Sintesis de almidon a la luz
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 [SISTEMA Y METABOLISMOS 1]EFECTOS DE LA LUZ SOBRE EL DESARROLLO DE PLANTULAS Y SINTESIS DE ALMIDON A LA LUZ ALMA LUCIA ARIAS CARRILLO KELLY HOYOS VERGARA ANDERSON MONTES HERNANDEZ DOC: ALVARO ZEQUEIRA LIC. EN CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS Y DE LA EDUCACION UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2013 INTRODUCCION En la naturaleza, las plantas dependen de la energía del sol. A través de un proceso llamado fotosíntesis, la luz solar se convierte en azúcares para proporcionar el combustible para el crecimiento. Estos azúcares se utilizan como sea necesario en un proceso llamado respiración, el exceso de azúcar puede ser almacenado para su uso posterior. La fotosíntesis se hace posible gracias a la clorofila que está contenida dentro de las células de las hojas. Es la clorofila la que le da a la vegetación su color verde característico. La luz es atrapada por la clorofila, activando el proceso de fotosíntesis. Dentro de la clorofila, la energía luminosa se combina con el dióxido de carbono y agua para producir oxígeno y azúcar. El azúcar a continuación se oxida (o se metaboliza) a través del proceso de la respiración, produciendo dióxido de carbono, agua y energía para el crecimiento. El exceso de oxígeno y el agua son transpirados por la hoja en el aire. El crecimiento de la planta, por lo tanto, se ve directamente afectado por la cantidad y calidad de la luz que recibe. La calidad de la luz se refiere a la intensidad y espectro de colores que aparecen en la luz, los diferentes colores de luz afectan a la planta de diferentes maneras. Diversas plantas requieren cantidades de tiempos variados de horas de luz de día, la duración de la luz diurna se llama el fotoperiodo. El fotoperiodo afecta a la floración (reproducción), y en muchos casos deben ser precisos para inducir la floración de ciertas especies. Además, los diferentes tipos de plantas requieren diferentes intensidades de luz, asegúrese de investigar sobre los ambientes naturales de las plantas que tenga la intención de hacer crecer con el fin de reproducir sus climas favoritos en la mayor medida posible. OBJETIVO
MARCO TEORICO Las plantas, fijas en el suelo, no pueden ir en busca de condiciones ambientales óptimas. El lugar donde germina la semilla determina la disponibilidad de luz, agua y nutrientes. De entre esos factores, la luz cumple un papel principal a lo largo del ciclo biológico. Sirve de carburante en la fotosíntesis, que posibilita la formación y desarrollo de hojas, tallos, raíces y flores. La luz constituye también una fuente de información sobre el entorno. Las plantas “perciben” diferentes segmentos de su espectro de radiación, así como su intensidad, duración, periodicidad y dirección. Detectan, además, los cambios de tales propiedades experimentados en el transcurso del año y del día o en la cercanía de otras plantas. En razón de esa información las plantas adaptan sus propios procesos, desde el momento de la germinación hasta la desetiolación, y el fototropismo o la floración. El conjunto de respuestas que afectan al desarrollo y aspecto de la planta en función de la luz se conoce como “fotomorfogénesis”.  Figura 1. LA LUZ SOLAR se compone de diferentes colores, que se corresponden con luces de diferentes longitudes de onda (expresadas en nanómetros). El espectro visible al ojo humano cubre la región de 400 a 700 nm, mientras que las plantas “perciben” además las regiones del ultravioleta (uv) y del rojo lejano. Para ello están dotadas de distintos tipos de proteínas: receptores de luz uv-B (280- 320 nm); criptocromos, que absorben mayoritariamente luz uv-A (320-390 nm) y azul (400-500 nm); clorofilas, que absorben luz azul y roja (600-700 nm); carotenoides, que absorben luz verde y amarilla (400-600 nm), y los fitocromos, que absorben luz roja y roja lejana (700-800 nm). ¿Cómo “perciben” las plantas las características de la luz del medio? La radiación solar consta de diferentes colores, acordes con las distintas longitudes de onda en que se transmite. Para captarlos, las plantas poseen receptores especiales, los pigmentos fotosensibles o fotorreceptores. De éstos, clorofilas y carotenoides absorben la gama que va del azul al rojo, implicada en la fotosíntesis. Pero en el control de la fotomorfogénesis participan otros fotorreceptores que captan y transmiten señales de diferentes regiones del espectro: el receptor de luz ultravioleta-B, los criptocromos, que captan la luz ultravioleta cercana y azul y los fitocromos, que perciben la luz roja y roja lejana. Los fitocromos se descubrieron en los años cincuenta en el marco de una investigación sobre el efecto de la luz en la germinación de las semillas de lechuga. Se observó que no llegaban al 20 % las semillas que germinaban en oscuridad; por contra, el porcentaje de germinación era máximo cuando irradiaban las semillas con un pulso de luz roja (R). Se halló, además, que la irradiación