[ ] SISTEMA Y METABOLISMOS 1

[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
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
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.
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
OBJETIVO
Determinar la importancia de luz en el desarrollo armónico de la
planta como un organismo autótrofo.
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
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
LA
1.
LUZ
SOLAR se compone de
diferentes colores, que
se
corresponden
luces
de
con
diferentes
longitudes
de
onda
(expresadas
en
nanómetros).
El
espectro visible al ojo
humano cubre la región
de
400
a
700
nm,
mientras
que
plantas
“perciben”
las
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).
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
¿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.
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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.
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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
dominio
de
un
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
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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
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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
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
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.
El
campo
del
verde
y
amarillo
EL VERDE 520-530 La mayoría de las plantas reflejan la luz verde, esta es
la razón por la que las veamos de este color. Las plantas absorben muy poca
luz verde, y así la misma tiene un efecto mínimo sobre estas. Esto no quiere
decir que su efecto sea del todo nulo. De todas formas es la luz que se suele
usar para hacer trabajos de jardinería en el fotoperiodo nocturno de
cultivos
que
florecen
mediante
los
estadios
de
luz.
AMARILLO 530-600 nm. Del amarillo y su función esta poco hablada. Se
dice que es a partir de este espectro desde se empieza a controlar el
fotoperiodo ya que es donde comienza el segundo campo de actuación de las
clorofilas. El lado negativo es que es un color atractivo para ciertas alimañas
y
mosquitos.
ROJOS
EL AMBAR 600-620 Entra dentro de los espectros que se encargan de
controlar el fotoperiodo. Con él a las plantas controlan el ciclo diario de la
luz (día/noche), abriendo o cerrando las hojas o pétalos de ciertas flores. Y
también ayudan a reconocer incluso el estado anual de la luz y por tanto el
momento idóneo para florecer. El ámbar posee más propiedades para la
fotosíntesis
que
el
amarillo.
ROJO 630-700. Las bandas de color rojo de la luz fomentan el crecimiento
del tallo, inducen la germinación de las semillas, el proceso del brote y la
floración al desencadenar la liberación de hormonas. También actúan sobre
el enraizamiento // es el causante de repeler gran mayoría de insectos y
plagas
ROJO LEJANO 700-800 nm. Desempeña un papel importante en el
crecimiento de las plantas. Es un factor de importancia a la hora de
potenciar la respuesta de la planta para evitar sombra (estirándose por
ejemplo). Es un color poco visible, y representa el 1,2% de la luz solar, bajo
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
una
cubierta
de
hojas
el
0,88%
y
bajo
5mm
del
suelo
0,13%
Infrarrojo IR 800-2500 nm. La Temperatura es el factor más importante
a tener en cuenta en la creación de un ambiente en el cultivo principalmente
de interior, ya que es el que más influye sobre el crecimiento y desarrollo
de las plantas. Para el manejo de la temperatura es importante conocer las
necesidades
y
limitaciones
de
la
especie
cultivada.
Según el afamado cultivador Ed Rosenthal, el espectro electromagnético se
clasifica por longitud de onda. Cuanto más tiempo dure la onda, menos
energía contien. Asi la luz azul, que tiene una longitud de onda corta de 475
nm, tiene mas energía que la luz roja de 660 nm. La luz infrarroja va mas
alla del la visión humana, a partir de los 730 nm. Y aunque no podemos verlo,
podemos sentirla como calor. Por ejemplo un carbon incandescente emite luz
roja visible y luz infrarroja que solo sentimos como calor.
Cada objeto emite radiación infrarroja desde su superficie, si es frio emite
menos y si es caliente emitirá mas radiación. De esta manera funciona las
cámaras infrarrojas Y las plantas son por regla general un poco mas
calientes que el ambiente circundante. El agua y los productos húmedos
como el sustrato son a menudo mas fríos, incluso una habitación a oscuras
produce una imagen infrarroja.
