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ESTRUCTURA FOLIAR EN VEGETALES C3, C4 Y CAM
Ángeles Fragoso Christian. &Morales Molina Ana Karen
UNIVERSIDAD DE CIENCIAS Y ARTES DE CHIAPAS
LABORATORIO DE BIOLOGÍA
INTRODUCCIÓN
Al estudiar el intercambio neto de CO2 en plantas superiores pueden diferenciarse tres tipos básicos de comportamientos. Dos grupos de plantas cuyo
incremento diario en materia orgánica se debe exclusivamente a la fijación diurna de CO2 y un tercer grupo que presenta una ganancia neta de CO2 diurna y
nocturna. La fotorrespiración es un proceso oxidativo, que ocurre simultáneamente con la fotosíntesis dependiente de ella y que hace perder hasta un 50 % del CO2
consumido para fotosíntesis. Es un proceso que depende de la intensidad de luz, lo que indica que se trata de un sustrato producido durante el metabolismo
fotosintético y que además es muy sensible a la temperatura (Buchanan et al. 2000). Las modificaciones en estructura y fisiología de las plantas C4 y CAM frente a
las C3 son el resultado de la presión selectiva del ambiente sobre un carácter complejo: uso eficiente del agua frente a la asimilación de CO2. La ruta metabólica C3
se encuentra en los organismos fotosintéticos como las cianobacterias, algas verdes y en la mayoría de las plantas vasculares. Las vías metabólicas C4 y CAM se
encuentran solo en plantas vasculares. Las vías C4 y CAM involucran mecanismos especializados para la concentración y transporte del CO2 a los sitios de fijación
por RUBISCO (vía C3), pagando un precio extra en términos de ATP por unidad de CO2 fijado, sin presentar ninguna modalidad o mejora bioquímica en términos de
la eficiencia de RUBISCO sobre la vía C3. De las especies estudiadas hasta el momento aproximadamente el 89% son C3 , el 10% son CAM y el restante 1% son C4 ;
adicionalmente se conocen unas cuantas especies que son intermedias C3-C4 (Medina et al. 1976).
Existen plantas con fotorrespiración (C3) y sin fotorrespiración aparente (C4), que presentan características propias que permiten su diferenciación, a saber: A)
Características de las plantas C3: Estructura foliar con parénquima en empalizada, sin vaina. Cloroplastos con grana y almidón. Primer producto estable de la fijación
del CO2: fosfoglicerato (PGA) y fosfoglicolato, de tres carbonos (C3).Con fotorrespiración. Temperatura óptima de crecimiento 25-30 ºC. Punto de compensación del
CO2 más de 50 ppm. Aumento de la tasa fotosintética de fijación de CO2 por remoción de O2; B) Características de las plantas C4: Vaina vascular de células
parenquimáticas envolviendo los haces vasculares. Cloroplastos de las células de la vaina sin grana y presencia de almidón en los mismos. Primer producto estable
de la fijación del CO2: malato y/o aspartato, compuestos de cuatro carbonos (C4).Sin fotorrespiración aparente o nula. Temperatura óptima de crecimiento 35-40
ºC. Punto de compensación del CO2 menos de 5 ppm. No aumento de la tasa fotosintética de fijación de CO2 por remoción de O2 (Deregibus y Kropfl, 1982). El
amiloplasto es un tipo de plasto (orgánulos celulares eucarioticos) que se encuentra en células vegetales, que carece de clorofila y se caracteriza por el contenido de
gránulos de almidón. Es el responsable del almacenamiento de la amilopectina, una forma de almidón, via la polimerización de la glucosa. El almidón se forma en
los cloroplastos durante la fotosíntesis. Después es hidrolizado y se resintetiza como almidón de reserva en los amiloplastos o granos de almidón. Estos tienen
forma muy variada, esféricos, ovales, alargados (en forma de fémur), y normalmente muestran una deposición en capas alrededor de un punto, el hilio, que puede
ser céntrico (gramíneas y leguminosas) o excéntrico (Solanum) (Deregibus y Kropfl, 1982: Kluge, 1999). Aproximadamente la mitad de las plantas CAM conocidas
son epífitas de zonas tropicales o subtropicales. En este nicho en particular es factible la presencia periódica de deficiencia severa de agua dada la inaccesibilidad de
los recursos hídricos del suelo. Bajo condiciones severas de deficiencia de agua las plantas CAM son capaces de mantener una tasa de crecimiento pequeña sin
comprometer la supervivencia. Por otro lado, bajo condiciones de no deficiencia en el aporte de agua las plantas CAM se encuentran entre las más productivas
conocidas, como es el caso de la piña (Ananas comosus) y las cactáceas como Opuntia spp (Salisbury y Ross, 1994).
