Fotosíntesis (práctica 2) - Blog Grado Ciencias del Mar

FOTOSÍNTESIS
INTRODUCCIÓN
En el guión de prácticas ya se habla de la fotosíntesis, por lo que iremos derechos a
la explicación de la práctica y no de la teoría.
El comportamiento fotosintético se estudia mediante curvas de fotosíntesisirradiancia (curvas P-I).
Curvas de Fotosíntesis-Irradiancia (P-I).
La relación no lineal existente entre la tasa de fotosíntesis y la irradiancia se
representa en curvas P-I. Se utilizan para evaluar la respuesta ecofisiológica de los
organismos ante la irradiancia y también para predecir las tasas de fotosíntesis in situ
(Hill 1996). Metodológicamente las curvas realizan siguiendo tanto la evolución del
oxígeno como la asimilación de carbono. En las curvas P-I diferencia tres zonas: una
región de limitación lumínica, otra de saturación y una tercera de fotoinhibición
(Falkowski & Raven 2007). En la zona de limitación lumínica, la fotosíntesis aumenta
linealmente con la irradiancia a una tasa que es igual al parámetro α o eficiencia
fotosintética, donde la absorción lumínica determina la tasa de transporte de electrones
desde el H2O al CO2. Idealmente no lleva unidades de tiempo dado que no es una tasa,
sino que está relacionada con el máximo rendimiento lumínico de la fotosíntesis a través
del proceso de absorción, y depende entonces de la composición espectral de la
irradiancia (Falkowski & Raven 2007). En la zona de saturación lumínica, con mayores
incrementos en la intensidad lumínica, la tasa fotosintética comienza a tener una
respuesta no lineal y aproximarse a un nivel de saturación llamado Pmáx, número de
asimilación ó tasa fotosintética máxima. En esta región la tasa de absorción de fotones
excede la tasa de transporte electrónico desde el H2O al CO2. La intersección entre
Pmáx y α define un punto en el eje de las irradiancias llamado irradiancia
correspondiente al inicio de la saturación fotosintética (Ik). Puede calcularse como
Ik = Pmáx / α (Talling 1957), de modo que depende de la longitud de onda de la
radiación absorbida y es independiente de las unidades en que se expresen Pmáx y α,
siempre y cuando ambos parámetros estén normalizados por la misma variable (ej.
clorofila a) (Falkowski & Raven op. cit.). El parámetro Ik informa sobre el estado de
fotoaclimatación de la comunidad, ya que bajos valores de Ik indican un uso ineficiente
de altas irradiancias y viceversa (Henley 1993). Mayores aumentos en los niveles de
irradiancia pueden llevar a una reducción en la tasa fotosintética. Esta reducción, que
depende tanto de la intensidad de la irradiancia y del tiempo de la exposición, se llama
fotoinhibición (lo comento aunque no aparezca en la gráfica del 1º experimento) y se
suele representar mediante el parámetro β, que caracteriza la fotoinhibición por altas
irradiancias y cuyas unidades son las mismas que las correspondientes al parámetro α
(Falkowski & Raven 2007).
Rendimiento fotosintético: Es una recta o pendiente que muestra la eficiencia
fotosintética (α) que se iguala con la recta de la fotosíntesis máxima. La unión de estas
dos rectas crea el punto de saturación, que es cuando llega al máximo nivel.
Punto de saturación: Es una constante específica y característica que indica el nivel
de energía de luz al que comienza a saturarse el fotosistema, es decir, el valor de la
fotosíntesis es máxima. Por encima del punto de saturación se suele decir que la
fotosíntesis está limitada por el CO2 reflejando la incapacidad de los enzimas del ciclo
de Calvin para mantener un alto nivel de actividad en relación con la energía absorbida.
Punto de compensación: Es la producción de O2 que equivale al consumo. No hay
una asimilación neta, lo que significa que las pérdidas por respiración y la fijación
fotosintética se igualan. A partir del punto de compensación de luz, la tasa fotosintética
se incrementa de forma proporcional al incremento de la radiación. A intensidades de
luz muy elevadas, la tasa fotosintética se reduce y tiende a alcanzar su máximo valor
que se corresponde con una situación de saturación de luz.
