Ingenieria en INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

EVIDENCIA DEL PROCESO Y EFECTO DE LOS FACTORES LIMITANTES (INTENSIDAD DE LA LUZ Y CONCENTRACIN DEL CO2) EN LA FOTOSNTESISI. INTRODUCCIN.

La fotosntesis es el proceso por medio del cual las plantas absorben la energa lumnica proveniente del sol y la transforman en energa qumica (ATP) a travs de reacciones qumicas redox. Durante estas reacciones se produce el rompimiento de molculas de agua en H+ que es utilizado para la reduccin de cofactores y O2 que se libera en forma gaseosa a la atmsfera (Andreo, 1999). La reaccin general de la fotosntesis es: 6CO2 + 6H2O ------------C6H12O6 + 6O2La fotosntesis es un proceso sensible a los cambios del ambiente. Los factores ms importantes que afectan la actividad fotosinttica de una planta son: intensidad de luz, longitud de onda de la luz (color), temperatura y cantidad de dixido de carbono disponible. Aunque algunas longitudes de onda larga son aparentemente efectivas en la fotosntesis y algunas de onda corta parecen ser utilizadas por bacterias sulfurosas, en general el proceso en las plantas verdes solo puede llevarse a cabo con del espectro visible. Las intensidades de luz muy altas ejercen un efecto inhibitorio de la fotosntesis, fenmeno llamado solarizacin. Los efectos de la solarizacin parecen ser el resultado de la foto oxidacin, en la cual las hojas consumen O2 en presencia de luz y la utilizan en la oxidacin de varios compuestos celulares mientras que se libera CO2 durante el proceso. En general, aumentar la intensidad de luz produce un incremento de la tasa fotosinttica, hasta que otro factor se hace limitante (por ejemplo CO2) (Andreo, 1999).

II. OBJETIVOS.

Medir la cantidad de oxgeno que desprende una rama de Elodea sp. al realizar la fotosntesis en un tiempo determinado. Comparar la velocidad de desprendimiento de oxgeno a condiciones ambientales del laboratorio con la velocidad cuando se varan las condiciones de longitud de onda de la luz o temperatura.

Medir la produccin de oxgeno durante la fotosntesis en la planta acutica (elodea).

Determinar el efecto de la intensidad de la luz y del CO2 en la actividad fotosinttica de esta planta.