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
OBJETIVO
Observar la disposición de las células del mesófilo y el patrón de distribución
del almidón en plantas con diferentes tipos de fotosíntesis.
MATERIALES Y MÉTODOS
En hojas de Carica papaya (papaya), Portulaca oleracea (verdolaga), y Crotalaria
longirostrata (chipil) se hicieron cortes transversales y delgados a los que se
añadieron fluoroglucina al 2 % y una gota de HCl. Se colocó a microscopio y se
observó la disposición de las células alrededor de los tejidos vasculares reñidos
de rojo.
Prueba de almidón : Sumergimos hojas de Carica papaya (papaya), Portulaca
oleracea (verdolaga), y Crotalaria longirostrata (chipil) en agua hirviendo
durante un minuto
1. Sumerja las hojas en agua hirviendo durante 1 minuto. Se pasaron por
alcohol al 80 % y se puso todo a baño maría hasta observar ausencia de
pigmentos en las estructuras. Se retiró del fuego, se escurrieron y se agregó
lugol. Se observó a microscopio la coloración y distribución en la lámina foliar.
RESULTADOS
FIG.1. Cortes de
LITERATURA CITADA
•Buchanan, W. Gruissem, R. Jones. (2000) Biochemistry and Molecular
Biology of plants. Rockville (USA): American Society of Plant Physiologists.
•Deregibus, A. y A. Kropfl. (1982). "La cosecha de la Luz solar mediante el
sistema fotosintético C4". Gaceta Agronómica. 2(7) 407- 416. Bs. As.
•Kluge. M. (1999) Crassulacean acid metabolism (CAM): CO2 and water
economy Serie de traducciones Nº 1. Cátedra de Fisiología Vegetal.
•Medina, E.; T. De Bifano y M. Delgado. 1976. "Diferenciación fotosintética en
plantas superiores". Interciencia 1(2), pp 96-103.
•Salisbury, Cleon W. Ross. (1994). Fisiología Vegetal. México: Grupo Editorial
Iberoamericana.

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Fotosíntesis CAM

  • 1. ESTRUCTURA FOLIAR EN VEGETALES C3, C4 Y CAM Ángeles Fragoso Christian. &Morales Molina Ana Karen UNIVERSIDAD DE CIENCIAS Y ARTES DE CHIAPAS LABORATORIO DE BIOLOGÍA INTRODUCCIÓN Al estudiar el intercambio neto de CO2 en plantas superiores pueden diferenciarse tres tipos básicos de comportamientos. Dos grupos de plantas cuyo incremento diario en materia orgánica se debe exclusivamente a la fijación diurna de CO2 y un tercer grupo que presenta una ganancia neta de CO2 diurna y nocturna. La fotorrespiración es un proceso oxidativo, que ocurre simultáneamente con la fotosíntesis dependiente de ella y que hace perder hasta un 50 % del CO2 consumido para fotosíntesis. Es un proceso que depende de la intensidad de luz, lo que indica que se trata de un sustrato producido durante el metabolismo fotosintético y que además es muy sensible a la temperatura (Buchanan et al. 2000). Las modificaciones en estructura y fisiología de las plantas C4 y CAM frente a las C3 son el resultado de la presión selectiva del ambiente sobre un carácter complejo: uso eficiente del agua frente a la asimilación de CO2. La ruta metabólica C3 se encuentra en los organismos fotosintéticos como las cianobacterias, algas verdes y en la mayoría de las plantas vasculares. Las vías metabólicas C4 y CAM se encuentran solo en plantas vasculares. Las vías C4 y CAM involucran mecanismos especializados para la concentración y transporte del CO2 a los sitios de fijación por RUBISCO (vía C3), pagando un precio extra en términos de ATP por unidad de CO2 fijado, sin presentar ninguna modalidad o mejora bioquímica en términos de la eficiencia de RUBISCO sobre la vía C3. De las especies estudiadas hasta el momento aproximadamente el 89% son C3 , el 10% son CAM y el restante 1% son C4 ; adicionalmente se conocen unas cuantas especies que son intermedias C3-C4 (Medina et al. 1976). Existen plantas con fotorrespiración (C3) y sin fotorrespiración aparente (C4), que presentan características propias que permiten su diferenciación, a saber: A) Características de las plantas C3: Estructura foliar con parénquima en empalizada, sin vaina. Cloroplastos con grana y