Organismo y ambiente: Fotosíntesis y relaciones alimentarias

Antes de comenzar: ¿Cómo obtienen energía los siguientes organismos: plantas, animales, bacterias. ¿Qué es la fotosíntesis? ¿Quiénes la realizan? ¿Qué reactantes se necesitan para realizar el proceso? ¿Cuáles son los productos del proceso?

Actividad exploratoria: ¿Qué importancia tiene la fotosíntesis para los seres vivos?

La fotosíntesis, un proceso vital. Completemos las siguientes frases: Los organismos____________ son capaces de sintetizar sus propios nutrientes. Las plantas, las algas, algunos protozoos y las cianobacterias realizan la fotosíntesis para________________. La fotosíntesis utiliza en sus reacciones químicas sustancias inorgánicas como _________ , _____________y __________. En la fotosíntesis la energía _________ se transforma en energía _________. Los organismos ___________ utilizan oxígeno en la respiración celular. El ___________ es un producto de la fotosíntesis que es liberado a la atmósfera. La ___________ es un producto fundamental que aporta energía para formar proteínas, lípidos y otros carbohidratos como el___________. Las moléculas derivadas de la fotosíntesis son la base de los organismos ______________ los cuales se alimentan de otros seres vivos.

Estructuras que participan en la fotosíntesis: El cloroplasto es el organelo encargado de la fotosíntesis. Poseen un pigmento llamado clorofila. Existen otros pigmentos como los carotenoides (naranjos) y las xantófilas (burdeos)

Entrada de H2O y CO2 a la planta: Ingresa por las raíces y se transporta a las hojas por el xilema. CO2 Ingresa por unos poros llamados estomas. Los estomas están formados por las células oclusivas o guardianes que permiten el intercambio de vapor de agua y otros gases de la planta.

Las células guardianes, sus formas y volúmenes. El CO2 ingresa a la hoja Las células guardianes se hinchan Los estomas se abren En un medio hipotónico El agua ingresa por osmosis Las células guardianes se deshinchan En un medio hipertónico El agua sale por osmosis “transpiración” Los estomas se cierran En condiciones normales los estomas están abiertos de día y cerrados de noche. La planta debe estar hidratada, de lo contrario el CO2 no puede ingresar al interior.

Etapas de la fotosíntesis Característica/ fase Dependiente de energía lumínica Independiente de energía lumínica Reacciones Reacciones de captura de energía lumínica Reacciones de fijación de carbono ¿Cuándo ocurre? Sólo de día De día y de noche ¿Dónde ocurre? En la membrana de los tilacoides de los cloroplastos donde están los fotosistemas En el estroma del cloroplasto

transferir electrones e iniciar la cadena de reacciones químicas Fotosistemas 2 complejos proteicos Que contienen Pigmentos fotosintéticos (clorofila) 2 componentes Antenas Centro de la reacción Los pigmentos diana son capaces de transferir electrones e iniciar la cadena de reacciones químicas Pigmentos captan energía luminosa para transmitirla al centro de la reacción

Fase primaria o dependiente de la luz

Etapas: Los fotones de la luz estimulan al fotosistema II ubicado en la membrana del tilacoide. ¿Cómo? Los fotones llegan a los pigmentos de la antena y luego pasan al centro de reacción donde hay una molécula de clorofila. Luego se libera un electrón, el cual pasa a la cadena transportadora de electrones.

Simultáneamente con la estimulación de la clorofila… 2. Ocurre la fotólisis del agua. ¿Cómo? Las moléculas de agua se degradan en una molécula de O2 y en 4 H+. Se libera el O2 al ambiente.

3. La cadena transportadora de electrones se acopla al fotosistema I, se estimula la clorofila. Se genera otra cadena transportadora de electrones. Resultado: Se produce una sustancia llamada NADPH.

Al finalizar la fase dependiente de luz: 4. los H+ llegan a una enzima llamada ATP sintetasa, la que forma ATP a partir de ADP más un fosfato.

Actividad: Confeccione un diagrama con lo que ocurre en la fase dependiente de luz. ¿Qué productos se forman en la fase dependiente de la luz? ¿Cómo se produce el oxígeno liberado por las plantas?

Fase secundaria o independiente de luz: Características: No se necesita energía lumínica. Las moléculas de ATP y NADPH producidas en la etapa anterior son utilizadas. Se forma la glucosa a partir de CO2 que se captura a través de los estomas. Las reacciones ocurridas se conocen como el ciclo de Calvin y ocurren en el estroma.

