Download Introducción a la Botánica 1er. cuatrimestre

Introducción a la Botánica
1er. cuatrimestre
SEMINARIO: FOTOSÍNTESIS
1. La Figura 1 muestra el espectro de acción para la fotosíntesis del alga roja
Porphyridium cruentum y de la cianobacteria Anacystis nidulans. Ambas especies
poseen ficobilisomas, complejos pigmento-proteína que forman parte de la antena
especializada en la captación de la luz para la fotosíntesis (ver Figura 2). Los
ficobilisomas contienen, en distintas proporciones, los pigmentos accesorios
ficoeritrina y ficocianina, cuyo espectro de absorción se muestra en la Figura 3. Si
Ud. comparase ficobilisonas de estos dos organismos ¿cuál esperaría que fuese el
pigmento ficobilisómico que predomina en cada uno y por qué?
Figura 1. Espectro de acción fotosintético
del alga roja unicelular Porphyridium
cruentum y de la cianobacteria Anacystis
nidulans. En cada caso, una suspensión
de células fue expuesta a luz de las
longitudes de onda indicadas en la
abscisa, de una intensidad suficiente para
la fotosíntesis y como tasa de fotosíntesis
se registró la velocidad de producción de
O2 (milimoles de O2 liberados por unidad
de tiempo por ml de suspensión).
Figura 2. Estructura de los ficobilisomas
(PE=antena con ficoeritrina; PC=antena
con ficocianina). Las cantidades de cada
uno de los complejos proteína-pigmento
varían con la especie y dentro de la misma
especie con las condiciones de crecimiento.
Seminario Fotosíntesis – Int. a la Botánica 1er cuat.
Figura 3. Espectro de absorción
de los pigmentos fotosintéticos en
solución
(phycoerythrin=ficoeritrina;
phycocyanin=ficocianina).
2. La Figura 4 muestra un experimento de síntesis de ATP en la oscuridad, mediada
por tilacoides de espinaca. Los tilacoides son vesículas cerradas que contienen
todos los componentes de transporte de electrones fotosintéticos más la ATP
sintetasa. La suspension de tilacoides fue equilibrada en buffer a pH 4 hasta que
pHext = pHint = 4
Esta suspensión se transfirió luego a un buffer de pH 8 con el agregado de ADP y
fosfato inorgánico (Pi), al mismo tiempo que se apagaba la luz. Se observó síntesis
de ATP. Explique los resultados. ¿Qué habría ocurrido si en vez de utilizar vesículas
intactas se hubiese usado un agente disruptor de la membrana del tilacoide?
Suponga que Ud. pudiese medir liberación de oxígeno conjuntamente a la síntesis
de ATP en la oscuridad, ¿qué observaría?
Figura 4.
2
Seminario Fotosíntesis – Int. a la Botánica 1er cuat.
3. Complete el siguiente cuadro comparativo:
Características
Plantas C-3
Plantas C-4
Plantas CAM
Enzima carboxilante inicial
Enzima de asimilación de CO2
Primer aceptor de CO2
Primer producto carbonado
formado
Anatomía foliar
Uno o dos tipos de cloroplastos
Localización subcelular de la
fijación de CO2
Proporción de fotorrespiración
Ambiente al que está adaptada
Eficiencia comparativa en el uso
del agua
(relación entre fijación de CO2 y
transpiración)
4. Suponga que expone una planta a intensidades lumínicas variables desde 0 µmol
fotones.m -2 s -1 hasta 1500 µmol fotones.m -2 s -1, manteniendo la concentración de
CO2 en la experiencia a) en 0,02% y en la experiencia b) en 0,05 %.
Grafique la tasa de asimilación (liberación o consumo) de CO2 en función de la
intensidad lumínica para ambas experiencias en el mismo gráfico.
Indique en dicho gráfico: fotosíntesis neta, fotosíntesis total y punto de
compensación lumínico y defina los tres conceptos.
Defina factor limitante e identifique los factores limitantes en el gráfico por Usted
confeccionado.
5. Confeccione el mismo tipo de gráfico de la pregunta 4a), pero ahora hágalo para una
planta de sotobosque y una de pradera y responda las siguientes preguntas:
3
Seminario Fotosíntesis – Int. a la Botánica 1er cuat.
a) ¿Cuál de las dos plantas alcanzará el punto de compensación a una
intensidad lumínica menor? ¿Por qué?
b) ¿Cuál de las dos plantas presentará un rendimiento de biomasa total mayor?
¿Por qué?
c) Suponga que Usted mide en ambas plantas la superficie foliar. ¿Cuál de las
dos espera que tenga mayor superficie foliar?
d) Si hiciera cortes transversales de las hojas de estas dos plantas ¿Cuál
presentaría mayor número de capas de células en el mesófilo?
e) Suponga que ahora cuantifica el tamaño de los complejos antena en ambas
plantas. ¿Qué resultado esperaría?
f) ¿En la hoja de cuál de estas plantas sería más probable encontrar escamas o
pelos?
g) El ciclo de las xantofilas permite disipar el exceso de excitación de energía
lumínica en los fotosistemas. Si midiese actividad del ciclo de xantofilas ¿cuál
de estas plantas supone que tendría un ciclo más activo?
6. Confeccione un gráfico de la fotosíntesis neta para una planta C3 y una C4 en
función de la concentración de CO2, indicando el punto de compensación de CO2 en
cada caso.
¿Qué representa el punto de compensación de CO2?
¿Cómo sería la curva de la planta C3 en una atmósfera de O2 reducida (ej 2%)?
Suponga que cultiva en invernadero plantas de tomate, lechuga y pepino (todas
especies C3). ¿Considera que si enriqueciese la atmósfera de su invernadero en
CO2 obtendría un mayor rendimiento? ¿Por qué?
4