guia de Fotosíntesis

7/22/2019 guia de Fotosntesis

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LiceoN1JavieraCarrera/DptoBiologa/ProfesoraLoretoMoya/Gua :Fotosntesis

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LICEO N1 JAVIERA CARRERADEPTO BIOLOGA1 MEDIOProfesora: Loreto Moya Cid

GUIA DE APOYO: FOTOSNTESISINTRODUCCIN:Se define como metabolismo al conjunto de reacciones bioqumicas que permiten a laclula vivir. Existen dos grupos de reacciones pertenecientes al metabolismo celular:- Catabolismo: Corresponde a ladegradacin de grandes molculas hasta susconstituyentes bsicos, son ejemplos gluclisis, liplisis, proteolsis, fermentacioneslcticas y alcohlicas.

-Anabolismo: Corresponde a la sntesis de biomolculas desde molculas monomricasa complejas estructuras orgnicas,son ejemplos: replicacin o duplicacin de ADN,sntesis de ARN, sntesis de protenas, sntesis de carbohidratos, sntesis de lpidos,fotosntesis

As, las reacciones para obtener energa celular en forma de ATP son consideradascatablicas, pues degradan glucosa, cidos grasos o aminocidos (molculas grandes)para convertirlas en ATP (una molcula relativamente pequea y simple).

El otro conjunto de reacciones que conforman el metabolismo son las reacciones debiosntesis o anablicas, en las cuales se forman molculas complejas (DNA, RNAs,Polisacridos, Polipptidos, etc) a partir de molculas simples, con gasto de ATP.

Aunque anabolismo y catabolismo son dos procesos contrarios, los dos funcionancoordinada y armnicamente, y constituyen una unidad difcil de separar.

En la figura 1 se muestra el metabolismo :el cloroplasto representa el anabolismo cuyos

productos formados lo utilizar la mitocondria realizando procesos catablicos liberando

CO2 y O2 al ambiente, producto que lo va a reutilizar el cloroplasto, organelo presente

en todas las plantas verdes, as se continua el ciclo. Hay que destacar la formacin de la

molcula energtica ATP, al mismo tiempo que se va produciendo ATP se van

produciendo nuevamente biomolculas complejas. El catabolismo y anabolismo actan

siempre de manera coordinada, para que no sobre y falte ATP.


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En la figura 2 , se representa CICLODELAMATERIAYFLUJODELAENERGAENLABISFERAentre los organismos auttrofos fotosintetizadores y los organismos hetertrofos, el

producto del primero ser los reactantes para el segundo.

Figura1

Figura2


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Todos los organismos llevan a cabo reacciones anablicas, sin embargo solo algunostipos pueden sintetizarmolculas como glcidos, aminocidos y cidos grasos a partir deelementos simples. Estos organismos son llamados productores, puesto que ellosproveen de estos nutrientes a todo el resto de los seres vivos, estos son:Las cianobacteriasLas clulas vegetales yAlgunos protozoos

A continuacin se analizar el proceso de la Fotosntesis, las etapas y los factores que laafectan y su importancia para la vida del planeta incluyen a los seres humanos.

FOTOSNTESIS UN PROCESO ANAERBICO

El proceso mediante el cual se puede convertir la luz (energa lumnica) en energaqumica (sacridos, protenas y cidos grasos) es llamado fotosntesis, y se lleva acabo en unos organelos especializados presente en las clulas eucariotas vegetalesllamados cloroplastos. En las cianobacterias se realiza en su membrana plasmtica.


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Los cloroplastosLos cloroplastos son organelos de doble membrana presente solo en las clulasvegetales. Se cree que se originaron de la misma manera que las mitocondrias: porendosimbiosis serial de una cianobacteria primitiva.Las estructuras que posee son:

- Membrana externa: Posee transportadores especficos.- Membrana interna: Esta ligada a los transportadores que posee la membrana externa- Espacio intermembrana: Es muy pequeo. Alberga algunas enzimas para extraerproductos ya sintetizados.- Membrana tilacoidal: Es la membrana del tilacoide. En ella se encuentra la cadenatransportadora de electrones y las clorofilas.- Estroma: Fluido interno entre la membrana tilacoidal y la membrana interna.- Tilacoide: Estructura similar a una moneda donde ocurre la fotosntesis dependiente dela luz.- Grana: Estructura como monedas apiladas (tilacoides apilados).- Ribosomas

- DNA circular- Gotitas de productos: Lpidos y almidn en general. Luego estos productos sontransportados a otros plstidos especficos (como los oleoplastos y leucoplastosrespectivamente).

