Tema 8 - Adaptacions fotosintètiques de les plantes al seu entorn (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Pompeu Fabra (UPF)
Grado Biología Humana - 2º curso
Asignatura Fisiologia Vegetal
Año del apunte 2013
Páginas 5
Fecha de subida 10/04/2015
Descargas 1
Subido por

Vista previa del texto

Tema 8: Adaptacions fotosintètiques de les plantes al seu entorn.
Plantes C4: blat de moro (Zea mays), la canya de sucre, la melca (Sorghum vulgare),...
Plantes CAM: vainilla, pinya, plantes crasses (com els cactus) i ornamentals,...
Mecanisme fotosintètic C4 Viuen en llocs àrids amb una insolació i temperatura altes i pocs recursos d’aigua. El que han fet és dividir el tema de la foto-assimilació.
Tenen dos tipus de cells diferents: les externes i les internes. Els estomes estan molt de temps tancats a causa de les altes temperatures. El CO2 es fixa sobre el fosfoenol piruvat formant oxalacetat que queda acumulat en forma de malat o l’aspartat. Aquest malat/aspartat acumulat passa a un altre tips de cèl·lules on es donarà el cicle de Calvin.
La primera part doncs es dóna en les cell del mesòfil i la segona en les de la beina.
Estudi comparatiu de l’anatomia foliar C3 i C4.
C3: Els feixos conductors estan envoltats per les cèl·lules de la beina (no tenen cloroplasts i no participen en la fotosíntesi).
C4: No distingeixen entre els dos tipus de parènquima. Al voltant dels feixos conductors hi ha les cèl·lules de la beina, però aquestes si que tenen cloroplasts i participen en la fotosíntesi i tenen un tamany semblant a les cells del parènquima.
Les cells del mesòfil i de la beina estan connectades per plasmodesmes. Mentre que els cell hemofíliques tenen l’anatomia normal, les cells de la beina en els seus cloroplasts no tenen granes perquè no participaran en la fase de foto-absorció de la llum. Però si que tenen grans magatzems de midó.
Tipus de plantes C4: Les plantes C4 es classifiquen en funció de l’enzim responsable de donar el CO2 al cicle de Calvin.
- NADP malat enzim Quan el CO2 difon des de l’exterior a l’interior de la cell, el CO2 reacciona amb l’aigua del citosol per donar lloc a bicarbonat. Aquesta reacció està catalitzada per la anhidrasa carbònica. El bicarbonat reacciona amb el fosfoenolpiruvat i dóna lloc a l’oxalacetat per l’acció de la PEP carboxilasa.
L’oxalacetat es redueix això ja no succeeix en el citosol, sinó que es dóna a l’interior dels cloroplasts. L’enzim malat deshidrogenasa el transforma en malat i s’allibera NADP+. El malat dels plasmodesmes es desplaça fins les cells de la beina, on se li descarboxila un dels carbonis de la molècula, per l’acció de l’enzim malat, donant CO2 que entrarà en el cicle de Calvin i NADPH+H+. Per aquesta reacció es forma piruvat que regenera el fosfoenolpiruvat: el piruvat viatja des de la cell de la beina al mesòfil i per l’enzim piruvat P-diquinasa es regenera la molècula inicial. L’enzim necessita de dos molècules d’ATP per regenerar el fosfoenolpiruvat.
La primera molècula d’ATP es trenca donant dos fòsfors inorgànics i una molècula d’AMP cíclic, aquesta única per acció de l’adenilat quinasa pirofosfatasa agafarà una molècula segona molècula d’ATP i obtindrem 2ADP’s. A Partir dels dos fòsfors inorgànics i de les dos molècules de ADP regenerarem les dues molècules d’ATP.
Fent-ho d’aquesta manera, és a dir, fent la fotorespiració i el cicle de Calvin en dos compartiments diferents, protegim la rubisco de la difusió de l’O2. Així té una disposició continua de CO2 i el cicle de Calvin més eficient.
*Verd enzims del cloroplast; Blau enzims del citosol.