Las plantas usan la luz roja e infrarroja para regular el crecimiento del tallo
y la respuesta fotopriodica. Las células vegetales producen un compuesto
químico llamado fitocromo, que tiene dos versiones. Una versión PR, sensible
a la luz roja 660 nm que la convierte en PFR. PFR es quien señala que la
planta crezca con tallos cortos y robustos aunque también puede ayudar a
crecer de otras formas especificas. Las plantas también usan la luz roja e
infrarroja para medir el tiempo de oscuridad continua.
PFR es sensible a la luz infrarroja 730 nm convirtiendo en PR. Cuando los
niveles de PR constituyen una medida critica, los científicos presumen que
una hormona llamada Floragen se activa e induce la planta a florecer, pero
esto es tehorico pues nadie la encontrado.
Para que PFR esté presente, debe ser renovada continuamente por la
presencia de la luz roja. Cuando las plantas están bajo sombra, reciben
menos luz roja de la necesaria y en ausencia de luz roja predomina PR
haciendo que los tallos de la planta se estiren para alcanzar la luz. por
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
ejemplo, las ramas inferiores tienen PR y se alertan hasta llegar a la luz. Y
entonces modificar su crecimiento en presencia de PFR
Al aire libre durante el día hay más luz roja de infrarrojos. Sin embargo al
amanecer y en los últimos rayos de sol del atardecer no es visible el rojo,
pero si el infrarrojo convirtiendo la PFR a PR comenzando o terminando el
tiempo crítico de su cuenta atrás…
LA FOTOMORFOGENESIS
Es un proceso por el cual las plantas captan la luz a diferentes longitudes de
onda y estas señales luminosas generan cambios fisiológicos que afectan el
crecimiento,
desarrollo
y
la
diferenciación
vegetal.
La fotomorfogénesis se define como el crecimiento y desarrollo
directamente dependientes de la luz pero no relacionados con la
fotosíntesis. Los fenómenos fotomorfogenéticos son respuestas de alta
intensidad, y muestran dependencia con la irradiación. La fotomorfogénesis
es, en última instancia, la adquisición de la forma a través de la modulación
del crecimiento y el desarrollo por la luz. En la planta, el sensor que capta la
cantidad, calidad, dirección y periodicidad de la luz es el fitocromo.
Las
moléculas
involucradas
se
llaman fotorreceptores,
y
son:
-Fitocromos
-Criptocromos
-Fotoreceptores de luz UV: absorben radiaciones UV entre 280 y 320 nm.
-Fotoclorofilina a: absorbe luz roja y azul; una vez reducido da clorofila a.
Aún no se entiende la manera en que los fotorreceptores propician la
fotomorfogénesis. Aparentemente existen dos tipos principales de efectos
que
difieren
en
su
velocidad:
1. rápido: actuaría sobre la permeabilidad de las membranas.
2. lento: actúa sobre la expresión genética
DESCRIPCION DE LOS FOTORRECEPTORES Y OTRAS HORMONAS DE
INTERES
CRIPTOCROMOS 300-500 nm
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
Los criptocromos son pigmentos fotorreceptores que se encuentran al
parecer en el núcleo de las células de un gran numero de seres vivos,
incluidas las plantas. A pesar de tener multitud de funciones, son esenciales
en la orientación a través del campo magnético terrestre, en reparación de
ADN dañado, en la regulación del sistema inmunologico, en los ritmos
cardiacos (reloj biológico) de las plantas, animales e incluso personas.
"En 1864, Julius von Sachs, quién observó que el fototropismo es causado
sólo por longitudes de onda del azul y del violeta, descubrió los efectos de
la luz azul sobre las plantas. Desde entonces se han descubierto numerosos
efectos de esta luz en muchos tipos de plantas y hongos."
