de la relación Bowen en plantas bien regadas.
Valores negativos: cuando el enfriamiento de la hoja es menor que la temperatura del aire.
Valores altos: la hoja soporta altas temperaturas.
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Las plantas, hojas y células pueden adaptarse a la luz de su ambiente
Características de hojas de sombra
 Las hojas de sombra tiene más clorofila por centro de reacción.
 Disminuye la relación clorofila a/b.
 Las hojas son más delgadas y mayor área.
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 Menor concentración de proteínas solubles y RUBISCO.
 Menor tasa fotosintética, respiración punto de compensación lumínica.
 Relación de 3:1 de los fotosistemas II y I.
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IRGA: Infra red gas analyzer
Medidor de CO2 atmosférico y luxómetro
Fluorímetro 
CO2 y la Fotosíntesis en las Hojas
 El CO2 es un gas traza en la atmósfera su concentración es de alrededor de 0.037% (370 ppm)
 La presión parcial del CO2 a nivel del mar es de 3.5 x 10-5 Mpa (350 bar).
EL CO2 y el metano tienen las características de los vidrios del invernadero:
 Transmitir la luz visible que es absorbida por las plantas y otras superficies.
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 La energía absorbida por estas superficies es re-emitida como radiación de onda larga.
La radiación de onda largar no puede traspasar el vidro por lo que se produce un recalentamiento del ambiente.
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El suministro de CO2 dependen la difusión del CO2
Fase gaseosa:
 La difusión depende del gradiente de concentración de CO2 desde la superficie de la hoja hasta el cloroplasto.
 La cutícula es prácticamente impermeable al CO2 por lo que la principal entrada es por el poro estomático.
 El CO2 se difunde desde el poro estomático por la cavidad subestomatal hacia los espacios intercelulares de las células del mesófilo.
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Fase líquida:
 Pared celular de las células del mesófilo.
 Membrana celular
 Citosol
 Cloroplasto
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Cambios en la fotosíntesis como una función de las concentraciones de CO2 ambiental e intracelular en Tidestromia oblongifolia (C4) y Larrea divaricata (C3)
Punto de compensación de CO2: la concentración de CO2 a la cual la fijación de CO2 por fotosíntesis es igual a la concentración de CO2 perdida por la respiración.
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Tasa de transpiración: 
				moles de H2O transpiradas
				 moles de CO2 fijadas
Tasa de transpiracion = 
C3:		500
C4:		250
CAM:		50
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Mecanismos que afectan las respuestas fotosintéticas
Plantas C4:
 Necesitan menos RUBISCO para la fotosíntesis por lo que requieren menos nitrógeno para su crecimiento.
 El mecanismo que concentra el CO2 permite que se mantengan altas las tasas fotosintéticas a valores más bajos de concentración de CO2 intracelular.
 El uso del agua y del nitrógeno es más eficiente que en plantas C3.
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 Por otro lado hay un costo adicional de enegía: 2 ATP.
	
Plantas CAM:
 Estomas abiertos en la noche y cerrados durante el día.
 Ya que la temperatura del aire es menor durante la noche, por lo que hay un ahorro significativo de agua.
 Pueden sobrevivir prolongados periodos refijando el CO2 liberado por la respiración.
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Fotosíntesis, evaporación y conductancia estomática de Opuntia ficus-indica por un periodo de 24 horas.
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Temperatura
Concentraciones normales de CO2 atmosférico
Concentraciones que saturan la asimilación de CO2
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Bajas temperaturas
Las hojas afectadas por las heladas muestran:
Inhibición de la fotosíntesis
b) Inhibición de la traslocación de carbohidratos
Altas temperaturas
La inhibición de la fotosíntesis depende de la actividad de transportadores de electrones asociados a membranas y enzimas.
Enzimas: son menos estables al calor.
			RUBISCO
			NADP:Gliceraldehido 3P DH
			PEPcarboxilasa