- NAD malat enzim L’oxalacetat, ja no entra en els cloroplasts, sinó que en el propi citosol es forma l’aspartat i és aquesta la molècula que es va acumulant. L’espartat es desplaçarà pels plasmodesmes fins la cell de la beina. Un cop a la beina, per l’acció d’una aminotransferasa es torna a produir oxalacetat que passa a malat i és aquest malat qui dona el CO2 a la rubisco, per ser utilitzat en el cicle de Calvin. Quan el malat es descarboxila per alliberar CO2 es forma el piruvat que finalment mitjançant la diquinasa (enzim cloroplasmàtic) ens donarà el fosfoenolpiruvat. No acaba d’estar clar si el piruvat passa a alanina, abans de donar fosfoenolpiruvat, per regenerar el donador del grup amino inicial: el glutamat.
-Fosfoenol piruvat carboxiquinasa Novament la molècula que s’acumula és l’aspartat. Va fins la cell de la beina i es torna oxalacetat i aquest és el que dona el CO2 al cicle de Calvin. En aquesta reacció l’oxalacetat dona directament el fosfoenol piruvat, però aquest no viatja directament a les cells del mesòfil, sinó que passa per una sèrie de compostos entremitjos, tot i que el procés no està clar.
RESUM: Balanç energètic del C4 Totes aquestes estratègies estan dirigides a una adaptació de les plantes al medi.
Les plantes C4 podríem pensar que metabòlicament són menys eficients, perquè ens implica dos molècules d’ATP més que les C3 en la fixació del CO2.
Tot i això, el còmput global de l’eficiència fotosintètica, veiem que dóna avantatge a les plantes C4 malgrat la despesa d’aquests 2ATP’s. Això passa, perquè en una planta C3, la despesa en fotorespiració es molt alta, però com que en les plantes C4 aquest procés no es dóna, aquesta gran despesa tampoc es donarà.
Avantatges de les plantes C4.
Adaptació al clima.
Èpoques de pluges: no cal que hi hagi un tancament estomàtic estricte, perquè l’ambient és humit. La planta no té risc de dessecar-se. Els estomes poden difondre fàcilment tant el CO2 com l’O2. La petita quantitat d’oxigen que entra, quan arriba a l’entorn de la rubisco, s’oxida i allibera CO2 que es aprofitat pel cicle de Calvin.
D’altra banda el CO2 que també difon pels estomes i es fixat en el fosfoenol piruvat per donar oxalacetat i després malat, el qual difondrà a les cèl·lules de la beina i es descarboxilarà donant una molècula de CO2 que també serà aprofitada en el cicle de Calvin. Mentre es dóna el cicle de Calvin la planta té metabòlicament i estructuralment noves molècules (es generen sucres) que li permeten créixer i fer noves estructures.
Èpoques de sequera: la situació canvia. Els estomes estan la major part del temps tancats. Així doncs, quan la temperatura és més baixa (durant la nit), la planta acumula malat per cedir-lo a l’entorn de la rubisco. En cas que hi hagi un tancament molt llarg, hi haurà poca quantitat de malat i de CO2. Aleshores la planta és capaç d’agafar el CO2 de la respiració mitocondrial i, a través de la rubisco, portar-lo al cicle de Calvin.
Plantes CAM Metabolisme àcid de les crassulàcies Viuen en condicions encara més extremes. En la fulla tot són cells del mesènquima i no hi ha una especialització de les cells de la beina. Tenen la fotosíntesi dividida temporalment, en dia i nit.
Nit: És quan disminueix la temperatura i, per tant, quan la planta pot fer l’intercanvi gasós a traves dels estomes sense tenir perill de dissecació. Es promou la captació i la fixació del CO2. Al final de les reaccions s’obté malat. El malat es acumulat en forma d’àcid màlic en el vacúol (mitjançant un transport actiu). El fosfoenolpiruvat ve per la glucòlisis del midó. Durant la nit: Acidificació de la fulla, per l’acumulació de l’àcid màlic.
Dia: La planta tanca els estomes. La pressió de l’àcid màlic acumulat durant la nit fa que aquest surti del vacúol per difusió. L’àcid es transforma en malat que donarà el CO2 al cicle de Calvin. El malat es transforma en piruvat el qual acabarà donant midó. Durant el dia s’acumula el midó.
Esquema comparatiu: *Les plantes C3 seran les que més transpiraran.
*Les úniques que quasi no tenen fotorespiració son les C4.
*Les C4 són les que acumulen més biomassa.
...