caña de azucar

1. CURSO IAS 624CURSO IAS 624
Ciencia y Tecnología de la CañaCiencia y Tecnología de la Caña
de Azúcarde Azúcar
• Fisiología y Procesos Fotosintéticos de la caña deFisiología y Procesos Fotosintéticos de la caña de
azúcarazúcar
Dr. Héctor Debernardi De La VequiaDr. Héctor Debernardi De La Vequia

2. MECANISMO C4

3. MECANISMOS
PARA
FIJAR CO2
FOTOSINTESISFOTOSINTESIS
REACCIONES QUE CAPTURAN ENERGIA (DEPENDIENTES DE LA LUZ).
 REACCIONES DE FIJACION DEL CARBONO (INDEPENDIENTES DE LA LUZ)REACCIONES DE FIJACION DEL CARBONO (INDEPENDIENTES DE LA LUZ)

5. MECANISMO
C4

6. PLANTAS C-4
1. Reacción del CO2 con el ácido fosfoenol Piruvato (PEP),
catalizada por la enzima PEP carboxilasa.
2. Formación de ácido oxalacético (OAA).(ácido de 4 carbonos,
primer producto de formación).
3. El OAA se convierte a ácido málico.
4. En las células de la vaina el ácido málico es descarboxilado,
produciéndose CO2 y ácidopirúvico (C-3).
5. El CO2 entra al Ciclo de Calvin.
6. El ácido pirúvico después se convierte en PEP y retorna a las
células del mesófilo.

7. PLANTAS C3PLANTAS C3 PLANTAS C4PLANTAS C4 PLANTAS CAMPLANTAS CAM
CultivosCultivos ArrozArroz caña de azúcarcaña de azúcar Cactáceas-PiñaCactáceas-Piña
HábitatHábitat Clima templadoClima templado Clima cálidoClima cálido Clima árido/desérticoClima árido/desértico
Organización anatómicaOrganización anatómica
diferencialdiferencial
Normal:Normal:
Parénquima en empalizadaParénquima en empalizada
Parénquima lagunarParénquima lagunar
Separación espacial:Separación espacial:
Células del mesófiloCélulas del mesófilo
Células de la vainaCélulas de la vaina
Separación temporal: vacuolaSeparación temporal: vacuola
Hojas suculentasHojas suculentas
Enzima de CarboxilaciónEnzima de Carboxilación RubiscoRubisco PEP carboxilasa/ RubiscoPEP carboxilasa/ Rubisco PEP carboxilasa/ RubiscoPEP carboxilasa/ Rubisco
Sitio de CarboxilaciónSitio de Carboxilación Estroma del cloroplastoEstroma del cloroplasto La 1ª Carboxilación en células delLa 1ª Carboxilación en células del
mesófilomesófilo
La 2ª Carboxilación en células de laLa 2ª Carboxilación en células de la
vainavaina
La 1ª Carboxilación en elLa 1ª Carboxilación en el
citoplasma por la nochecitoplasma por la noche
La 2ª Carboxilación por el día enLa 2ª Carboxilación por el día en
el estromael estroma
Asimilación del COAsimilación del CO22 Ciclo de CalvinCiclo de Calvin Ciclo de CalvinCiclo de Calvin Ciclo de CalvinCiclo de Calvin
Producción de biomasaProducción de biomasa Menor que en plantas C4Menor que en plantas C4 Gran tasa de producción deGran tasa de producción de
biomasabiomasa
Gran tasa de producción deGran tasa de producción de
biomasabiomasa
Costo energético para fijar unaCosto energético para fijar una
molécula demolécula de
COCO22
3 ATP/2 NADPH3 ATP/2 NADPH 5 ATP/4 NADPH5 ATP/4 NADPH 5 ATP/4 NADPH5 ATP/4 NADPH

8. RuBiSCoRuBiSCo
(ribulosa-1 5-bifosfato carboxilasa-oxigenasa)(ribulosa-1 5-bifosfato carboxilasa-oxigenasa)

9. MECANISMO
del metabolismo
en plantas C-4
1. Carboxilación
2. Descarboxilación
3. Regeneración

10. La RuBisCO cataliza la reacción entre la ribulosaLa RuBisCO cataliza la reacción entre la ribulosa
bifosfato (una pentosa, es decir un monosacárido debifosfato (una pentosa, es decir un monosacárido de
5C, RuBP) con el CO2, para crear 1 molécula de 65C, RuBP) con el CO2, para crear 1 molécula de 6
carbonos, la cual al ser inestable termina porcarbonos, la cual al ser inestable termina por
separarse en 2 moléculas que contienen 3 átomos desepararse en 2 moléculas que contienen 3 átomos de
carbono cada una, el fosfoglicerato (PGA). Lacarbono cada una, el fosfoglicerato (PGA). La
importancia de la RuBisCo queda indicada por elimportancia de la RuBisCo queda indicada por el
hecho de ser el enzima más abundante en lahecho de ser el enzima más abundante en la
naturaleza.naturaleza.
1.1. Fijación del CO2Fijación del CO2
Carboxilación