III. MARCO TERICO.1. LA FOTOSNTESIS. Lafotosntesis(delgriego antiguo-[fos-fots], luz, y[snthesis], composicin, sntesis) es la conversin de materia inorgnica en materia orgnica gracias a la energa que aporta la luz. En este proceso laenerga lumnicase transforma enenerga qumica estable, siendo eladenosn trifosfato(ATP) la primera molcula en la que queda almacenada esa energa qumica. Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar molculas orgnicas de mayor estabilidad. Adems, se debe de tener en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosntesis que realizan las algas, en el medio acutico, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizarmateria orgnica(imprescindible para la constitucin de losseres vivos) partiendo de la luz y lamateria inorgnica. De hecho, cada ao los organismos foto sintetizadores fijan en forma de materia orgnica en torno a 100.000 millones de toneladas de carbono. Los orgnulos citoplasmticos encargados de la realizacin de la fotosntesis son loscloroplastos, unas estructuras polimorfas y de color verde (esta coloracin es debida a la presencia del pigmentoclorofila) propias de lasclulas vegetales. En el interior de estos orgnulos se halla una cmara que contiene un medio interno llamado estroma, que alberga diversos componentes, entre los que cabe destacar enzimas encargadas de la transformacin del dixido de carbono en materia orgnica y unos sculos aplastados denominadostilacoideso lamelas, cuya membrana contiene pigmentos fotosintticos. En trminos medios, una clula foliar tiene entre cincuenta y sesenta cloroplastos en su interior. Los organismos que tienen la capacidad de llevar a cabo la fotosntesis son llamadosfoto auttrofos(otra nomenclatura posible es la de auttrofos, pero se debe tener en cuenta que bajo esta denominacin tambin se engloban aquellas bacterias que realizan laquimiosntesis) y fijan elCO2atmosfrico. En la actualidad se diferencian dos tipos de procesos fotosintticos, que son lafotosntesis oxignicay lafotosntesis anoxignica. La primera de las modalidades es la propia de las plantas superiores, las algas y lascianobacterias, donde el dador de electrones es el agua y, como consecuencia, se desprende oxgeno. Mientras que la segunda, tambin conocida con el nombre de fotosntesis bacteriana, la realizan lasbacterias purpreasyverdes del azufre, en las que el dador de electrones es el sulfuro de hidrgeno, y consecuentemente, el elemento qumico liberado no ser oxgeno sino azufre, que puede ser acumulado en el interior de la bacteria, o en su defecto, expulsado al agua.La fotosntesis es el proceso por el cual, la planta requiere luz para la fabricacin de su alimento este proceso es esencial no slo para las plantas sino tambin para todos los seres vivos ya que se necesita de una fuente auttrofa que proporcione alimento. Este proceso de divide en dos partes, la primera es la fase luminosa donde se producen reacciones qumicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila. La clorofila es un compuesto orgnico, formado por molculas que contienen tomos de carbono, de hidrgeno, oxgeno, nitrgeno y magnesio. Estos elementos se organizan en una estructura especial: el tomo de magnesio se sita en el centro rodeado de todos los dems tomos. El proceso es el siguiente: la clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molcula de agua (H2O), separando el hidrgeno (H) del oxgeno (O); es decir, el enlace qumico que mantiene unidos al hidrgeno y al oxgeno de la molcula de agua, se rompe por efecto de la luz. Finalmente, el proceso genera oxgeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energa no utilizada es almacenada en molculas especiales llamadas ATP. En consecuencia, cada vez que la luz est presente, se desencadenar en la planta el proceso descrito. La segunda etapa es la fase oscura de la fotosntesis donde no se necesita la luz, aunque se realiza en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende directamente de los productos obtenidos en la fase luminosa. En esta fase, el hidrgeno formado en la fase anterior se suma al dixido de carbono gaseoso (CO2) presente en el aire, dando como resultado la produccin de compuestos orgnicos, principalmente carbohidratos; es decir, compuestos cuyas molculas contienen carbono, hidrgeno y oxgeno. Dicho proceso se desencadena gracias a una energa almacenada en molculas de ATP que da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6HI2O6), un tipo de compuesto similar al azcar. Despus de la formacin de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones qumicas que dan lugar a la formacin de almidn y varios carbohidratos ms. A partir de estos productos, la planta elabora lpidos y protenas necesarios para la formacin del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.