Punto de inflexión: Es el punto donde nos indica que los valores de “x” pasan de un
tipo de concavidad a otra.
Fotosíntesis máxima: Es el nivel de saturación de los pigmentos fotosintéticos. El
índice de saturación de la luz, donde la fotosíntesis neta es máxima cuando la diferencia
entre los dos procesos es máxima y, por tanto, se ve muy afectada por las variaciones de
temperatura.
RESULTADOS
-
1º Experimento
Temperatura 20ºC  Oxígeno 0,276µ moles m-1. Se multiplica el oxígeno por 4ml para
calibrarlo  1,104µ moles de O2
Los 0,2mm s-1 se pasan a cm.
∆y = y (cm) * 1,104µ moles de O2 / 12,9cm (distancia de concentración máxima de O2)
= ∆O2
∆x = x (cm) * 1seg / 0,02cm s-1 (velocidad de toma de datos) = ∆t
Tasa de fotosíntesis = ∆O2 / ∆t (Los 1º valores son negativos porque está en bajada.)
Fotosíntesis
Y (cm)
X (cm)
∆y ó ∆O2
∆x ó ∆t
Tasa de fotosíntesis
( μ moles de O2 s-1 )
0
6
12
18
36
48
60
80
100
120
140
180
200
240
300
1,7
0,5
0,4
0,4
0,3
0,2
0
0,1
0,4
0,5
0,8
1,1
1,4
1,4
1,6
3,6
1,3
1,2
1,5
1,5
1,2
1
1
2
1,5
1,8
2
2
1,7
1,9
0,1454
0,0427
0,0342
0,0342
0,0256
0,0171
0
0,0085
0,0342
0,0427
0,0684
0,0941
0,1198
0,1198
0,1369
180
65
60
75
75
60
50
50
100
75
90
100
100
85
95
-0,0080
-0,0065
-0,0057
-0,0045
-0,0034
-0,0028
0
0,0017
0,0034
0,0056
0,0076
0,0094
0,0119
0,0140
0,0144
Tabla 1. Se observan los cálculos para obtener la tasa de la fotosíntesis.
Fig. 1. Curva fotosíntesis vs irradiancia (P-I).Velocidad de la fotosíntesis ( μ moles de
O2 s-1 ) con respecto a la irradiación ( μ moles de fotones m-2 s-1 ). La luz estimula una
mayor fotosíntesis.
-
2º Experimento. Efecto de la fuente de nitrógeno en la tasa de fotosíntesis
por ml de alga.
Temperatura 20ºC  Oxígeno 0,276µ mol m-1. Se multiplica el oxígeno por 4ml para
calibrarlo  1,104µ moles de O2
Los 0,2mms-1 se pasan a cm.
∆y = y(cm) * 1,104µ moles de O2 / 14cm = ∆O2
∆x = x(cm) * 1seg / 0,02cm s-1 = ∆t
Tasa de fotosíntesis = ∆O2 / ∆t
Normalizar la muestra de clorofila “a”. Tasa de oxígeno liberado por mg de
clorofila. Es la tasa normalizada dividida con los mg de la clorofila. Agarraremos los
datos que se utilizaron en el 1º informe de la asignatura:
Clorofila a = 12,7 * 0,852 – 2,69 * 0,346 = 9,88966 µ g/ml-1
Total = 9,88966 * 10 ml = 98,8966 µ g
Pasando a mg l-1 (10-3) = 0,0988966 = 0,1 mg l-1
0,1 / 2,29 (Peso fresco) = 0,04318 mg g-1
Se cambia el peso fresco (2,29) por el nuestro (por ejemplo, 80)
Fuente de
nitrógeno
Y
X
(cm) (cm)
NH4Cl
ClNH4
NaNO3
NH4NO3
NaNO3
2,8
1
1
1,3
1,1
3,1
1,7
3,5
1,5
2,5
∆y ó
∆O2
∆x
ó
∆t
0,2208 155
0,0788 85
0,0788 175
0,1025 75
0,0867 125
Tasa de la
fotosíntesis
( μ moles
de O2 s-1 )
0,0014
0,0009
0,0004
0,0013
0,0006
Peso
fresco
(mg)
Clorofila
“a”
(mg g-1)
Tasa del
O2
liberado
80
76
55
55
60
0,00125
0,00131
0,00181
0,00181
0,00166
1,12
0,68
0,22
0,47
0,36
Tabla 2. Se contempla los cálculos utilizados para obtener la tasa del oxígeno liberado
en las fuentes de nitrógeno que nos dan.
