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3
Clase
Fotosíntesis
PP
TC
ES
049C
B31
-A17
V1
Aprendizajes esperados
Explicar el proceso de fotosíntesis en términos de aprovechamiento
de la energía solar.
Describir las etapas de la fotosíntesis y los factores que influyen en
el proceso.
Relacionar el ciclo del carbono con los procesos de fotosíntesis y
Respiración celular.
1. Naturaleza de la luz
2. Pigmentos fotosintéticos
3. Fotosíntesis
4. Respiración celular y fotosíntesis
5. Factores que afectan la fotosíntesis
1. Naturaleza de la luz
1.1 Concepto
Foto proviene del griego y significa “luz”, síntesis, por su parte, significa “composición”.
Es la transformación de la materia inorgánica a orgánica gracias a la participación de laenergía que proviene de la luz, la cual se transforma en energía química (ATP), queluego se usará para formar compuestos orgánicos estables.
Ecuación general
1. Naturaleza de la luz
1.2 Radiación electromagnética
La luz se comporta como una onda y como una partícula.
En el siglo XIX, con James C. Maxwell (1831-1879), se empieza a descifrar la verdadera identidad de la luz, como parte muy pequeña de un espectro
continuo de radiación: el espectro de radiación electromagnética.
1. Naturaleza de la luz
1.2 Radiación electromagnética
Si la luz blanca se hace pasar porun prisma, se descompone entodo el espectro de luz visible,que va de 400 (luz violeta) a 700nanómetros (luz roja). La luz quees aprovechada por lafotosíntesis es una parte de esteespectro de luz visible.
2. Pigmentos fotosintéticos
2.1 PigmentosLos pigmentos son
moléculas que absorben
luz de una cierta longitud
de onda, reflejando las
longitudes de onda que no
absorben.
El principal pigmento de la
fotosíntesis es la clorofila.
2. Pigmentos fotosintéticos
2.1 Pigmentos
Los pigmentos de plantas y algas absorben luz a distintas longitudes. Algunos de
los pigmentos fotosintéticos son:
Ficocianinas: pigmento en algas
azul-verdosas.
Ficoeritrinas: pigmento rojo en
cianobacterias y algas rojas (en
hongos también junto con
ficocianinas).
Caroteno y xantófilas: grupo de
pigmentos de color amarillo,
anaranjado y rojo, y café en
vegetales.
Espectro de absorción de pigmentos fotosintéticos
2. Pigmentos fotosintéticos
2.1 Pigmentos
Los máximos de absorción de la clorofila se encuentran en la longitud de onda de
400 a 450 nm (color azul) y de 650 a 700 nm (color rojo). Las longitudes de
onda que refleja le otorgan el color verde.
ALTERNATIVA CORRECTA
EReconocimiento
Ejercitación
Con respecto a los pigmentos fotosintéticos, es correcto afirmar que
A) existen solo dos tipos de pigmentos: los carotenoides y la clorofila. B) tienen la capacidad solamente de reflejar la energía de la luz solar. C) pueden absorber energía en cualquier región del espectro electromagnético. D) en células vegetales están agrupados en el citoplasma. E) su color está dado por las longitudes de onda que no absorben.
2. Pigmentos fotosintéticos
2.2 Cloroplastos
Los cloroplastos son organelos abundantes (50 a 60 por célula) donde se
produce la fotosíntesis, distinguiéndose las membranas tilacoidales, en las que se
encuentran los fotosistemas I y II.
Grana
Gra
na
3. Fotosíntesis
3.1 Fases de la fotosíntesis
El proceso consta de dos partes:
• Fase dependiente de luz o luminosa, que ocurre en los tilacoides
• Fase independiente de luz u oscura, que ocurre en el estroma
3. Fotosíntesis
3.2 Fase dependiente de la luz
Fotólisis del agua
Centro de reacciónClorofila
Luz
AceptorPrimario
deElectrón
Generación de energía
Centro de reacciónClorofila
Aceptorprimario
deElectrón
Producción deNADPH
Luz
NADP
1
23
Fotosistema II
Fotosistema I
H+
ALTERNATIVA CORRECTA
AAplicación
Ejercitación
Una consecuencia directa de la destrucción de las granas del cloroplasto es que
A) no se realiza la fotólisis del agua.B) solo se obtiene glucosa como producto final.C) aumenta la cantidad de O2 ambiental.D) la molécula de agua no puede ingresar a la planta.E) la planta generara un exceso de NADPH.