Recientemente, se han encontrado dos genes que no están asociados con los
criptocromos y cuya función es detectar la luz ultravioleta (entre 290 y
320 nanómetros). Para ello se activan dos genes que producen pigmentos
decolorados (quercitin y kaempferol). Ellos filtran la luz ultravioleta. Es
decir, las plantas fabrican sus propias cremas para no ser afectadas por la
radiación
ultravioleta.
Por otra parte, Chentao Lin y sus colaboradores de la Universidad de
California en los Angeles, han comprobado que el criptocromo 2, permite a la
planta detectar la longitud del día, la que a su vez la faculta para
diferenciar las estaciones del año. Por ello, en un determinado período
disminuye o detiene el crecimiento vegetativo y comienza su desarrollo
floral (al iniciarse la primavera los días son más largos).
Los criptocromos 1 y 2 se estimulan con la luz del extremo visible del
espectro, desde el azul-verde (alrededor de 500 nanómetros), hasta la luz
ultravioleta (alrededor de 320 nanómetros), lo cual permite a la planta
conocer cuando es de noche y cuando es de día, como también detectar la
longitud del día, la calidad de la luz y la dirección de donde ésta proviene.
Otro criptocromo descubierto hace pocos años por Tony Cashmore, de la
Universidad de Pennsylvania en Philadelphia, tiene la capacidad de activar
una enzima llamada chalcone sintetasa, que interviene en la síntesis de una
amplia gama de pigmentos y también en el control de numerosos genes.
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
Los Cripotocromos constituyen una familia de flavoproteínas (una proteína
unida a una riboflavina). Existe asociado a una proteína del citocromo en
membrana
plasmática
o
estrechamente
unida
a
ésta.
Los Criptocromos son también fotorreceptores del tipo cromoproteínas,
proteínas complejas (parte proteica y grupo prostético). Se diferencian de
los fitocromos en la longitud de onda de absorción (visible). Estos captan la
luz en dos picos: azul 320-366 nm y a 450 nm. (UV)
Funciones:
generalmente
acompañan
a
-Favorecen la apertura de estomas
 -Regulan el fototropismo.
 -Regulan la síntesis de enzimas y antocianinas
 -Favorecen el crecimiento de tallos robustos.
 -Favorecen la diferenciación de los plástidos.
los
criptocromos
"Es sabido que la activación de sus criptocromos por la luz azul influye en el
comportamiento de las plantas; por ejemplo, inhibe el crecimiento del
hipocótilo"
NOTA: Las radiaciones de los sistemas inalámbricos de comunicación
afectan a los fitocromos. Esto produce alteraciones en los sistemas de
orientación de los animales, al sistema inmunologico y al reloj biológico
inclusive
de
las
plantas.
CAROTENOIDES 420-600 nm
Los carotenoides son hidrocarburos sintetizados por las plantas, son los
pigmentos responsables del intenso color amarillo, anaranjado o rojo de un
gran número de vegetales en sus flores o frutos. Comienzan a mostrarse
normalmente en las hojas y cálices de ciertas variedades cuando el color
verde de la clorofila se desvanece durante la madurez. Es muy común
confundirlos pues le abanico producido por estos varia tan solo entre el rojo
y amarillo.
"También cabe destacar que ciertos frutos ricos en vitamina C están
influenciados por el caroteno."
Sin embargo resultan esenciales para llevar a cabo el proceso de
fotosíntesis de las plantas, absorviendo la luz necesaria para llevarla a cabo
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
y especialmente en la protección contra la foto-oxidación destructiva. Sin
los carotenoides, la fotosíntesis en una atmósfera oxigenada sería
imposible.
Los carotenoides y la clorofila b absorben en la longitud de onda del
verde. Ambas clorofilas también absorben en la región final del espectro
(anaranjado - rojo), o sea a longitudes de onda larga y menor cantidad de
energía.
