Soluciones problemas 2

1.- Una planta de alubia creció bajo una campana de vidrio con atmósfera saturada de vapor de agua a 20ºC. Al incidir la radiación solar sobre la planta, su temperatura aumentó 10ºC por encima de la del aire que se mantuvo a 20ºC. Otra planta similar creció a la sombra a 20ºC y con una humedad relativa del 70%. ¿Cuál de las dos transpiró más? Expresa los resultados en µmol de H2O m-2s-1. Los valores de resistencia de la capa límite fueron 0,52 s cm-1 y de resistencia estomática 1,48 s cm-1. Las concentraciones de vapor de agua de saturación a 20 y 30ºC son respectivamente: 0,961 mol m-3 y 1,687 mol m-3. Razona la respuesta

La planta expuesta al sol está a 30ºC, y la concentración de vapor en el interior de la hoja está a saturación, luego Cv(hoja) será: 1,687 mol.m-3, o lo que es lo mismo: 1,687 µmol.cm-3. La atmósfera también está saturada de vapor, pero a 20ºC, luego Cv(atm) = 0,961 µmol.cm-3. La tasa de transpiración en la planta expuesta al sol será:

Cv(hoja) - Cv(atm) 1,687 - 0,961 E = ——————— = —————— = 0,363 µmol.cm-2.s-1= 3630 µmol.m-2.s-1 rcl - re 0,52 + 1,48 La planta expuesta a la sombra está a 20ºC y la concentración de vapor en el interior de la hoja está a saturación,

luego Cv(hoja) será: 0,961 µmol.cm-3. La atmósfera está también a 20ºC pero su HR es del 70%, luego su Cv(atm) = 0,961x 0,7 = 0,6727 µmol.cm-3

. La tasa de transpiración en la planta expuesta a la sombra será: Cv(hoja) - Cv(atm) 0,961 - 0,6727 E = ——————— = —————— = 0,14415 µmol.cm-2.s-1= 1441,5 µmol.m-2.s-1 rcl - re 0,52 + 1,48 Transpirará más la planta expuesta al sol.

2.- Se trituran en mortero 0,234 g de semilla de cebada y se resuspenden en 10 mL de tampón acetato 50mM pH4,8. Del extracto obtenido se toman 0,25 ml para realizar ensayos de actividad α-amilasa. La mezcla de ensayo tiene un volumen final de 7 ml. Los resultados indican que se han degradado 0,5 mg de almidón/ml en 10 minutos. Calcula la actividad de la α-amilasa (mg almidón degradado.mg de peso -1.hora-1).

Calculamos el almidón degradado en 1 hora: 0,5 mg almidón degradado/ml.10 min * 60min/h = 3 mg almidón degradado/ml.h

Calculamos el almidón degradado en toda la mezcla de reacción cuyo volumen es 7 ml:

3 mg almidón degradado/ml.h * 7 ml = 21 mg almidón degradado/h

Calculamos los mg de semilla que había en los 0,25 ml de extracto que se añadieron a los ensayos: (0,234 g de semillas*0,25 ml)/ 10 ml = 0,00585 g semilla = 5,85 mg de semilla

Si 5,85 mg de semilla han degradado 21 mg almidón/h, 1 g de semillas degradarán: 21 mg almidón/h / 5,85 mg semillas = 3,59 mg almidón/ mg peso semillas. h

3.-Calcula en porcentaje el rendimiento de la fase lumínica de la fotosíntesis en la formación de un mol de glucosa, sabiendo que la glucosa tiene una energía interna de 2817 kJ.mol-1 y asumiendo una estequiometría de 8 moles de fotones de 680 nm por cada mol de O2 desprendido.

La síntesis de un mol de glucosa (C6H12O6) requiere fijar fotosintéticamente 6 moles de CO2, desprendiéndose 6 moles de O2:

6CO2 + 6H2O -----> C6H12O6 + 6O2

Si por cada mol de O2 desprendido se necesitan 8 moles de fotones, para desprender 6 moles de O2 harán falta 6*8 = 48 moles de fotones

La energía de un fotón de 680 nm será:

E= h.c/λ = (6,62*10-34 J.s)(3*108m.s-1) / (6,80*10-7m) = 2,923*10-19 J

Para calcular la energía de un mol de fotones habrá que multiplicar la energía de un fotón por el número de fotones que hay en un mol (Número de Avogadro)

E = (2,923*10-19 J)*(6,023*1023mol-1) = 176*103J.mol-1 = 176 kJ.mol-1

La energía de 48 moles de fotones de 680nm será: 48*176 = 8448 kJ.mol-1

De los 8448 kJ.mol-1 gastados se recuperan en forma de glucosa 2817 kJ.mol-1

Por tanto el rendimiento de la fase lumínica será: 2817*100 / 8448 = 33,3 %

4.-Unas hojas reciben 150 µmoles de fotones/h de luz fotosintéticamente activa y sintetizan 40 µg/h de glucosa. ¿Qué % de los fotones de luz fotosintéticamente activa incidente se aprovecha netamente en la fotosíntesis de la glucosa?

Primero calculamos los µmoles de glucosa que se han formado:

µmoles de glucosa formados = 40 µg /180 µg.µmol-1 =0,22 µmoles

Al igual que en el ejercicio anterior sabemos que la síntesis de 1 µmol de glucosa requerirá 6*8 = 48 µmoles de fotones. Por tanto para la síntesis de 0,22 µmoles/h de glucosa harán falta: 48*0,22 = 10, 56 µmoles de fotones/h

Dado que las hojas reciben 150 µmoles fotones/h y recuperan 10,56 µmoles fotones/h.

El rendimiento será: 10,56*100 / 150 = 7,1 %

5.- Una hoja de encina tiene una superficie de 6 cm2 y recibe una irradiancia de 1260 µmol de fotones.m-2.s-1 ¿Cuánto tiempo tardará en sintetizar 34,2 mg de sacarosa suponiendo una estequiometria de 11 µmol de fotones por cada µmol de CO2 fijado?

La hoja tiene una superficie de 6 cm2, es decir de 6*10-4 m2

La cantidad de luz recibida por la hoja es:

(1260 µmol fotón.m-2.s-1)*(6 *10-4 m2) = 0,756 µmol fotón. s-1

Esa irradiancia permitirá fijar:

0,756 µmol fotón. s-1/ 11 µmol fotón. µmol CO2 = 0,0687 µmol CO2.s-1

Sabemos que 34,2 mg de sacarosa equivalen a 0,1 mmol de sacarosa, o lo que es lo mismo a 100 µmol de sacarosa. La síntesis de 1 µmol de sacarosa requiere 12 µmol de CO2. Por tanto, para sintetizar 100 µmol de sacarosa harán falta 1200 µmol de CO2.

Como en 1 segundo se fijan 0,0687 µmol de CO2, para fijar 1200 µmol de CO2 harán falta:

1200 / 0,0687 = 17467 segundos.

Eso equivale a 291 minutos o a 4 horas y 51 minutos.