Fig. 2. Gráfica de la tasa de oxígeno liberado con respecto a las fuentes de nitrógeno.
DISCUSIÓN
-
1º Experimento
Los valores de oxígeno del inicio son negativos porque la respiración está en la
oscuridad, los vegetales consumen más oxígeno del que crean. Después llegan a un
punto de compensación (0) porque la fotosíntesis supera el consumo de oxígeno. Cuánto
más aumente la intensidad de luz, mayores valores obtendremos.
A bajos niveles de intensidad de luz, la velocidad de la fotosíntesis aumenta con la
irradiación; pero cuando el nivel de energía incidente supera el valor crítico (punto de
saturación), la actividad fotosintética decae e induce cambios bajos en la velocidad de
fotosíntesis.
-
2º Experimento.
El Nitrógeno en el mar se encuentra en forma de amonio-Nitrógeno, nitratoNitrógeno y nitrito-Nitrógeno. Los niveles de amonio-Nitrógeno son generalmente más
altos en aguas superficiales.
Varios estudios sobre el efecto del Nitrógeno sobre algas han detectado las
cantidades y tipos de compuestos nitrogenados posibles en generar un crecimiento
óptimo en distintas algas marinas. (H4N)SO4 y NaNO3 pueden ser usados como fuentes
de Nitrógeno solos o combinados. Las sales y éteres de amonio, nitratos, nitritos,
carbamidas y varios aminoácidos son capaces de mantener el crecimiento de algas. Esto
se puede observar en la Fig. 2.
Uno de los nutrientes más importantes en el crecimiento de un alga, es el nitrógeno.
Algunos investigadores creen que la mejor fuente de nitrógeno para el crecimiento es el
NO3Na y que fuentes de nitrógeno como las sales de amonio (acetato de amonio, nitrato
de amonio, sulfato de amonio y cloruro de amonio) son fuentes menos efectivas. Esas
sales de amonio a bajas concentraciones en medios con buffer, estimulan el crecimiento
comparado con los nitratos. Así, la reducción de nitrato requiere energía y si la energía
suplementada es limitada, el mayor crecimiento ocurrirá con el amonio. También
existen fuentes de nitrógeno orgánicas tales como la urea, pero generalmente son menos
eficientes que las fuentes de nitrógeno inorgánicas (Barbarena et al., 1990; Ben-Amotz
et al., 1982).
Hay muchas relaciones entre el crecimiento de algas y las cantidades de Nitrógeno.
Efecto de diferentes fuentes de nitrógeno sobre el contenido de clorofila
La concentración de clorofila “a” es un dato que nos permite cuantificar el
crecimiento de un organismo fotoautótrofo. Existe una considerable evidencia que
sustenta el hecho de que la cantidad de clorofila se correlaciona positivamente con la
densidad o biomasa celular.
Basándonos en nuestro experimento, podemos observar que las fuentes de nitrógeno
promueven una acumulación de clorofila (indicador directo de crecimiento).
BIBLIOGRAFÍA
- Gadow, K.v., Sánchez Orois, S., Álvarez González, J.G. 2007. Estructura y
crecimiento del bosque. 287 p.
- INCI v.28 n.8 Caracas ago. 2003.
- Reduca (Biología). Serie Fisiología Vegetal. 2 (3): 1-47, 2009.
- Rodríguez, Patricia L. 2008. Estructura y producción primaria del fitoplancton y
perifiton en un humedal del bajo Paraná. Biblioteca digital de la facultad de Ciencias
Exactas y Naturales – Universidad de Buenos Aires. Tesis.
- Santelices, B. 1977. Ecología de algas marinas bentónicas –efecto de factores
ambientales-. 488 p.
- Ecol. apl. v.5 n.1-2 Lima dic. 2006