2. EL DIXIDO DE CARBONO.

Eldixido de carbono, tambin denominadoxido de carbono (IV),gas carbnicoyanhdrido carbnico(los dos ltimos cada vez ms en desuso[citarequerida]), es un gas cuyasmolculasestn compuestas por dostomosdeoxgenoy uno decarbono. Sufrmula molecularesCO2. Es unamolcula linealyno polar, a pesar de tener enlaces polares. Esto se debe a que, dada la hibridacin del carbono, la molcula posee una geometra lineal y simtrica. Su representacin por estructura de Lewises: O=C=O.Como parte delciclo del carbono,plantas,algasycianobacteriasusan la energa lumnica del Sol para foto sintetizar carbohidratos a partir del dixido de carbono y el agua, expulsando oxgeno como desecho de la reaccin2. Sin embargo, las plantas no pueden hacer la fotosntesis por la noche o en oscuridad, desprendiendo una cantidad menor de dixido de carbono debido a larespiracin celular3. No slo las plantas, la mayora de losorganismosenla Tierraque respiran expulsa el dixido de carbono como desecho del metabolismo, incluyendo al hombre. El dixido de carbono es producido tambin por lacombustindel carbn y los hidrocarburos, es emitido porvolcanes,giseresy fuentes volcnicas.Los efectos ambientales del dixido de carbono atmosfrico generan un creciente inters. Actualmente existe una fuertecontroversia sobre el calentamiento global y la relacin que el CO2tiene con ste. El dixido de carbono es un importante gas que regula elcalentamiento globalde la superficie de la Tierra, adems de ser la primera fuente de carbono para la vida en la Tierra. Su concentracin en la atmsfera se ha mantenido constante desde el final delPrecmbricohasta la Revolucin Industrial, pero debido al crecimiento desmesurado de la combustin de combustibles fsiles la concentracin est aumentando, incrementando el calentamiento globaly causando un cambio climtico antropognico. Sin embargo, los opositores a esta teora se basan en la falta de evidencias cientficas significativas que soporten el argumento de que el dixido de carbono es el principal causante del calentamiento global, o incluso, tenga alguna relacin con sta. A partir de la fotosntesis se produce prcticamente toda la materia orgnica de nuestro planeta y se garantiza toda la alimentacin de los seres vivos. El dixido de carbono (CO2) es absorbido por los estamos de las hojas, y junto con el agua (H2O), llegan a los cloroplastos, donde con ayuda de la energa de la luz se produce la glucosa. Durante esta reaccin se produce oxgeno (O2), que es emitido al aire o al agua y es utilizado para la respiracin de otros seres vivos.

La planta Elodea tiene la capacidad de producir grandes cantidades de oxgeno por lo que la hace especialmente adecuada para este experimento

3. LA LUZ.

Se llamaluz(dellatnlux,lucis) a la parte de laradiacin electromagnticaque puede ser percibida por elojo humano. Enfsica, el trmino luz se usa en un sentido ms amplio e incluye todo el campo de la radiacin conocido comoespectro electromagntico, mientras que la expresinluz visibleseala especficamente la radiacin en elespectro visible.Lapticaes la rama de la fsica que estudia el comportamiento de la luz, sus caractersticas y sus manifestaciones.El estudio de la luz revela una serie de caractersticas y efectos al interactuar con la materia, que permiten desarrollar algunas teoras sobre su naturaleza.

4. EL AGUA. El agua, al mismo tiempo que constituye el lquido ms abundante en la Tierra, representa el recurso natural ms importante y la base de toda forma de vida.El agua puede ser considerada como un recurso renovable cuando se controla cuidadosamente su uso, tratamiento, liberacin, circulacin. De lo contrario es un recurso no renovable en una localidad determinada.No es usual encontrar el agua pura en forma natural, aunque en el laboratorio puede llegar a obtenerse o separse en sus elementos constituyentes, que son el hidrgeno (H) y el oxgeno (O). Cada molcula de agua est formada por un tomo de oxgeno y dos de hidrgeno, unidos fuertemente en la forma H-O-H.