Los pigmentos accesorios (carotenoides en los cloroplastos) tienen como
función absorber la luz en la zona del espectro de la luz solar en la que la
clorofila tiene una absortividad molar baja, y ceder posteriormente esa
energía de excitación a la clorofila. Estos pigmentos aumentan el rango de
longitudes de onda utilizables para la fotosíntesis; en su ausencia, los
fotones de energías intermedias (que corresponden a los colores del
amarillo al verde) no serían utilizados. Son importantes básicamente en el
caso de algas, dado que la cantidad de luz en la zona del rojo cae
rápidamente con la profundidad del agua; en estos casos se emplean como
pigmentos antena las ficobilinas y las ficoeritrinas, que absorben
fuertemente en la parte intermedia del espectro visible. En las plantas
superiores la importancia de esta ampliación del espectro es menor, porque
realmente los carotenoides amplían poco el espectro de absorción de la
clorofila.
Estos pigmentos juegan un papel importante en la fotosíntesis al capturar la
luz solar y transferir su energía a las moléculas de clorofila dentro del
aparato fotosintítico. Además, los carotenoides realizan tres funciones
protectoras en el aparato fotosintítico; esto se debe a que actúan como
moléculas protectoras por su notable capacidad para extinguir la energía de
excitación de otras moléculas, disipándola en forma de calor de una manera
no
perjudicial
para
la
planta.
La primera función protectora de los carotenoides es su capacidad para
extinguir moléculas en estado triple y regresarlas a su estado basal.
La segunda función es extinguir la energía de excitación del oxígeno en
estado excitado simple (altamente destructivo), regresándolo a su estado
triplete normal (el oxígeno es una molécula inusual ya que en el estado
triplete
es
mas
estable
que
en
el
estado
simple).
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
La tercera función protectora es la extinción de los centros de reacción de
los fotosistemas cuando son sobreexcitados en presencia de luz muy
intensa. Para esta tercera función, la zeaxantina, un carotenoide específico,
es producido de la violaxantina que se encuentra normalmente presente en
el cloroplasto.
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
PROCEDIMIENTO
Se escogen 100 semillas
de frijol para sembrarlas
en 10 bolsas planticas.
Posteriormente se escogen 3 cajas
de cartón y se le hacen unos orificios
donde son rellenados por papel
celofán de colores azul, amarrillo y
rojo.
Seguidamente, las cajas se ubican en 3
siembras distintas, Son de cada caja
cubre dos bolsas platicas, y se deja una
siembra a luz normal y otra en
oscuridad.
Luego se observan
los resultados.
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
ANALISIS DE RESULTADOS
L
o Día
n s
g
3
i
t
u
d
e
n
Longitud de onda
Luz roja
Luz azul
Luz amarilla
Luz normal
oscuridad
En este día, no se
ve ninguna tipo
de germinación.
Se empieza a ver
la germinación de
las
semillas
cotiledónea,
y
tiene un altura
aprox. de 1cm
Aquí
la
plata
emerge
totalmente
del
suelo, y en un
pequeño tallo se le
ven
los
cotiledones, tiene
un tamaño de 5
cm.
En este día la
plántula empieza a
sacar las hojas, y
tiene un tamaño de
10cm.
Se empieza a ver la
germinación de las
semillas
cotiledónea, y tiene
un altura aprox. de
1cm.
Aquí
la
plata
emerge totalmente
del suelo, y en un
pequeño tallo se le
ven los cotiledones,
tiene un tamaño de
5 cm.
Se empieza a ver la
germinación de las
semillas cotiledónea,
y tiene un altura
aprox. de 1cm
En este día, no se ve
ninguna
tipo
de
germinación.
Aquí la plata emerge
totalmente del suelo,
y en un pequeño tallo
se
le
ven
los
cotiledones, tiene un
tamaño de 5 cm.
Aquí la plata emerge
totalmente del suelo,
y en un pequeño tallo
se
le
ven
los
cotiledones, tiene un
tamaño de 5 cm.
En este día la
plántula empieza a
sacar las hojas, y
tiene un tamaño de
10cm.