subsiguiente con un pulso de luz roja lejana (RL) anulaba el efecto inductor de la luz roja, evitando la germinación. Las irradiaciones alternas con luz R y RL (R, R + RL, R + RL + R, R + RL + R + RL, etcétera) pusieron de manifiesto que el último color aplicado determinaba la germinación de las semillas, y que la luz roja constituía el factor estimulante del proceso y, su inhibidor, la luz roja lejana. En busca de una explicación de tales fenómenos se propuso la existencia de un pigmento, al que llamaron fitocromo, que absorbía la luz roja. El fitocromo en cuestión, tras absorber luz roja, se convertía en una forma capaz de absorber radiación roja lejana; forma que tornaba a su condición inicial tras realizar dicha absorción. La hipótesis halló respaldo experimental a principios de los años sesenta con la purificación, a partir de extractos de plántulas de cereales, de una proteína dotada de las características predichas. Los fitocromos son proteínas solubles que se encuentran en las semillas, hojas, tallos, raíces y demás órganos de la planta. Aparecen en dos configuraciones intercambiables, denominadas Pr y Pfr. De la absorción de la luz roja se encarga la forma Pr; de la radiación roja lejana, la forma Pfr. Puesto que en los procesos fisiológicos la luz roja tiene un efecto activador y la roja lejana un efecto inhibidor, Pfr se considera la forma biológicamente activa del fitocromo y Pr, la inactiva. Esta última se aloja en el citoplasma, mientras que la forma activa (Pfr) se localiza preferentemente en el núcleo celular. Por tratarse de moléculas receptoras, los fitocromos cumplen dos funciones, una sensora y otra reguladora. La función sensora implica la percepción de la señal luminosa incidente. Compete a la función reguladora transferir la información recibida a los componentes de la cadena de transducción de la señal, encargada de transmitir la información captada a otros componentes celulares. En la naturaleza, donde la luz es policromática, los fitocromos operan a la manera de interruptores moleculares, que informan a la planta de la presencia y los cambios en las proporciones relativas de luz roja y de roja lejana del ambiente, para que acometa las respuestas fisiológicas oportunas. Los fitocromos intervienen en el ciclo biológico de la planta, desde la germinación a la floración y tuberización, pasando por la desetiolación de las plántulas y el alargamiento de tallo y entrenudos. Según la cantidad y duración de irradiación requeridas para inducir esos procesos en condiciones controladas de laboratorio, se han clasificado las repuestas en tres tipos: respuestas de baja fluencia (RBF), respuestas de muy baja fluencia (RMBF) y respuestas de alta irradiancia (RAI). Las respuestas de baja fluencia vienen inducidas por pulsos breves de luz roja; se anulan si se suministra un subsiguiente pulso de luz roja lejana. Son las que inicialmente identificaron procesos controlados por fitocromos, como la germinación. Para desencadenar una respuesta de muy baja fluencia bastan cantidades exiguas de cualquier longitud de onda entre 300 y 780 nm. Ocurre así en la expresión de los genes LHC, que cifran proteínas del aparato fotosintético que unen clorofilas. Por fin, las respuestas de alta irradiancia se presentan ante una irradiación de intensidad moderada o elevada y continuada de luz R (Rc) o RL (RLc). El ejemplo mejor estudiado de este tipo de respuesta es el proceso de desetiolación, que consiste en el conjunto de cambios en el desarrollo de plántulas germinadas en oscuridad cuando se exponen a la luz. La naturaleza fotorreversible de la molécula de fitocromo explica las respuestas RBF, emitidas ante un pulso de luces rojas y anulables si, tras éste, se suministra un pulso de luz roja lejana. Las respuestas RMBF y RAI, que no revierten nunca, pueden iniciarse por luz roja lejana, un pulso en el caso de RMBF o irradiación continua en el caso de respuestas de alta irradiancia. El efecto inductor de la luz RL se explica en parte por el solapamiento de los espectros de absorción de las formas Pr y Pfr de los fitocromos, que implica la existencia de forma activa (Pfr) incluso tras irradiación con luz RL. Figura 2. LOS FITOCROMOS son proteínas solubles y constituidas por dos subunidades idénticas de unos 1200 aminoácidos y 125 kilodalton de masa molecular. Cada subunidad consta de un dominio amino terminal, globular, al que se une un cromóforo responsable de la absorción de la luz, y de un dominio carboxilo terminal, implicado en la dimerización y en la función reguladora del fitocromo. En el dominio carboxilo distinguimos el “núcleo”, de interés en la transmisión de la información ambiental percibida, las regiones PAS1 y PAS2, implicadas quizás en interacciones entre proteínas, y la región DHQ, que debe su nombre a la semejanza que guarda con los dominios histidina quinasa. El dímero de fitocromo existe en dos formas fotoconvertibles: Pr, que absorbe luz roja, y Pfr, que absorbe luz roja lejana. Los fitocromos se sintetizan en la forma inactiva Pr; la absorción de luz roja produce un cambio reversible en la conformación de la proteína (acercamiento entre los extremos globulares de las dos subunidades del dímero) que la convierte a la forma activa Pfr. Esta última forma puede inactivarse y volver a la conformación Pr por la absorción de luz roja lejana. Los espectros de absorción de Pr y Pfr se solapan en buena parte, lo que significa que la forma activa Pfr coexiste siempre con el inactivo Pr en un fotoequilibrio que se establece en función de la proporción relativa de luz roja y roja lejana de la irradiación incidente.  