ALTERNATIVA CORRECTA
CReconocimiento
Ejercitación
Con respecto a las estructuras del cloroplasto, ¿cuál de las siguientes relaciones escorrecta?
A) En la membrana externa ocurre la fotólisis del agua.B) En la membrana interna ocurre la fijación de carbono.C) En los tilacoides se encuentran los fotosistemas.D) En la membrana externa ocurre el ciclo de Calvin.E) La fase dependiente de la luz se realiza en el estroma.
ALTERNATIVA CORRECTA
BAplicación
Ejercitación
El agua con que se riega una planta tiene el isótopo pesado de oxígeno (18O). Al cabode un tiempo, al analizar los productos de la reacción fotosintética, podía verificarseque el 18O se encontrará en
A) el CO2 liberado al medio.B) el aire del ambiente.C) el almidón formado.D) la molécula de glucosa.E) el ATP.
3. Fotosíntesis
3.4 Resumen de la fotosíntesis
Fase dependiente de luz Fase independiente de luz
Lugar donde
se realiza
En la membrana de los
tilacoides.
En el estroma de los
cloroplastos.
Elementos
requeridos
(reactantes)
Agua, luz solar, pigmentos y
coenzima NADP.
ATP, NADPH y CO2
Productos
ATP, O2 y NADPH. Glucosa y otras moléculas
orgánicas como lípidos y
proteínas.
Resumen del
proceso
Durante esta fase se produce
la fotólisis del agua,
fotofosforilación para la
formación de ATP,
fotooxidación de los
fotopigmentos y fotorreducción
del NADP+.
Durante esta fase se forma
glucosa gracias a la fijación de
CO2, y a la utilización de ATP y
NADPH.
4. Respiración celular y Fotosíntesis
4.1 Relación entre los procesos
En el proceso de fotosíntesis, lasplantas obtienen moléculasorgánicas, especialmenteglucosa, a partir de CO2 y H2O; enel proceso se libera O2.
La glucosa y el O2 son utilizadospor la célula en la respiracióncelular para obtener energía enforma de ATP, que será utilizadoen funciones celulares,liberándose CO2 y H2O comodesechos.
ALTERNATIVA CORRECTA
AComprensión
Ejercitación
Si la fotosíntesis se detuviera a nivel planetario, entonces
A) la atmósfera quedaría sin oxígeno, en el caso de que la respiración de los seresvivos prosiguiera a la tasa actual.B) la energía del Sol se transformaría directamente en energía disponible paraformar nueva materia orgánica.C) la respiración celular reemplazaría a este proceso en la función de intercambio deenergía.D) el oxígeno aumentaría drásticamente, provocando una atmosfera altamenteinflamable.E) los niveles de dióxido de carbono descenderían bruscamente.
5. Factores que afectan a la fotosíntesis
5.1 Factores internos
Son aquellos propios de lasplantas y que hacen variar latasa fotosintética:
• Presencia de estomas• Pigmentos• Contenido de agua
Estoma
H2OCO2
5. Factores que afectan a la fotosíntesis
5.2 Factores externos
Temperatura: en términos generales, la
temperatura entre 10 y 35 ºC es la
óptima para la mayoría de las plantas.
La tasa fotosintética cae notablemente
frente a temperaturas cercanas a los 60
ºC.
5. Factores que afectan a la fotosíntesis
5.2 Factores externos
Intensidad de la luz: las plantas que reciben menos luz realizan menos fotosíntesis que lasque están expuestas a más luz. Sin embargo, la relación no es directamente proporcional,ya que si la planta se somete a intensidades lumínicas muy altas, la tasa fotosintéticapuede decaer porque la alta intensidad de energía solar puede dañar su fotosistema.
