PPTCES022CB31-A16V1 Clase Fotosíntesis. Incorporación de materia y energía al ecosistema.

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1 PPTCES022CB31-A16V1 Clase Fotosíntesis. Incorporación de materia y energía al ecosistema

2 Resumen de la clase anterior CLONACIÓN Multiplicación celular sin variabilidadFuente de variabilidad genética GénicasCromosómicas Sustitución Deleción Tipos de mutaciones CÁNCER MUTACIONES Adición Estructurales Numéricas Oncogenes

3 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. Páginas del libro desde la página 249 a la 255.

4 Pregunta oficial PSU Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Admisión PSU 2011. El gráfico muestra la tasa fotosintética en función de la temperatura en dos niveles de intensidad lumínica: Respecto del gráfico, es correcto afirmar que A) en el intervalo 0–1, la tasa fotosintética es la misma a ambas intensidades lumínicas. B) en el intervalo 0–2, la tasa fotosintética es mayor con intensidad lumínica baja. C) la tasa fotosintética con intensidad lumínica baja es independiente de la temperatura hasta el punto 2. D) la tasa fotosintética con intensidad lumínica alta es independiente de la temperatura. E) la tasa fotosintética con intensidad lumínica alta aumenta en forma constante en función de la temperatura.

5 1.Naturaleza de la luz 2.Pigmentos fotosintéticos 3.Fotosíntesis 4.Respiración celular y fotosíntesis 5.Factores que afectan la fotosíntesis.

6 1. Naturaleza de la luz 1.1 Concepto Foto proviene del griego y significa “luz”, síntesis “composición”. Es la transformación de la materia inorgánica en orgánica, gracias a la participación de la energía que proviene de la luz, la cual se transforma en energía química (ATP), que luego se usará para formar compuestos orgánicos estables. Ecuación general

7 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.

8 1. Naturaleza de la luz 1.2 Radiación electromagnética Si la luz blanca se hace pasar por un prisma, se descompone en todo el espectro de luz visible, que va de 400 (luz violeta) a 700 nanómetros (luz roja), siendo los 400 la longitud de onda de mayor energía. Sin embargo, la luz que es aprovechada por la fotosíntesis es una parte de este espectro de luz visible.

9 2. Pigmentos fotosintéticos 2.1 Pigmentos Los 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.

10 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

11 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 en 650 a 700 nm (color rojo). Las longitudes de onda que refleja le otorgan el color verde.

12 ALTERNATIVA CORRECTA E Reconocimiento Ejercicio 20 “Guía del alumno” Ejercicio 20 “Guía del alumno” 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.

13 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, donde se encuentran los fotosistemas I y II. Grana

14 3. Fotosíntesis 3.1 Fases de la fotosíntesis El proceso consta de dos partes: Fase dependiente de luz o luminosa, en los tilacoides Fase independiente de luz u oscura, en el estroma

15 3. Fotosíntesis 3.2 Fase dependiente de la luz Fotólisis del agua Centro de Reacción Clorofila Luz Aceptor Primario de Electrón Generación de energía Cadena transportadora de electrones Centro de Reacción Clorofila Aceptor Primario de Electrón Producción de NADPH Luz NADP  1 2 3 Fotosistema II Fotosistema I H+

16 ALTERNATIVA CORRECTA E Reconocimiento Ejercicio 1 “Guía del alumno” Ejercicio 1 “Guía del alumno” Ejercitación Entre las consecuencias directas de la destrucción de las granas del cloroplasto se encuentra(n) que I) no se realiza la fotólisis del agua. II) solo se obtiene glucosa como producto final. III) aumenta la cantidad de O 2 ambiental. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo I y III C) Solo III

17 3. Fotosíntesis 3.3 Fase independiente de la luz

18 ALTERNATIVA CORRECTA C Comprensión Ejercicio 22 “Guía del alumno” Ejercicio 22 “Guía del alumno” Ejercitación Con respecto a las estructuras del cloroplasto, ¿cuál de las siguientes relaciones es correcta? 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 el espacio intermembrana ocurre el ciclo de Calvin. E) La fase dependiente de la luz se realiza en el estroma.