5. LA ELODEA. Elodeaes ungnerodeplantaacuticatambin conocida comoyana. Muy difcil de conseguir en algunas partes.Preciosa y robusta planta acutica que crece en largos cordones separados por verticilos foliares dispuestos a lo largo de los tallos, con hojas dispuestas en roseta muy apretadamente concentradas, de color verde intenso. A cualquier altura de los tallos pueden emerger races adventicias que se dirigen rpidamente hacia el fondo.LaElodeaes nativa deNorteamricay est extensamente usada como vegetacin deacuario. La introduccin de algunas especies deElodeaen cursos de agua enEuropa,Australia,frica,Asia,Nueva Zelandaha creado problemas, estando considerada unamalezapeligrosa en ciertas reas.Elodea canadensis, o Anacharis est muy distribuida y conocida como maleza del agua genrica. El uso de esos nombres causa no poca confusin con plantas no nativas similares, como la Elodea de BrasilEgeria densa) o hidrilla (Hydrilla verticillata).La Elodea vive enteramente bajo el agua, salvo sus pequeasfloresque flotan encima del agua, unidas a la planta por delicados tallos. Produce capullos invernales. En el verano, se desprenden hijuelos de la planta madre, flotando, y luego enraiza, y comienza una nueva planta. Este es el modo ms importante de multiplicacin, jugando la produccin de semilla un rol menor.Lossedimentoslimososy el agua rica en nutrientes favorecen el crecimiento de la Elodea en lagos eutrficos (ricos en nutrientes). Aunque, la planta crece en un amplio rango de condiciones, desde muy sombreados a agua profunda, y en muchos tipos de sedimento. Puede continuar viviendo desarraigada, en fragmentos flotando. Se la halla en reas templadas de Norteamrica, donde es el gnero ms comn entre las acuticas.Las Elodeas son importantes para unecosistemalacustre. Da buen hbitat parainvertebrados acuticos y cubrepecesyanfibios. Lospatos, buscan alimento perfectamente las Elodeas. Tambin, es fcil y econmico para acuarios. Fue usado comodrogapor losiroqueses.Lasclulasde lashojasde Elodea son conocidas por su exhibicin vvida de laciclosis, o corrientescitoplasmticas.Especie que por sus necesidades est orientada a acuarios de agua fra y tanques tropicales de temperaturas moderadas. Aguas clidas suponen que la planta vaya degradndose hasta desaparecer por completo.Esta particularidad junto a la capacidad de producir grandes cantidades de oxgeno la hacen especialmente indicada para su mantenimiento en estaques, aunque debe ser controlada para que no acabe por invadir por completo los mrgenes impidiendo la natacin a los animales.Es poco exigente con las condiciones acuticas siempre respetando la temperatura. Con una temperatura adecuada la planta es capaz de sobrevivir en ambientes con pobre iluminacin y falta de nutrientes.Cada planta presenta un nico sexo produciendo flores diferentes que utilizan para la reproduccin. En acuario sin embargo la reproduccin se presenta nicamente por va vegetativa, es decir; a travs del esquejado de los tallos, bien de forma natural por la rotura de la planta o por la accin del aficionado.En condiciones apropiadas de iluminacin sus tallos pueden alcanzar los 3 metros de longitud. La longitud de sus hojas oscila entre los 5 y los 30 milmetros.

IV. MATERIALES Y METODOLOGIA.

Materiales. Rama de elodea Tubo de ensayo Agua helada. Lmpara de proyeccin. Solucin de bicarbonato de sodio. Embudo de vidrio. Portaobjetos. Regla. Deposito.

Metodologa.1. Primero colocamos agua helada en un depsito o en un vaso aproximadamente 1 litro y medio. Cortamos (en bisel) una ramita de elodea de 10 a 15 cm de largo en el interior del embudo introducir un tallito de Elodea, (debe introducirse en forma invertida, es decir la parte cortada hacia arriba). Fijamos mediante un hilo a una barrilla de vidrio. Colocamos al interior del embudo pero con la parte contada hacia el tubo del embudo. El embudo es sumergido en el agua, y debe de estar bien colocado para esto utilizamos dos portaobjetos para que no haya dificultad. Sobre el embudo colocamos un tubo de ensayo, lleno con agua helada, para esto llenamos el tubo con agua, colocamos el dedo en la boca del tubo para luego introducirle boca abajo en el vaso con agua esto se hace para que no entre oxgeno al tubo, luego una vez dentro quitamos el dedo e introducimos el tubo en el embudo. Luego colocamos nuestra muestra en un lugar bien luminoso y despus de 10 minutos procedimos a contar el nmero de burbujas que sale por cada minuto en tres tiempos 3 veces por cada tiempo. Observamos y anotamos el nmero de burbujas por minuto.