5. Factores que afectan a la fotosíntesis
5.2 Factores externos
Años
El incremento de la concentración de CO2
está asociado a un aumento de latemperatura.
Rango de
saturación
para la
mayoría
de las
plantas.
Concentración de CO2 (ppm)
Tasa
fo
tosi
nté
tica
Nivel de
CO2
ambiente
Concentración de CO2: el CO2 es la molécula utilizada por las plantas para producirdiversas moléculas orgánicas. Su ausencia disminuye la productividad; al estar en exceso,en cambio, provoca que el proceso de fotosíntesis se sature, ya que depende de la acciónde enzimas.
El gráfico representa el efecto de la temperatura sobre la actividad fotosintética de una planta.
A partir del gráfico, es correcto inferir que
I) el aumento de la temperatura tiene directa relación con la intensidad lumínica.II) existe un valor de temperatura óptimo en donde la actividad fotosintética es máxima.III) un aumento excesivo en la temperatura podría afectar a las enzimas que participan en lafotosíntesis.
A) Solo I D) Solo I y IIB) Solo II E) Solo II y IIIC) Solo III
ALTERNATIVA CORRECTA
EASE
Ejercitación
En el gráfico se muestra el efecto del tiempo de iluminación y la concentración de oxígeno sobre laactividad fotosintética de una planta:
Con respecto al gráfico, es correcto afirmar que
I) si el medio presenta una alta concentración de oxígeno, la actividad fotosintética es menor.II) si la planta pasa más tiempo expuesta a la luz, su actividad fotosintética aumenta.III) el rendimiento fotosintético depende de las horas de luz y de la concentración de oxígeno.
A) Solo I D) Solo I y IIB) Solo II E) I, II y IIIC) Solo III
ALTERNATIVA CORRECTA
EASE
Ejercitación
Melvin Calvin y sus colaboradores identificaron gran parte de las reacciones implicadasen la asimilación fotoquímica del carbono que realizan los organismos fotosintéticos.Calvin tenía un gran interés por el estudio del comportamiento de las moléculasorgánicas y también por la utilización del carbono-14 como isótopo radiactivo, métodoideado por él.Este científico y su equipo utilizaron un alga verde unicelular, llamada Chlorellapyrenoidosa, a la cual se le permitió absorber CO2 enriquecido en carbono radiactivo(carbono-14), para luego medir los compuestos radiactivos presentes en diversas etapasdel crecimiento de esta alga, separándolos por cromatografía sobre papel eidentificando con una autoradiografía cada compuesto. De esta forma, identificó granparte de las reacciones implicadas en la reducción del carbono del CO2 durante lafotosíntesis.
¿Cuál de las siguientes etapas del método científico se hace explícita en el párrafoanterior?
A) Hipótesis.B) Observación.C) Experimentación.D) Análisis de conclusiones.E) Pregunta de investigación.
Ejercicio HPC
ALTERNATIVA CORRECTA
CComprensión
Habilidad de pensamiento científico:Identificación de teorías y marcos conceptuales,problemas, hipótesis, procedimientosexperimentales, inferencias y conclusiones, eninvestigaciones científicas clásicas ocontemporáneas.
Pregunta oficial PSU
ALTERNATIVA CORRECTA
EReconocimiento
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo Proceso de Admisión PSU 2018.
El oxígeno que se libera en la fotosíntesis proviene
A) del dióxido de carbono. B) de la transpiración. C) de la respiración. D) de la clorofila. E) del agua.
Vegetales y cianobacterias
aprovechan…
a través de…
implica…Aprovechamiento de la energíasolar, que queda retenida comoenergía química en un compuestoorgánico.
ocurre en fases…
Energía luminosa Sin participación de la luz
utiliza…
produce…produce…
utiliza…
La energía solar
La fotosíntesis
Fase clara Fase oscura
Agua, NADP+ y ADP
O2, NADPH y ATP
CO2, NADPH y ATP
Glucosa, NADP+ y ADP
Síntesis de la clase