19 ALTERNATIVA CORRECTA B Aplicación Ejercicio 5 “Guía del alumno” Ejercicio 5 “Guía del alumno” Ejercitación El agua con que se riega una planta tiene el isótopo pesado de oxígeno ( 18 O). Al cabo de un tiempo, al analizar los productos de la reacción fotosintética, podría verificarse que el 18 O se encontrará en el I) CO 2 liberado al medio. II) aire del ambiente. III) almidón formado. Es (son) correcta(s) A) solo I. D) solo II y III. B) solo II. E) I, II y III. C) solo III.

20 3. Fotosíntesis 3.4 Resumen de la fotosíntesis Fase dependiente de luzFase independiente de luz Lugar donde se realiza En la membrana de los tilacoides. En el estroma de los tilacoides. Elementos requeridos (reactantes) Agua, luz solar, pigmentos y coenzima NADP. ATP, NADPH y CO 2 Productos ATP, O 2 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 CO 2, y a la utilización de ATP y NADPH.

21 4. Respiración celular y Fotosíntesis 4.1 Relación entre los procesos En el proceso de fotosíntesis, a partir de CO 2 y H 2 O las plantas obtienen moléculas orgánicas, especialmente glucosa; en el proceso se libera O 2. La glucosa y el O 2 son utilizados por la célula en la respiración celular para obtener energía en forma de ATP, que será utilizado en funciones celulares, liberándose como desechos el CO 2 y H 2 O.

22 ALTERNATIVA CORRECTA D Aplicación Ejercicio 10 “Guía del alumno” Ejercicio 10 “Guía del alumno” Ejercitación Si la fotosíntesis se detiene a nivel planetario, entonces I) la atmósfera quedaría sin oxígeno, en el caso de que la respiración de los seres vivos prosiguiera a la tasa actual. II) la energía del Sol no se transformaría en energía disponible para formar nueva materia orgánica. III) la respiración celular reemplazaría a este proceso en la función de intercambio de energía. Es (son) correcta(s) A) solo I. D) solo I y II. B) solo II. E) solo II y III. C) solo III.

23 5. Factores que afectan a la fotosíntesis 5.1 Factores internos Son aquellos propios de las plantas y que hacen variar la tasa fotosintética: Presencia de estomas Pigmentos Contenido de agua Estoma H2OH2O CO 2

24 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 a temperaturas cercanas a los 60 ºC.

25 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 las que están a la luz. Sin embargo, la relación no es directamente proporcional, ya que si la planta se somete a intensidades lumínicas muy altas, la tasa fotosintética puede decaer, porque la alta intensidad de energía solar puede dañar su fotosistema.

26 5. Factores que afectan a la fotosíntesis 5.2 Factores externos Años El aumento en la concentración de CO 2 a nivel planetario, está asociado a un aumento de la temperatura. Rango de saturación para la mayoría de las plantas. Concentración de CO 2 (ppm) Tasa fotosintética Nivel de CO 2 ambiente Concentración de CO 2 : el CO 2 es la molécula utilizada por las plantas para producir diversas moléculas orgánicas. La falta de él disminuye la productividad y en exceso, el proceso de fotosíntesis se satura, ya que depende de la acción de enzimas.