En este día la
plántula empieza a
sacar las hojas, y
tiene un tamaño de
10cm.
En este día la
plántula empieza a
sacar las hojas ,
pero no se abren y
tiene un tamaño de
9cm.
Aquí
la
planta
tiene todas sus
hojas afuera y es
de color verde,
teniendo
un
tamaño de 16cm.
En este día a
diferencia de las
demás
plántulas,
esta
posee
un
mayor tamaño de
19cm.
Aquí la planta tiene
todas
sus
hojas
afuera y es de color
verde, teniendo un
tamaño de 16cm.
Se vio en este día
un incremente en
su
tamaño
bastante notable,
de 20cm.
La plántula tiene
una desviación en
su tallo, por efecto
de al fototropismo,
y las hojas se
tornan de color
amarillentas, y mide
22cm
Se vio en este día un
incremente en su
tamaño
bastante
notable, de 20cm.
Aquí la planta tiene
todas sus hojas
afuera pero no se
abren y sus tallos
son delgados,
teniendo un tamaño
de 16cm.
La plántula tiene una
desviación
en
su
tallo, por efecto de
al fototropismo, y
las hojas se tornan
de
color
amarillentas, y mide
19cm
5
Aquí Se empieza
a
ver
la
germinación
de
las
semillas
cotiledónea,
y
tiene una altura
aprox. De 0.7cm
8
Aquí
la
plata
emerge
totalmente
del
suelo, y en un
pequeño tallo se
le
ven
los
cotiledones, tiene
un tamaño de 5
cm.
En este día la
plántula empieza
a sacar las hojas
, pero no se
abren y tiene un
tamaño de 9cm.
C
m
10
13
La plántula tiene
una desviación en
su
tallo,
por
efecto
de
al
fototropismo, y
las
hojas
se
tornan de color
amarillentas,
y
mide 15cm
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
La plántula tiene
un
crecimiento
algo desviado, y
las
hojas
se
abren y las hojas
se
tornan
de
color
verde
pálido.
Al día 15 la planta
se
ve
muy
saludable y sus
tallos
se
engruesan mucho
más y su tamaño
es de 23cm.
Aquí se ve la planta
algo marchita y muy
delgada.
y
su
tamaño es de 22cm.
Al día 15 la planta se
ve muy saludable y
sus
tallos
se
engruesan
mucho
más y su tamaño es
de 23cm.
Aquí se ve la planta
algo marchita y muy
delgada. y su tamaño
es de 19cm
Según la tabla anterior, vemos que la planta tiene un crecimiento diferente
con respecto a la longitud de onda o el color de luz que estas plántulas
tengan, también se observó una desviación en la elongación de la plántula,
donde estas se alongaban donde se encontraba más disposición de luz
(fototropismo).
longitud de onda
tamaño de la plantula
15
120
100
80
60
40
20
0
Dia 3
Dia 5
Dia 8
Dia 10
Dia 13
Dia 15
Oscuridad
0
5
10
15
18
19
Luz Normal
1
5
10
16
20
23
Luz Amarilla
1
5
10
19
22
22
Luz Rojo
0
0.7
5
9
15
15
Luz Azul
1
5
10
16
20
23
En este grafica lineal se estima la longitud que poseen las plántulas al pasar
ciertos días, con diferentes colores de luz, o longitudes de ondas de luz.
Entonces gracias a esta
práctica podemos señalar
que la luz juega un papel
fundamental en el
crecimiento y desarrollo de
las plantas. Además de la
fotosíntesis, hay tres
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
importantes procesos que afectan al crecimiento y desarrollo vegetal que
dependen de la luz.
Primero, los mecanismos de fototropismo y movimientos násticos que
responden fundamentalmente a la luz azul, amarillas y rojos.
Segundo, el fotoperiodismo, es decir, la respuesta a las variaciones
estacionales de la longitud del día. El fotoperiodismo es consecuencia de la
absorción de luz por un pigmento ubicuo en las plantas, el fitocromo, que
absorbe fundamentalmente luz roja y roja lejana.