Cloroplasto. (1) Membrana externa, (2) Espacio intermembrana, (3) Membrana interna,(4) Estroma, (5) Tilacoide, (6) Membrana tilacoidal, (7) Grana, (8) Tilacoide, (9) Granulode almidn, (10) Ribosomas, (11) DNA plastdeo, (12) Gotita de lpido.


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Generalidades de la FotosntesisLa fotosntesis se define como la sntesis de carbohidratos, lpidos y protenas utilizandoCO2, Luz y ATP para ello.Se considera dentro de las reacciones anablicas y solo lapueden realizar las cianobacterias, las plantas y algunos protistas.Gracias a esa caracterstica se les considera organismos auttrofos(capaces de generar

su propio alimento) y organismos productores(la base de la pirmide de energa, desde lacual los organismos hetertrofos obtienen los nutrientes que ellos sintetizan).

Para lograr comprender el proceso de la fotosntesis, debemos hacer un pequeo

recuerdo de las propiedades fsicas de la luz, para luego comentar las caractersticas de

una molcula muy especial: La clorofila.

Propiedades fsicas de la luzLa luz es un ente fsico con un comportamiento dual: de onda electromagntica y departcula. La luz blanca que llega al planeta tierra est compuesta por un espectro llamadoespectro de la luz visible, compuesto por colores que oscilan su percepcin visual

dependiendo de su longitud de onda () medida en nanmetros (nm).

La fotosntesis se aprovecha de la energa que llevan los fotones, las partculascomponentes de la luz. Como la luz fue primero que la vida, los seres vivos capaces de

realizar la fotosntesis adecuaron sus sistemas para captar la mayor cantidad delongitudes de onda favorable para el rendimiento del proceso.Debido a fenmenos que se desconocen hoy en da, las longitudes de onda menosefectivas para la fotosntesis corresponden a las cercanas a 550nm, o sea, al verde.Es por ello que en general las plantas y las colonias de cianobacterias tienen un colorverde, pues reflejan esta longitud de onda y nuestros ojos pueden captarlo.


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La clorofila

La clorofila es un pigmento verduzco que seencuentra en todos los organismos

fotosintetizadores, debido a que su presencia esfundamental para realizar dicho proceso.Qumicamente es una protena portadora de unanillo de porfirina con un tomo de magnesio enel centro, el cual es capaz de desprenderelectrones cuando eleva su nivel de energa. Estepigmento es el encargado de captar los fotonesprovenientes de la luz y elevar el nivel de energade los electrones del magnesio, desprendindolos e iniciando el proceso de la cadenatransportadora de electrones.

La clorofila responde muy eficientemente a las longitudes de onda cercanas al azul y alrojo, pero a las intermedias como el verde no, por lo que refleja esa longitud.

Existen diferentes clases de clorofila, dependiendo de su estructura qumica:- Clorofila a: Presente en casi todas las plantas en sus fotosistemas.- Clorofila b: Presente en plantas, algas multicelulares y cianobacterias.- Clorofila c y d: Presente en fotosintetizadores protistas.

EnelesquemasemuestraelexperimentodeEngelmann,Velocidadfotosinttica(nmerodebacterias/unidaddelongituddeonda)enelejeY,longituddeondasenelejeX.Severificalaagrupacin debacterias(estasbuscanlapresenciadeglucosa,comoproductodelafotosntesis)principalmenteenlasregionesvioleta,azul,naranjayrojaendondelafotosntesisesmsactiva

Los fotosistemas

Se define como fotosistema un complejo pro teico enlazado a una molcula de

clorofi la, el cual es capaz de captar fotones e iniciar la cascada de eventosvinculados al transporte de electrones. Se encuentran insertos en la membrana de lostilacoidesExisten dos fotosistemas:- El PSII, P680 o fotosistema II, en el cual ocurre la fotlisis del agua.- El PSI, P700 o fotosis tema I, donde se propaga la energa para producir NADPH.

Clorofila a


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La fotosntesis dependiente de la luzLa fotosntesis est dividida en dos procesos diferentes, uno dependiente de la luz y otroindependiente de la luz(ciclo de Calvin), ambas fases pueden estar ocurriendo al mismotiempo.Los objetivos de la fotosntesis dependiente de la luz son generar ATP y NADPH, loscuales sern utilizados en la fase independiente de la luz de la fotosntesis y como

producto de desecho se produce O2.

