fotosintesis

Scuola ItalianaDepartamento de Ciencias

Trabajo Experimental Fotosíntesis

I°Medio

Grupo:.......................Integrantes:

Flavia ZambraGiovanna Bacchiega

Andrea FurnaroLaura Bries

Nicole Illino

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FOTOSÍNTESISTRANSFORMACION DE ENERGÍA SOLAR EN MOLÉCULAS

ORGANICAS

Los organismos llamados autótrofos son los que pueden sintetizar nutrientes orgánicos a partir de moléculas sencillas. Aunque algunos de éstos son quimiosintéticos, es decir, usan para ello la energía que obtienen de reacciones de óxido-reducción, la mayoría utiliza energía lumínica solar y se denominan fotosintéticos.

APROXIMACIONES EXPERIMENTALES

En 1648, Van Helmont hizo un experimento que, en pocas palabras, consistió en masar un sauce nuevo y la tierra en que se lo plantó, para luego comparar estas masas con aquellas que tenían el sauce y la tierra luego de 5 años de regarlo con agua pura. Considerando la hipótesis de que las plantas aumentaban en masa por incorporación de materia del suelo, llamó la atención que la disminución de la masa de la tierra fue muchísimo menor que el incremento de la masa experimentado por la planta. ¿De dónde provenía el resto de la materia que incorporó la planta?Van Helmont supuso, equivocadamente, que provenía del agua. Hoy consta que las moléculas orgánicas de las plantas aparecen marcadas radiactivamente cuando se marca el carbono del anhídrido carbónico del aire, lo que significa que la fabricación de moléculas orgánicas, como la glucosa, usa como materia prima el carbono del aire. Decimos que éste es fijado en moléculas de glucosa.En 1772 J. Priestiey observó que una vela encerrada en una campana de cristal no se apagaba si la acompañaba una planta, siempre y cuando ésta estuviese iluminada; y que un ratón, en las mismas condiciones, no moría asfixiado, Concluyó que las plantas liberan oxígeno, pero siempre y cuando reciban luz. ¿De dónde proviene el oxígeno liberado por las plantas? En experimentos en que se marcan, separadamente, el oxígeno del C02 y el del H2 O se observa que la marca radiactiva sólo aparece en el 02 liberado cuando ha sido hecha en el agua, por lo que se concluye que los átomos de oxígeno que la planta libera como oxígeno molecular provienen de la molécula de agua.

LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS

Ya sabemos que las plantas utilizan la energía solar para sintetizar nutrientes orgánicos a partir de moléculas simples. Las moléculas vegetales que absorben esta energía se llaman pigmentos fotosintéticos. Se ubican en las membranas de los tilacoides de los cloroplastos.El pigmento más abundante en las plantas es la clorofila. Ella absorbe la radiación correspondiente al violetaazul y al naranjo-rojo y refleja la radiación correspondiente al verde, razón por la cual las plantas se ven verdes.Esas fracciones del espectro visible, absorbidas por la clorofila, coinciden con las fracciones a las cuales la fotosíntesis es más intensa, mientras que con luz verde la fotosíntesis llega a su mínimo. Esto permite suponer que el principal pigmento fotosintético es la clorofila.Otros pigmentos, llamados pigmentos accesorios, absorben otras fracciones del espectro visible, aumentando así el espectro útil para la fotosíntesis. Ejemplos de ellos son los carotenos (que le dan el color naranjo a las zanahorias) y las xantofilas. ¿De qué modo sirven estos pigmentos a la fotosíntesis? Cuando sus moléculas reciben energía lumínica sus electrones pasan a niveles más altos de energía - se dice que la luz los excita- con lo que absorben energía. luego, al regresar los electrones a su nivel original, esta energía se libera y es aprovechada por la célula.Cuando se mide la intensidad de la fotosíntesis a distintos valores de intensidad lumínica, se observa que la intensidad fotosintética aumenta al aumentar la intensidad lumínica, pero sólo hasta cierto punto. A partir de éste, la tasa de fotosíntesis se mantiene constante aunque se aumente la intensidad de la luz. Decimos que el sistema está saturado [fig.2.47a]. Lo anterior significa que hay otro factor que limita la tasa fotosintética, por ejemplo, el CO2 Además, un aumento de temperatura sólo produce aumento de la tasa fotosintética si la intensidad lumínica es alta [fig.2.47b]. Estos

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resultados hicieron pensar que sólo algunas etapas de la fotosíntesis dependen de la luz. A éstas se las llama reacciones de la fase lumínica. Al resto de las reacciones, que pueden ocurrir en presencia de luz pero que no la necesitan, se les llama reacciones de la fase oscura. Es conveniente ir reemplazando estos nombres tradicionales por reacciones dependientes de la luz y reacciones independientes de la luz, respectivamente.