almidón. Primer producto estable de la fijación del CO2: fosfoglicerato (PGA) y fosfoglicolato, de tres carbonos (C3).Con fotorrespiración. Temperatura óptima de crecimiento 25-30 ºC. Punto de compensación del CO2 más de 50 ppm. Aumento de la tasa fotosintética de fijación de CO2 por remoción de O2; B) Características de las plantas C4: Vaina vascular de células parenquimáticas envolviendo los haces vasculares. Cloroplastos de las células de la vaina sin grana y presencia de almidón en los mismos. Primer producto estable de la fijación del CO2: malato y/o aspartato, compuestos de cuatro carbonos (C4).Sin fotorrespiración aparente o nula. Temperatura óptima de crecimiento 35-40 ºC. Punto de compensación del CO2 menos de 5 ppm. No aumento de la tasa fotosintética de fijación de CO2 por remoción de O2 (Deregibus y Kropfl, 1982). El amiloplasto es un tipo de plasto (orgánulos celulares eucarioticos) que se encuentra en células vegetales, que carece de clorofila y se caracteriza por el contenido de gránulos de almidón. Es el responsable del almacenamiento de la amilopectina, una forma de almidón, via la polimerización de la glucosa. El almidón se forma en los cloroplastos durante la fotosíntesis. Después es hidrolizado y se resintetiza como almidón de reserva en los amiloplastos o granos de almidón. Estos tienen forma muy variada, esféricos, ovales, alargados (en forma de fémur), y normalmente muestran una deposición en capas alrededor de un punto, el hilio, que puede ser céntrico (gramíneas y leguminosas) o excéntrico (Solanum) (Deregibus y Kropfl, 1982: Kluge, 1999). Aproximadamente la mitad de las plantas CAM conocidas son epífitas de zonas tropicales o subtropicales. En este nicho en particular es factible la presencia periódica de deficiencia severa de agua dada la inaccesibilidad de los recursos hídricos del suelo. Bajo condiciones severas de deficiencia de agua las plantas CAM son capaces de mantener una tasa de crecimiento pequeña sin comprometer la supervivencia. Por otro lado, bajo condiciones de no deficiencia en el aporte de agua las plantas CAM se encuentran entre las más productivas conocidas, como es el caso de la piña (Ananas comosus) y las cactáceas como Opuntia spp (Salisbury y Ross, 1994). DISCUSIÓN DE RESULTADOS CONCLUSIONES OBJETIVO Observar la disposición de las células del mesófilo y el patrón de distribución del almidón en plantas con diferentes tipos de fotosíntesis. MATERIALES Y MÉTODOS En hojas de Carica papaya (papaya), Portulaca oleracea (verdolaga), y Crotalaria longirostrata (chipil) se hicieron cortes transversales y delgados a los que se añadieron fluoroglucina al 2 % y una gota de HCl. Se colocó a microscopio y se observó la disposición de las células alrededor de los tejidos vasculares reñidos de rojo. Prueba de almidón : Sumergimos hojas de Carica papaya (papaya), Portulaca oleracea (verdolaga), y Crotalaria longirostrata (chipil) en agua hirviendo durante un minuto 1. Sumerja las hojas en agua hirviendo durante 1 minuto. Se pasaron por alcohol al 80 % y se puso todo a baño maría hasta observar ausencia de pigmentos en las estructuras. Se retiró del fuego, se escurrieron y se agregó lugol. Se observó a microscopio la coloración y distribución en la lámina foliar. RESULTADOS FIG.1. Cortes de LITERATURA CITADA •Buchanan, W. Gruissem, R. Jones. (2000) Biochemistry and Molecular Biology of plants. Rockville (USA): American Society of Plant Physiologists. •Deregibus, A. y A. Kropfl. (1982). "La cosecha de la Luz solar mediante el sistema fotosintético C4". Gaceta Agronómica. 2(7) 407- 416. Bs. As. •Kluge. M. (1999) Crassulacean acid metabolism (CAM): CO2 and water economy Serie de traducciones Nº 1. Cátedra de Fisiología Vegetal. •Medina, E.; T. De Bifano y M. Delgado. 1976. "Diferenciación fotosintética en plantas superiores". Interciencia 1(2), pp 96-103. •Salisbury, Cleon W. Ross. (1994). Fisiología Vegetal. México: Grupo Editorial Iberoamericana.