Finalmente, la fotomorfogénesis, es decir, el crecimiento y desarrollo de las
plantas directamente controlado por la luz, que por un lado responde a la
absorción de luz azul, amarilla y roja de alta intensidad y por otro también a
la actividad del fitocromo.
 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 elongacion 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) Asi, la luz azul es una estrategia
potencial para producir plantas con un crecimiento mas compacto.
Ademas, se facilita la aclimatación de los cultivos in vitro
contribuyendo al crecimiento de las plantillas (NHUT et al. 2000)

La mayoría de las plantas reflejan la luz verde, esta es la razón por
la que las veamos de este color. Las plantas absorben muy poca luz
verde, y así la misma tiene un efecto mínimo sobre estas. Esto no
quiere decir que su efecto sea del todo nulo. De todas formas es la
luz que se suele usar para hacer trabajos de jardinería en el
fotoperiodo nocturno de cultivos que florecen mediante los estadios
de luz.
 Amarillo 530-600 nm. Del amarillo y su funcion esta poco hablada. Se
dice que es a partir de este espectro desde se empieza a controlar el
fotoperiodo ya que es donde comienza el segundo campo de actuacion
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
de las clorofilas. El lado negativo es que es un color atractivo para
ciertas alimañas y mosquitos.
 Estos pigmentos aumentan el rango de longitudes de onda utilizables
para la fotosíntesis; en su ausencia, los fotones de energías
intermedias (que corresponden a los colores del amarillo al verde) no
serían utilizados.
 Las bandas de color rojo de la luz fomentan el crecimiento del tallo,
inducen la germinación de las semillas, el proceso del brote y la
floración al desencadenar la liberación de hormonas. También actúan
sobre el enraizamiento // es el causante de repeler gran mayoría de
insectos y plagas
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
ANEXOS
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
CONCLUSION
Gracias a esta experiencia se puede decir que así como la luz juega
un papel importante en la producción de reacciones fotobiológicas
mediadas por plantas, también juega un papel en el desarrollo de las
plantas mismas en el espacio y en el tiempo. La luz interviene como
condición coordinadora o reguladora en el desarrollo de la planta.
(Anderson montes)
Pudimos observar que 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. (Kelly Hoyos)
También se puede afirmas que las plantas requieren de la luz para
crecer y desarrollarse, y para que la fotosíntesis ocurra. Pero no todo
el espectro luminoso tiene el mismo efecto sobre las plantas, las
cuales reaccionan de manera diferente a los distintos colores de la
luz. Las luces roja y azul tienen un efecto mayor sobre el crecimiento
de las plantas. (Alma Arias)
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
SINTESIS DE ALMIDONES A LA LUZ
INTRODUCCION
La síntesis de almidón en hojas ocurre durante el período de luz en los
cloroplastos de células fotosintéticamente activas. Los productos generados
durante la fase “luminosa” del proceso fotosintético son utilizados para la
reducción del CO2 a hidratos de carbono en la fase “oscura”. Durante la
noche, el almidón es degradado y utilizado como fuente de carbono y
energía para soportar el crecimiento heterótrofo de las plantas en este
período del día. De esta manera, este compuesto muestra un perfil diurno
de acumulación y degradación.
El almidón consiste de una mezcla de dos tipos de polímeros de glucosa:
amilosa y amilopectina. La diferencia entre ellos radica en que la amilosa es
una molécula helicoidal lineal, mientras que la amilopectina posee numerosas
ramificaciones 1-6 que hacen las hélices mucho más cortas.
La presencia de almidón en tejidos vegetales puede ser determinada
mediante su tinción de una coloración púrpura intenso con una solución de
Ioduro de Potasio (Lugol).