Los espectros y sus efectos sobre las plantas UV-C 200-280nm. Afortunadamente el ozono de la atmósfera lo filtra en su totalidad permitiéndonos vivir a todos nosotros. Se suele usar como germicida en conductos de ventilación, limpieza de equipos médicos, purificadores de agua o hasta inodorizacion. En cultivos de interior se usa efectivamente para eliminar olores. UV-B 280-315nm. Desde hace más de 30 años, Robert Connell Clarke nos anticipaba los posibles efectos de las radiaciones UV-B sobre el THC. Exponiendo la teoría de que el cannabis usa esa sustancia para protegerse y como actúa este con los cannabinoides …En el laboratorio, Raphael Mechoulam ha convertido CBD en THC exponiendo una solución de ácido de CBD en hexano a la luz ultravioleta de 235-285 nanómetros durante 48 horas... NOTA: Marijuana Botany, Robert Connell Clarke, Ronin Publishing, 1981 ... Ed Rosenthal es también uno de los grandes defensores de esta teoría, basandose en la tesis doctoral de Jhon Lydon, donde narra una serie de experimentos hechos sobre el cannabis, allí queda claro claro que el THC protege a la planta mejor que el CBD. Jose T. Gallego en su articulo "THC y luz ultravioleta", mencionado también en este foro, nos ofrece una buena recopilación de datos donde explica la base científica y cuenta estrategias de varios cultivadores. La exposición a la radiación en la parte media ultravioleta del espectro electromagnético (UV-B) provoca respuestas de estrés, inhibición de la fotosíntesis y daños en el ADN. Y como defensa, las plantas producen/acumulan pantallas solares que absorben UV-B. Por otra parte, Universidad de Tarapacá. Facultad de Ciencias Agronomicas. Arica - Chile. Nos dice en un estudio sobre esta radiación sobre las plantas de diversa indole que, las plantas aclimatadas de alta radiación UV-B. Como lo son en alta montaña, son caracterizadas principalmente presentando tallos y ramas cortas, resultando plantas de morfología más bien compacta y pequeño. La baja estatura de estas plantas expuestas a altas intensidades de radiación UV-B ha sido relacionada directamente con la inducción de internados más cortos en distintas especies. Por ello se ha sugerido que el mecanismo por el cual la radiación UV-B reduce la longitud del tallo seria la oxidación de fitohormonas inductoras del tamaño de las células, como el ácido indolacetico, el cual es susceptible a ser degradado por dicha radiación. Uno de los mecanismos de adaptación a radiaciones UV-B más documentado es el aumento de la producción de metabolitos secundarios tales como fenoles y flavonoides, los que se acumulan en las células de la dermis de diversas especies vegetales, y por ser compuestos que absorben radiación entre los 280-360nm, reducen el efecto deletéreo de las UV-B sobre los distintos componentes celulares Los alcaloides tales como la atropina, morfina, codeína, heroína, nicotina, cafeína, cocaína, etc, son compuestos ampliamente reconocidos por su efecto farmacológico y en las plantas actúan como agentes defensivos y como feromonas. En Cannabis sativa, el aumento de la radiación UV-B induce a la síntesis de canabinoides, así como en Trifolium repens donde la radiación aumenta significativamente la producción de cianógenos. UV-A 315-400nm La fotosíntesis comienza a actuar a partir de los 380 nm en adelante pero su efecto en este campo es casi nulo. EL AZUL 400-500nm Actúa sobre la fotosíntesis (+), Fotomorfogenesis, Fototropismo. La luz azul (300-500nm) tiene un efecto inhibitorio sobre el crecimiento de las plantas, por lo que puede ser usada como alternativa a los productos químicos que retardan el crecimiento vegetal en altura. El uso de la luz azul para inhibir la elongación de las plantas ha sido previamente documentado con estudios de crisantemos (OYAERT et al. 1999, KIM et al. 2004, SHIMIZU et al., 2006, OKAMOTO et al. 1997) Así, la luz azul es una estrategia potencial para producir plantas con un crecimiento más compacto. Además, se facilita la aclimatación de los cultivos in vitro contribuyendo al crecimiento de las plantillas (NHUT et al. 2000) Esta luz afecta a la cantidad de agua que las plantas retienen. Es el principal responsable del crecimiento de la hoja vegetativa. Estimula la producción de clorofila y las reacciones fotosintéticas. Y se manifiesta dando plantas cortas y con entrenados también cortos, fuertes y vigorosas. Su ausencia proporciona plantas enfermizas, delgadas y delicadas. |
