Este documento presenta varios cálculos relacionados con la fotosíntesis y la respiración en plantas. Resume los cálculos necesarios para determinar: 1) la cantidad de fotones necesarios para fijar CO2 y producir glucosa, 2) la biomasa neta producida/consumida por una planta durante el día y la noche, y 3) la cantidad de sacarosa producida por fotosíntesis neta en una hora por una planta.

1. 1) Si para la fijación de CO2 se necesitan +2.840KJ/mol.
a) ¿Cuántos moles de fotones de luz roja serian
necesarios?
b) ¿Y de luz azul?
c) ¿Cuántos moles de fotones de luz de 700nm serian
necesarios para la obtención de 1 mol de glucosa?
a.
1 mol de dióxido de carbono → +2840KJ/mol (endergónico)
h=6,626*10-34
J . s
N = 6,02 * 1023
fotones o moléculas /mol
E=N h*γ
γ=c/λ c= Velocidad de la luz.
λ= longitud de onda en nm.
Luz roja=700nm=λ
E=N 117.150/λ=117.150/700=167,35KJ
+2.840/167,35=16,97 moles de fotones de luz roja
b.
Luz azul=500nm=λ
E=117.150/500=234,3KJ/mol
+2840KJ/234,3=12,12 moles de fotones de luz azul
c.
1 mol ---------------- 2840 KJ/mol
6 moles -------------- 17.040 KJ/mol
La energía de un mol de fotones de luz roja es de 167,35 KJ,
para fijar seis moles de CO2 se necesitan 17.040 KJ de energía.
17.040 / 167,35= 101,82 moles de fotones de luz roja son
necesarios para obtener un mol de glucosa.

2. 2) Una planta asimila netamente 0,5 moles de CO2 durante el
período de iluminación diurna y consume netamente 0,12 moles
de O2 durante la noche. Suponiendo que todos los intercambios
gaseosos se deben a fotosíntesis y respiración de biomasa
(CH2O) (masa molecular equivalente: 30), se desea conocer los
g de biomasa que se producen o consumen netamente durante:
a) el período de iluminación diurno, b) la noche, y c) todo el día
a.
CO2 + H2O CH2O + O2
1 mol CO2 --------------- 1 mol CH2O
0.5 moles CO2-------- 0.5 moles CH2O
30 g CH2O/1 mol CH2O *0.5 moles CH2O = 15 g CH2O
b.
Por la noche sólo se da respiración por lo que se consumiran,
por el mismo razonamiento que en el apartado anterior, 0.12
moles que corresponden a 3.6g de CH2O.
c.
1 mol O2 --------------- 1 mol CH2O
0.12 moles O2 ------- 0.12 moles CH2O
por lo tanto durante el día como existen ambos procesos se
producen 0.5 moles de CH2O y se consumen 0.12 por lo que
netamente resulta:
30 g CH2O /1 mol CH2O *0.38 moles de CH2O = 11.4 g CH2O
3) Una planta produce 3 g/h de O2 por fotosíntesis total y se
estima que produce 1,1 g/h de CO2 por respiración (mitocondrial
+ fotorrespiración). Se desea saber cuántos g de biomasa
(expresada como sacarosa: C12H22O11) produce pro fotosíntesis
neta en una h (C= 12, O = 16, H = 1)
12CO2 + 11H2O C12H22O11 + 12O2
la planta producirá:
3g O2 /32 g O2 = 0.09 moles O2

3. Y, en respiración:
1.1g CO2 /44 g CO2 = 0.025 moles CO2
Con lo que consumirá en respiración:
12 moles CO2 ------------ 12 moles O2
0.025 moles CO2 ------------ 0.025 moles O2
La producción total de O2 será:
0.09 moles O2 - 0.025 moles O2 =0.07 moles O2
0.07 moles O2*1mol sacarosa/12 moles O2= 0.006 moles
sacarosa/h.
0.006 moles sacarosa * 342 g sacarosa/ 1 mol sacarosa = 2.05 g
de sacarosa (en 1 h)
4) Una plantación produce netamente 10 t de biomasa (CH2O)
por ha y año. Sabiendo que en esa plantación la relación
(peso/peso) agua transpirada/biomasa producida es 400, se
desea conocer las necesidades (en t ha-1
año-1
) de agua y CO2 de
la plantación (masas atómicas: C = 12, H = 1, O = 16).
CO2 + H2O CH2O + O2
H2Ot / CH2O=400
H2Ot=400* CH2O
H2Ot=4000 t
(44g CO2 /30g CH2O) *10 * 106
g CH2O=1.47 * 107
g CO2 =1.47 * 104
Tm CO2
5) Una plantación asimila netamente 22 t de CO2 por ha y año y
consume, entre aguas de lluvia y riego, 6000 m3
de agua por ha
y año. Se desea conocer:
a) Las producciones por año y por ha de biomasa (CH2O) y
de O2 de esa plantación.
b) La relación aproximada (mas/masa) de agua
Transpirada/biomasa neta producida por la plantación.
(Masas atómicas: C = 12, H = 1, O = 16)
CO2 + H2O CH2O + O2
a.

4. 6000 m3
* 1t/1m3
= 6000t
30g CH2O/44g CO2 *22*106
g CO2= 15*106
g CH2O= 15t CH2O
32g O2/44g CO2 *22*106
g CO2= 16*106
g O2 =16t O2
b.
H2Ot / CH2O= 6000/15= 400
6) Se estima que un cloroplasto contiene 0,27 x 10-13
g de
rubisco (masa molecular 560000 y 8 centros catalíticos por
molécula); 0,12 x 10-12
g de clorofilas y 31,5 x 10-16
g de
permeasa de fosfato: triosa-fosfato (masa molecular 30000). Se
estima también que las hojas contienen 1,5 mg de clorofila/dm2
.
Si en un determinado momento las hojas están fotosintetizando
sacarosa (15 mg/h dm2
) y almidón (5 mg/ h dm2
), y se desprecia
la contribución de la fotorrespiración, se desea conocer:
a) Cuántas moléculas de CO2 an cada segundo en los
cloroplastos
b) Cuántas moléculas de CO2 son fijadas por segundo en cada
centro activo de rubisco.
c) Cuántas moléculas de triosa-fosfato pasan de un cloroplasto
al citoplasma por segundo.
d) Cuántas mléculas de triosa-fosfato se intercambian cada
segundo en cada centro activo de la permeasa?
(masas moleculares y equivalentes: sacarosa = 342, sillar
estructural del almidón (C6H10O5)= 162)