REACCIONES DE LA FASE OSCURA

La fase oscura de la fotosíntesis consiste, básicamente, en la fabricación de materia orgánica usando como materia prima los carbonos del CO2. Comienza con la unión del CO2 a la ribulosa difosfato, de 5 carbonos. Esto genera moléculas de tres carbonos que, por reducción a expensas de NADPH, se convierten en fosfogliceraldehído. Algunas de estas moléculas forman ribulosa, la cual a expensas de ATP se activa transformándose en ribulosa di fosfato, con lo que se completa el ciclo. Otras moléculas de fosfogliceraldehído salen del ciclo para servir como materia prima para la síntesis de glucosa. El ciclo se llama ciclo de Calvin.Además de glucosa, en el estroma del cloroplasto se fabrican aminoácidos, ácidos grasos y almidón y, en el citosol, sacarosa, que es la forma en que las plantas transportan el azúcar en su savia.La mayoría de la plantas fijan el CO2 formando inmediatamente fosfoglicerato, molécula que tiene 3 carbonos, por lo que se llaman plantas C3'. Existen otras, sin embargo, que fijan el CO2 en moléculas de oxaloacetato (el cual vimos en el ciclo de Krebs), que tiene 4 carbonos. Estas se llaman plantas C4' Tienen adaptaciones anatómicas y bioquímicas que les permiten usar mucho más eficientemente el CO2 en condiciones que las obligan a cerrar sus estomas y restringir la entrada del gas (exceso de calor). Ejemplos de estas plantas C4 son la caña de azúcar y el maíz.Otro tipo de adaptación es el metabolismo de las (plantas) crasuláceas: es prácticamente idéntico al de las C4 con la diferencia de que almacenan C02 durante la noche, puesto que durante el día tienen sus estomas cerrados por vivir en ambientes áridos, donde es difícil conservar el agua.Cuando las concentraciones citoplasmáticas de 02 son mayores que las de CO2 por ejemplo, cuando la temperatura ambiental es muy elevada y provoca el cierre de los estomas, ocurre la unión del 02 a la enzima que normalmente fija el CO 21 con la producción de un compuesto llamado glicolato. Este origina, en los glioxisomas, H 202 y glioxilato, el cual, a su vez, es convertido en CO 2 ' Este proceso se denomina fotorrespiración, pues consume 02 y libera CO 2 Las condiciones que provocan estos acontecimientos en una planta C3' no lo hacen en una C 41 por lo que el rendimiento de estas últimas es mucho mayor.La pregunta que debemos responder ahora es ¿de dónde provienen el ATP y el poder reductor necesarios para llevara cabo las reacciones de la fase oscura? La respuesta está en las reacciones de la fase luminosa.

REACCIONES DE LA FASE LUMINOSA

Simplifiquemos la fase luminosa estudiándola como una serie de pasos:En un fotosistema* se excitan los electrones del magnesio de la clorofila, con lo que estos electrones quedan en un nivel muy elevado de energía y, en la clorofila, una especie de «vacío» donde falta un electrón.La luz provoca la ruptura de la molécula de agua, la llamada fotolisis del agua, con lo que sus electrones llenan el «hoyo» que se había formado en el fotosistema, y sus átomos de hidrógeno quedan disponibles para la célula. Los átomos de oxígeno se liberan a la atmósfera como oxígeno molecular (02).

Los electrones pasan desde su alto estado de energía a otro fotosistema, por una cadena transportadora de electrones. La energía que liberan se usa para sintetizar ATP en un proceso llamado fotofosforilación. Este es el ATP que se usa en la fase oscura. La luz excita a los electrones de este último fotosistema, los cuales vuelven a un nivel elevado y son cedidos al NADP junto con átomos de hidrógeno, con lo que se forma el NADPH que se usa como agente reductor en la fase oscura.