Ciclo de Calvin: La enzima encargada de fijar el CO2 es la llamada RubisCO o ribulosa bifosfato. La suma total de las reacciones del ciclo de Calvin es: 6CO2 + 12NADPH + 12H2O + 18 ATP → C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 18 Pi

Balance de la fotosíntesis: Sustancias simples e inorgánicas: CO2 H2O Sustancias complejas y orgánicas: Glucosa. Dan origen a Celulosa Almidón Reserva energética Paredes celulares (sostén)

Ecuación química: La fotosíntesis es un proceso endergónico porque utiliza energía. Energía lumínica 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

Información extra: El ciclo de Calvin (también conocido como ciclo de Calvin-Benson) son una serie de reacciones bioquímicas que ocurren en los cloroplastos de los organismos fotosintetizadores. Fue descubierto por Melvin Calvin y Andy Benson de la Universidad de California en Berkeley. Durante la fotosíntesis, la enegia lumínica ha sido convertida en energia química almacenando ATP y NADPH. El ciclo de Clavin es luz-independiente,usando la enegia desde carriers de corta duración , convirtirno el dioxido de carbono en compuesto orgánicos que pueden ser usados por el organismo. Estas formas d ereacción también son llamadas de fijación del carbono. La enzima del ciclo se llama RubisCO. La suma total de las reacciones del ciclo de Calvin es: 6CO2 + 12NADPH + 12H2O + 18 ATP → C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 18 Pi

Recordemos… H2O ATP y________ C6H12O6

Factores que influyen en la fotosíntesis. Aprendizaje esperado: 1. Comprende el proceso de formación de materia y energía en organismos autótrofos. Factores que influyen en la fotosíntesis.

¿Cómo influye la intensidad lumínica en la fotosíntesis? Antes de comenzar plantea junto con tu compañero de puesto una hipótesis con respecto a la pregunta. Recuerda que una Hipótesis es una respuesta tentativa para una pregunta determinada, que considera las mismas variables del problema de investigación.

Actividad exploratoria: Observa la siguiente tabla que aparece en tu página 108 y grafica luego, en el eje Y ubiquen los datos de la taza fotosintética y en el eje X la intensidad lumínica. Tabla N°1: Tasa fotosintética, a diferente intensidad lumínica. Intensidad lumínica (W/m2) Tasa fotosintética (unidades arbitrarias) 250 33 500 50 750 55 1.000 56 Tasa fotosintética: medida de la capacidad de la planta para fijar carbono.

Análisis de resultados: Respondan las siguientes preguntas con su compañero de puesto: ¿Cuál es la variable manipulada en este experimento? ¿Por qué? ¿Cuál es la variable respuesta? Expliquen. ¿Qué ventajas representa graficar información de la tabla para su interpretación? ¿por qué? ¿Qué ocurrió con la tasa fotosintética a medida que la intensidad lumínica aumentó? ¿Qué sucede con la tasa fotosintética después de los 500 W/m2? ¿Cómo explicarían este hecho? ¿De qué manera influye la intensidad lumínica en la tasa fotosintética? Expliquen. A partir de los resultados ¿Corroboran su hipótesis? Si su respuesta es negativa, formulen una nueva hipótesis para el problema científico enunciado.

¿Qué factores influyen en la fotosíntesis? La tasa fotosintética aumenta progresivamente a medida que aumenta la intensidad lumínica, hasta un valor constante (600 W apróx.) a. Intensidad lumínica.

La tasa fotosintética aumenta a medida que aumenta la temperatura (hasta cierta T°) Además se incrementa la respiración celular donde se utiliza la glucosa. b. Temperatura. ¿Es igual la tasa fotosintética en plantas de origen tropical comparada con la de plantas de clima templado?

c. Disponibilidad de agua y concentración de CO2 El consumo de agua constante beneficia la absorción de CO2, a través de la apertura de los estomas. c. Disponibilidad de agua y concentración de CO2 La tasa fotosintética tiende a aumentar a medida que se incrementa la concentración de CO2, hasta cierto límite o el proceso se inhibe. ¿Cómo influye la cantidad de agua en la tasa fotosintética?

Efectos de la intervención humana en la fotosíntesis. Construcción de invernaderos: Sirven en aquellos lugares donde no existen condiciones adecuadas. Computacionalmente se puede regular: la temperatura, el aire, el riego, fuentes de luz.

Efectos de la intervención humana en la fotosíntesis. b. Desarrollo de sistema de riego: Aumenta la tasa fotosintética en periodos de sequía. Se riega con la cantidad precisa para optimizar el agua. Se pueden agregar fertilizantes y sales minerales.

Efectos de la intervención humana en la fotosíntesis. c. Avances tecnológicos: - Se modificaron genéticamente para tener una determinada característica (transgénicos). Se ha logrado producir plantas capaces de crecer en zonas carentes de agua y clima poco favorable. Se ha modificado la forma u orientación de las hojas para captar mejor la energía lumínica.