27 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 la fotosíntesis. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo II y III C) Solo III ALTERNATIVA CORRECTA E ASE Ejercicio 17 “Guía del alumno” Ejercicio 17 “Guía del alumno” Ejercitación

28 En el gráfico se muestra el efecto del tiempo de iluminación y la concentración de oxígeno sobre la actividad 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 II B) Solo II E) I, II y III C) Solo III ALTERNATIVA CORRECTA E ASE Ejercicio 19 “Guía del alumno” Ejercicio 19 “Guía del alumno” Ejercitación

29 Melvin Calvin y sus colaboradores identificaron gran parte de las reacciones implicadas en la asimilación fotoquímica del carbono que realizan los organismos fotosintéticos. Calvin tenía un gran interés por el estudio del comportamiento de las moléculas orgánicas y también por la utilización del carbono-14 como isótopo radiactivo, método ideado por él. Este científico y su equipo utilizaron un alga verde unicelular, llamada Chlorella pyrenoidosa, a la cual se le permitió absorber CO2 enriquecido en carbono radiactivo (carbono-14), para luego medir los compuestos radiactivos presentes en diversas etapas del crecimiento de esta alga, separándolos por cromatografía sobre papel e identificando con una autoradiografía cada compuesto. De esta forma, identificó gran parte de las reacciones implicadas en la reducción del carbono del CO2 durante la fotosíntesis. ¿Cuál de las siguientes etapas del método científico se hace explícita en el párrafo anterior? A) Hipótesis. B) Observación. C) Experimentación. D) Análisis de conclusiones. E) Pregunta de investigación. Ejercicio HPC Nº25 ALTERNATIVA CORRECTA C Comprensión Habilidad de pensamiento científico: Identificación de teorías y marcos conceptuales, problemas, hipótesis, procedimientos experimentales, inferencias y conclusiones, en investigaciones científicas clásicas o contemporáneas.

30 El gráfico muestra la tasa fotosintética en función de la temperatura en dos niveles de intensidad lumínica: Respecto del gráfico, es correcto afirmar que A) en el intervalo 0–1, la tasa fotosintética es la misma a ambas intensidades lumínicas. B) en el intervalo 0–2, la tasa fotosintética es mayor con intensidad lumínica baja. C) la tasa fotosintética con intensidad lumínica baja es independiente de la temperatura hasta el punto 2. D) la tasa fotosintética con intensidad lumínica alta es independiente de la temperatura. E) la tasa fotosintética con intensidad lumínica alta aumenta en forma constante en función de la temperatura. Pregunta oficial PSU ALTERNATIVA CORRECTA C ASE Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Admisión PSU 2011.

31 Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 1 A Ecosistema Comprensión 2 D Ecosistema Reconocimiento 3 A Ecosistema Comprensión 4 E Ecosistema Aplicación 5 B Ecosistema Aplicación 6 D Ecosistema Reconocimiento 7 B Ecosistema Reconocimiento 8 C Ecosistema ASE 9 C Ecosistema Comprensión 10 D Ecosistema Aplicación 11 C Ecosistema Aplicación 12 C Ecosistema Reconocimiento

32 Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 13 C Ecosistema Comprensión 14 E Ecosistema Reconocimiento 15 B Ecosistema ASE 16 C Ecosistema ASE 17 E Ecosistema ASE 18 A Ecosistema Reconocimiento 19 E Ecosistema ASE 20 E Ecosistema Reconocimiento 21 B Ecosistema Comprensión 22 C Ecosistema Comprensión 23 E Ecosistema Comprensión 24 D Ecosistema Comprensión 25 C Ecosistema Comprensión

33 Vegetales y cianobacterias aprovechan… a través de… implica… Aprovechamiento de la energía solar, que queda retenida como energía química en un compuesto orgánico. ocurre en fases… Energía luminosa Sin participación de la luz utiliza… produce… utiliza… La energía solar La fotosíntesis Fase clara Fase oscura Agua, NADP + y ADP O 2, NADPH y ATP CO 2, NADPH y ATP Glucosa, NADP + y ADP Síntesis de la clase

34 Prepara tu próxima clase En la próxima sesión, estudiaremos Cadenas y tramas alimentarias. Ciclos biogeoquímicos

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36 Propiedad Intelectual Cpech RDA: 186414 ESTE MATERIAL SE ENCUENTRA PROTEGIDO POR EL REGISTRO DE PROPIEDAD INTELECTUAL. Equipo Editorial Área Ciencias: Biología