Las etapas de la fotosntesis dependiente de la luz son las siguientes:1. Un fotn impacta la clorof ila del PSII, haciendo que el tomo de magnesio eleve sunivel de energa y dos de sus electrones salten hacia la cadena transportadora deelectrones adyacente. Al mismo tiempo, una molcula de agua es fotolisada para reponerlos electrones perdidos por el magnesio.A causa de eso se l ibera O2 y H+.2. Los electrones van avanzando por la cadena transportadora de electrones, llegando auna protena llamada plastoquinona.3. La plastoquinona cede los electrones a un complejo citocromo, para luego cederlos auna protena llamada plastoquinina (o plastocinina).4. Al mismo tiempo que un fotn impactaba el PSII, otro impactaba el PSI, de manera que

el PSI estaba carente de dos electrones. La plastoquinina cede los electronestransportados y restaura el equilibrio del PSI5. Los electrones del PSI saltan hacia otra cadena transportadora, concluyendo conla formacin de NADPH.6. Debido a la fuerza protn-motriz acumulada al interior del tilacoide (causada por lafotolisis continua del agua) laATP s in tetasa de la membrana tilaco idal s in tet iza ATPhacia el estroma.


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La fotoqumica o dependiente de la luz puede presentarse en dos modalidades: con

transporte acclico de electrones o con transporte cclico de electrones. En la acclica se

necesitan los dos fotosistemas el I y el II. En la cclica slo el fotosistema I.


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En resumen, la fotosntesis dependiente de la luz prepara los componentes necesarios

para que la fotosntesis independiente de la luz ocurra.

Fotosntesis independiente de la luz: Ciclo de CalvinLa fotosntesis independiente de la luz es el momento clave del metabolismo anablico,

debido a que desde aqu se forman los precursores de las molculas orgnicas.A diferencia de la fotosntesis dependiente de la luz, la fotosntesis independiente de la luzse define como un ciclo especial y breve, llamado el ciclo de fijacin del Carbono o Ciclode Calvin.

Existe una enzima que es esencial en el desarrollo de este ciclo, que es llamadaRUBISCO, debido a su extenso nombre (Ribulosa 1,5 bifosfato carboxi lasa/oxidasa)

Las etapas del ciclo de Calvin son las siguientes:1. Fijacin de la ribulosa 1,5 bifosfato, una pentosa, con CO2, formando 3-fosfoglicerato .2. El 3 fosfoglicerato es fosforilado gracias al ATP y reducido por el NADPH, formando 3-fosfogliceraldehido, mejor conocido como PGAL.

3. El PGAL puede ser convertido en molculas orgnicas como glucosa, cidos grasos yaminocidos. Sin embargo una parte del PGAL se utiliza para reponer la ribulosa 1,5bifosfato.


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En el esquema siguiente se resume los elementos que se requiere para la faseindependiente de luz en la fotosntesis, una vez formada la glucosa, esta se polimerizaformando el almidn

Finalmente, podemos decir que la fotosntesis es un magnfico ejemplo de cmo lasplantas fueron los primeros organismos pluricelulares en aparecer, puesto quedesarrollaron una eficaz maquinaria con la que pueden producir su propio alimento. Secree que esto fue porque no tenan otro organismo al cual consumir. A continuacin semuestra un esquema resumen de las dos etapas dependiente e independiente de la luz.Se destaca los reactantes y productos de cada proceso interdependiente de lafotosntesis.


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Los factores que influyen en la Fotosntesis son :

a) Temperaturab) Intensidad y Longitud de onda de la luzc) Concentracin de CO2d) Concentracin de O2

Para medir el rendimiento fotosinttico se puede medir de varias formas:

- Produccin de CO2,- Produccin de O2- Produccin de azcar por la planta

Una forma sencilla, basada en la produccin deoxgeno, se relata en la siguiente experiencia: Seintroduce una ramita ded elodea dentro de untubocon agua, tal y como se indica en la figura. Al

iluminar la planta, esta realiza la fotosntesis y seproducen un desprendimiento de burbujas deoxgeno. Contando las burbujas que se producen porminutos se puede saber si el rendimientofotosinttico es mayor o menor en funcin del factorque estemos estudiando.

a- Temperatura:

Experimentos handemostrado en diferentesplantas que estas aumentas

su tasa fotosinttica amedida que se incrementanla temperatura, sin embargoexiste una temperaturalmite sobre la cual la tasafotosinttica empieza adecrecer progresivamente.Lo que se ve reflejado en elsiguiente grfico.


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En el grfico se muestra el rendimiento fotosinttico de tres tipos de plantas adaptadas aDiferentes lugares geogrficos.

b) Intensidad y Longitud de onda de la luz: Se ha observado que la tasafotosinttica aumenta progresivamente a medida que aumenta la intensidadlumnica, hasta unvalor mximo quesuele estar alrededorde los 600 watts,este vara en lasdiferentes especiesvegetales. Una vezalcanzado este valormximo, la tasafotosinttica semantienerelativamente

constante, aunque laintensidad lumnicase incrementa. Comose observa en el grfico.