11. 2. Reducción2. Reducción
DescarboxilaciónDescarboxilación
Primero ocurre un proceso de activación en el cual una molécula de ATP,Primero ocurre un proceso de activación en el cual una molécula de ATP,
proveniente de la fase fotoquímica, es usada para la fosforilación del PGA,proveniente de la fase fotoquímica, es usada para la fosforilación del PGA,
transformándolo en difosfoglicerato. Esa transferencia de un enlace fosfatotransformándolo en difosfoglicerato. Esa transferencia de un enlace fosfato
permite que una molécula de NADPH+H+ reduzca el PGA, mediante lapermite que una molécula de NADPH+H+ reduzca el PGA, mediante la
acción de la enzima gliceraldehído-3-fosfato-deshidrogenasa, para formaracción de la enzima gliceraldehído-3-fosfato-deshidrogenasa, para formar
gliceraldehído-3-fosfato (PGAL). Esta última molécula es una triosa-fosfato,gliceraldehído-3-fosfato (PGAL). Esta última molécula es una triosa-fosfato,
un azúcar de tipo aldosa con 3C, que es una molécula estable y con mayorun azúcar de tipo aldosa con 3C, que es una molécula estable y con mayor
energía libre (capaz de realizar mayor cantidad de trabajo) que lasenergía libre (capaz de realizar mayor cantidad de trabajo) que las
anteriores. Parte de PGAL se transforma en su isómero dihidroxiacetona-anteriores. Parte de PGAL se transforma en su isómero dihidroxiacetona-
fosfato (cetosa de 3C). Estas dos triosas-fosfato serán la base a partir de lafosfato (cetosa de 3C). Estas dos triosas-fosfato serán la base a partir de la
cual se formen el resto de azúcares (como la fructosa y glucosa),cual se formen el resto de azúcares (como la fructosa y glucosa),
oligosacáridos (como la sacarosa o azúcar de caña) y polisacáridos (como laoligosacáridos (como la sacarosa o azúcar de caña) y polisacáridos (como la
celulosa o el almidón). También, a partir de estos azúcares, se formaráncelulosa o el almidón). También, a partir de estos azúcares, se formarán
directa o indirectamente las cadenas de carbono que componen el resto dedirecta o indirectamente las cadenas de carbono que componen el resto de
biomoléculas que constituyen los seres vivos (lípidos, proteínas, ácidosbiomoléculas que constituyen los seres vivos (lípidos, proteínas, ácidos
nucleicos, etc.).nucleicos, etc.).

12. 3. Regeneración3. Regeneración
El ciclo continua a lo largo de una serie de reacciones hasta formar ribulosa-El ciclo continua a lo largo de una serie de reacciones hasta formar ribulosa-
5-fosfato, que mediante el consumo de otra molécula de ATP, regenera la5-fosfato, que mediante el consumo de otra molécula de ATP, regenera la
ribulosa bisfosfato (RuBP) original, dejándola disponible para que el ciclo seribulosa bisfosfato (RuBP) original, dejándola disponible para que el ciclo se
repita nuevamente. Por tanto, por cada vuelta del ciclo se incorpora unarepita nuevamente. Por tanto, por cada vuelta del ciclo se incorpora una
molécula de carbono fijado (CO2) a otra molécula preexistente de 5 átomosmolécula de carbono fijado (CO2) a otra molécula preexistente de 5 átomos
de carbono (ribulosa bisfosfato), el resultado final es la regeneración de lade carbono (ribulosa bisfosfato), el resultado final es la regeneración de la
molécula de 5 átomos de carbono y la incorporación de un nuevo carbonomolécula de 5 átomos de carbono y la incorporación de un nuevo carbono
en forma orgánica C(H2O). Para comprenderlo hay que tener en cuenta queen forma orgánica C(H2O). Para comprenderlo hay que tener en cuenta que
el producto fundamental del ciclo de Calvin es el gliceraldehído-3-fosfatoel producto fundamental del ciclo de Calvin es el gliceraldehído-3-fosfato
(de 3 átomos de carbono), molécula que sirve como base para la síntesis del(de 3 átomos de carbono), molécula que sirve como base para la síntesis del
resto de carbohidratos. Tras 3 vueltas del ciclo, una nueva molécula deresto de carbohidratos. Tras 3 vueltas del ciclo, una nueva molécula de
PGAL sale de éste y puede ser posteriormente utilizada para la formaciónPGAL sale de éste y puede ser posteriormente utilizada para la formación
de otras moléculas.de otras moléculas.