2. Efecto de la intensidad lumnica.

Colocamos el dispositivo o nuestra muestra sobre la mesa del laboratorio,De modo que la planta quede en la misma direccin de un aparato de proyeccin o de una lmpara de alta luminosidad. Tomando como punto de referencia la distancia entre el objetivo del proyector y la pared latente del baso, para esto colocamos el proyector a 2m de distancia, una vez encendido el proyector esperamos un minuto para luego empezar el conteo de las burbujas en tres tiempos cada uno de 1 minuto luego anotar los resultados y calculamos el promedio.Luego modificamos la distancia del proyector 1m. Esperamos unos minutos y empezamos con el conteo y el mismo procedimiento.Repetimos la operacin cada vez ms cerca el proyector a 0.50m. , luego 0.25m. hasta llegar a 0.12m. de distancia. Contamos el nmero de burbujas por minuto en cada tiempo por tres veces, luego calculamos el promedio por minuto. Consignar estos datos en un cuadro: Intensidad lumnica en distancia dela lmpara a la planta, intensidad fotosinttica en nmero de burbujas de O2 desprendidas por minuto. Graficar los resultados y redactar el informe correspondiente.

V. PROCEDIMIENTO.1. En un vaso colocamos agua helada aproximadamente 1 litro y medio

Cortamos (en bisel) una ramita de elodea de 10 a 15 cm de largo.

Fijamos suavemente a una barrilla de vidrio mediante un hilo el interior del embudo introducir un tallito de Elodea, (debe introducirse en forma invertida, es decir la parte cortada hacia arriba).

Sumergimos el embudo en el agua del vaso y debe entrar sin dificultad, para lo cual se debe apoyar sobre los portaobjetos.

Colocamos un tubo de ensayo sobre el tubo del embudo lleno con agua teniendo mucho cuidado la entrada de oxgeno al tubo.

Colocamos el dispositivo a un lugar bien iluminado para luego empezar el conteo de las burbujitas.

2. .

Colocamos el dispositivo en la mesa de laboratorio, la planta debe quedar a la misma altura del objetivo del proyector.

Colocamos el proyector a dos metros de distancia tomando como punto de referencia el objetivo del proyector y la pared delantera del vaso. Esperamos unos minutos y procedemos a contar el nmero de burbujas por minuto en tres tiempos (2m) tres veces.

Acercamos el proyector a 1m. y hacemos el mismo procedimiento.

Modificamos la distancia a 0.50m. y hacemos el mismo procedimiento.

Acercamos el proyector a 0.25m. y con el mismo procedimiento

Luego acercamos el proyector hasta llegar a 0.12m de distancia y hacemos el mismo procedimiento.

VI. RESULTADOS.

Distancia(m)Intensidad relativa de luzAgua de grifo

AguahervidaAguahelada

Tiempo 123x123x123x

Inicio2453.717161516

2160110.716151515.3

180321.715151515

0.541221.714131514

0.252222214151715.3

0.1251000014141313.6

VII. CONCLUCIONES.

Las plantas son auttrofas porque pueden sintetizar su propio alimento. La fotosntesis permite a la planta sintetizar glucosa a partir de agua y dixido de carbono, y mientras ms intensidad de luz pueda haber permite que se exprese la mxima capacidad de fotosntesis.

Hemos medido la cantidad de oxigeno que desprende una rama de elodea al realizar la fotosntesis en tiempo de 1minuto.

La realizacin de la fotosntesis vara de acuerdo a la intensidad de la luz y de acuerdo al agua (helada, fra, tibia, etc.).

Habr mayor actividad fotosinttica si la planta consume mayor cantidad de CO2

VIII. BIBLIOGRAFIA.

http://www.slideshare.net/jhonasabnervegaviera/fotosintesis-respiracion-y-fermentacion.

http://alemtz528.blogspot.com/2011/03/practica-de-fotosintesis.html.

https://www.google.com.pe/#q=fotosintesis+en+la+elodea+informe+pdf.

Rbalo, M; Rojas, M. 1982. Fisiologa vegetal experimental. Prcticas de laboratorio. Limusa, Mxico DF, ME. Pg. 71_72.

NUEZ MEJIA, Edith

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