En contacto con el almidón, el iodo de la solución forma una secuencia lineal
de moléculas dentro de la larga hélice de la fracción amilosa, generando una
coloración azul-violeta intenso. La amilopectina también reacciona con el
iodo pero más débilmente, dando una coloración entre rosada y amarillo.
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
OBJETIVO
Observación cualitativamente los efectos de la luz sobre la síntesis
de almidón, en hojas de frijol.
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
MARCO TEORICO
Síntesis de Almidón.
La síntesis del almidón comienza con la unión de dos triosas fosfato que dan
lugar a una fructosa 2, 6-Bisfosfato. Una fosfatasa (fructosa 1, 6
Bisfosfatasa que participa también en el ciclo de Calvin) elimina uno de los
fosfatos formando fructosa 6-fosfato que es isomerizada a glucosa 6fosfato para pasar después a glucosa 1-fosfato por acción de la ADP glucosa
pirofosforilasa; se invierte una molécula de ATP y se obtiene la ADPGlucosa y pirofosfato que es hidrolizado a fosfato inorgánico por acción de
una pirofosforilasa. La ADP-Glu es la unidad que se acaba añadiendo a la
cadena en formación por acción de la almidón sintasa. A destacar de esta
ruta es:
1. La unidad estructural para la síntesis es la ADP-Glu.
2. Dos enzimas constituyen puntos de regulación:


Fructosa 1, 6 Bisfosfatasa.
ADP Glucosa Pirofosforilasa.
3. En la síntesis de almidón se obtiene fosfato.
Actualmente hay mucha controversia sobre la síntesis de ADP-Glu en el
cloroplasto. Esto está siendo estudiado por un grupo de investigación del
País Vasco.
En plantas hay varias familias de la enzima almidón sintasa que a su vez
pertenecen a dos grupos: uno de ellos participa en la síntesis de amilosa y el
otro en la de amilopectina.
La estructura densa e insoluble que constituye el grano de almidón se
obtiene por la unión de amilosa y amilopectina cuando interaccionan con la
isoamilasa (elimina las ramificaciones que estorban) y la enzima D (recicla
los restos de glucano).
La fructosa 1, 6-bisfosfatasa está regulada por el sistema ferredoxina/
tiorredoxina y parece que la ADP glucosa pirofosforilasa también. Esto lleva
a concluir que en el cloroplasto la síntesis de almidón es inducida por luz.
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
PROCEDIMIENTO
Se toma una hoja
de
cada
planta
(luz y oscuridad)
Se sumerge la
Posteriormente
hoja
transfiere las hojas a
en
agua
hirviendo
durante
minutos
unos
se
alcohol al 70% caliente, y
se deja hasta que el color
de la hoja destiña
Luego con un gotero moje la superficie de
cada hoja con lugol; déjela actuar unos
segundos, quite el exceso y observe.
[SISTEMA Y METABOLISMOS 1]
ANALISIS DE RESULTADO
En esta práctica se pudo poner en evidencia que las plantas de frijol que
estaban en la oscuridad no tuvieron proceso fotosintético y por lo tanto el
reactivo lugol no las pudo identificar, ósea que no cambio su color; mas en
las plantas que estuvieron expuestas a luz, se vio un cambio de color al
aplicarle el reactivo lugol, y esto se debe a que en esas plantas existían
reservas de almidón en las hojas producto de la fotosíntesis.
CUESTIONARIO
1. Explique en que consiste y que compuesto se está poniendo en
evidencia al utilizar el lugol
R/ta: la prueba de lugol es un reactivo para identificar almidones, y se está
poniendo a prueba la fabricación de almidón en las hojas que están
expuestas a la luz,. En este caso este reactivo cambia su tonalidad rojiza a
violeta al detectar la presencia de almidón en las hojas.
2. ¿la sintesis de almidon es parte de la fotosintesis, estrictamente
hablando?. Explique
3. Indique la serie de reacciones que llevan a la sintesis de almidon
4. El almidon es el único azúcar de reserva de las plantas? Explique