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c) Concentracin de CO2 : Como expresa el grfico, el aumento de concentracinde dixido decarbono tiende aaumentar elrendimiento

fotosinttico, sinembargo esteaumento tiene unlmite, inclusoaltasconcentracionesde CO2 puedeninhibir lafotosntesis.

e) Concentracin de O2: En presencia de oxgeno el rendimiento de la fotosntesisDisminuye notablemente.


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ACTIVIDADES

I En relacin al proceso fotosinttico, COMPLETA las siguientesaseveraciones:

l. Completa las siguientes oraciones:

1. El pigmento ms abundante en la mayora de las plantas se llama______________

2. El mineral que forma parte de la clorofila es el______________________________

3. Los pigmentos accesorios sirven para_____________________________________

______________________________________________________________. Dos

Ejemplos de ellos son________________________ y _______________________

4. La clorofila se encuentra en los___________________________, que estn dentro

de los organelos llamados______________________________________________

5. La fase oscura de la fotosntesis se llama ciclo de______________________. Este

comienza al unirse la______________________________con el ______________

6. Del ciclo de Calvin salen molculas que tienen______ tomos de carbono, llamadas

______________, las cuales se usan para la sntesis de______________________

7. Durante la fase oscura se utiliza el__________ y el____________que han sido

producidos en la fase clara.

8. Los carbonos de la molcula de glucosa, provienen de la molcula de___________

9. El oxgeno que las plantas liberan, proviene de la molcula de________________,

proceso conocido como_______________________________________________10. El espectro de absorcin de la clorofila coincide con el espectro de_____________

de la______________________________________________________________

11. La fotolisis del agua, consiste en la ruptura del_____________ por efecto dela__________________

12.- Si en el interior de un cloroplasto existe almidn. Cmo se ha producido?

Se ha producido mediante la_____________ de las molculas de_____________

sintetizada en la_________________


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ll. Seala si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones. Corrige las falsas.

1. ____ A baja intensidad lumnica, la intensidad de la fotosntesis es directamenteproporcional a la intensidad lumnica.

2. ____ Todas las reacciones fotosintticas requieren luz.

3. ____ El O2 se libera en la fase oscura.

4. ____ El agua se rompe en la fase clara.

5.____ Los citocromos participan en la fase oscura.

6. ____ En la fase oscura se realizan reacciones anablicas.

7. ____ La mayora de los auttrofos son quimiosintticos.

8. ____ La luz solar produce la ruptura de las molculas de agua.

9.____ La clorofila refleja luz roja.

10.____ La intensidad de la fotosntesis es directamente proporcional a la intensidad

lumnica.

11.____ La intensidad de la fotosntesis es directamente proporcional a latemperatura.

ll. RESPUESTA BREVE

1. Dnde se realiza la fase luminosa de la fotosntesis?

_________________________________________________________________

2. A qu fotosistemas perteneces la clorofila p700 y p680?

_________________________________________________________________


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3. La figura representa un determinado organelo celular. Indica su nombre eidentifica

Las estructuras rotuladas con nmeros.

1:___________________________

2:___________________________

3:___________________________

4:___________________________

5:___________________________

6:___________________________

5. Cmo se puede definir fotosntesis?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6. Cmo es el ADN presente en los cloroplastos?

__________________________________________________________________

7. El siguiente esquema representa las actividades ms importantes de un cloroplasto.

a) Cmo se llaman los procesos indicados por 1 y 2?

b)_________________________________________________________

c) En qu lugar del cloroplastos ocurren estos procesos?

d)_______________________________________________________________


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e) Qu consecuencias importantes tiene la fotosntesis para los seres vivos?

f) _______________________________________________________________

g) Escribe la ecuacin global del proceso de la fotosntesis:

10. En la siguiente grfica, se muestran los resultados obtenidos en un experimento,en que se midi la variacin en la cantidad de CO2consumido en funcin de latemperatura. Explica por qu el aumento de temperatura aumentade CO2absorbido y por qu, a partir de los 40C, la cantidad de CO2absorbidospor las hojas disminuye.

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III Realiza las actividades del Libro de Biologa 1Medio Biologa, Santillana Evaluacindel proceso pginas 107 y 113, podrs ver los resultados al final del libro para tuautoaprendizaje. XITO EN ESTE RECORRIDO.


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Bibliografa:

Gua didctica del docente , Biologa , 1 Medio, Santillana

Biologa 1 Medio, Marenostrum

Gua didctica para el profesor, Biologa 1 Medio ,Pearson

Imgenes extradas en Paginas de la web

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