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EXPERIMENTOS

1. Demostrar la existencia de cloroplastos en hojas verdes.

Materiales:- una muestra de hoja acuática (Elodea chilensis)- un bisturí- un microscopio

Procedimiento:1.-Haremos un delgado corte transversal a una hoja de elodea.2.-Lo observaremos al microscopio de modo que su interior quede hacia el lente, con aumento de 4x, 10x y 40x. Y luego dibujaremos el que nos parezca mejor.

Observacion:

Conclusión: Logramos observar segmentaciones hechas por paredes rectangulares, las cuales contienen divisiones más pequeñas en las cuales pudimos observar pequeños círculos.

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2. Demostrar la existencia de clorofila.

Hipótesis:En el experimento anterior observamos que el pigmento verde que realiza la fotosíntesis, llamado clorofila, esta contenido en los cloroplastos. Al colocar una hoja de cardenal en alcohol, a baño María, podremos extraer la clorofila de la hoja.

Materiales:- alcohol- agua - 5 hojas verdes de cardenal que haya estado recibiendo luz.- 2 vasos pp (de 500 ml y de 100 ml)- rejilla de asbesto y un trípode.- Mechero a gas

Procedimiento:1.-Pondremos a hervir a baño maría las hojas de cardenal (en el vaso pp de 100ml pondremos las hojas y el alcohol, y en el vaso de 500ml el agua).

Observaciones:Al situar las hojas en alcohol, a baño Maria, observamos que las hojas van perdiendo su color verde fuerte, se comienzan a esclarecer, alcanzando un color verde claro. También notamos que al mismo tiempo el alcohol se va oscureciendo de color verde intenso.

Dibujos

Conclusión: A través de este experimento hemos conseguido demostrar la presencia de clorofila en la hoja de cardenal ya que el alcohol se tiñó verde debido a que la clorofila de las hojas se disolvió en este, y es este pigmento el que le da el color verde a las hojas.

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3. Demostrar la producción de almidón (con/sin luz)

Hipótesis:

Materiales:

Procedimiento:1.- Preparamos dos muestras: A.-planta que reciba luz luz y B.-planta en total ausencia de luz.2.-Esperamos 1 semana.3.-Extraemos unas hoja de cada planta y luego extraemos sus clorofila según el procedimiento anterior.4.-Sabiendo que el almidón con el lugol se vuelve morado. Le colocamos unas gotas de lugol sobre cada hoja de las muestras A y B.

Observaciones:

Dibujos

Conclusión:

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4. Demostrar la producción de oxígeno durante la fotosíntesis.

Hipótesis

Materiales:- Cubeta con agua (sin cloro)- Planta acuática (Elodea)- Embudo y tubo de ensayo

Procedimiento:1.- Colocamos agua en una cubeta y pusimos el embudo con el tubo de ensayo sobre la plata llenándolo de agua.2.- Esperamos dos días para ver los resultados.

Observaciones:Pudimos observar que el O2 es ligero y ocupa espacio, por lo tanto tiende a irse a la superficie al encontrarse encerrado en un tubo la planta con el agua. Se observa un espacio en la superficie del tubo por lo cual la planta libera oxigeno.

Dibujos:

Conclusión:

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5. Demostrar como afecta la luz a la fotosíntesis (intensidad de luz)

Introducción

Los estudios de las plantas verdes, han demostrado que en ellas existe un pigmento que reacciona químicamente a los estímulos de los fotones de luz, pudiendo así, iniciarse la primera fase de la fotosíntesis, a este pigmento se le ha dado el nombre de clorofila.Existen varios tipos de clorofila. Las más comunes son las clorofila A y B. Tanto la clorofila A como la B, absorben las longitudes de onda de entre 350 a 450 nm (violeta-azul),y también alrededor de los 650 nm (rojas) pero en menor medida. La luz verde como la amarilla no es absorbida por el pigmento.La energía que absorbe este pigmento es utilizada por la planta para realizar moléculas de ATP que después serán usadas para la producción de glucosa en la segunda fase de la fotosíntesis.A continuación se expone un experimento realizado por alumnos de IIIº año medio, para probar la capacidad de la clorofila para absorber distintos tipos de luz (amarillo, azul, y luz común). Además veremos como afectan a la fotosíntesis los distintos tipos de colores o longitudes de onda de la luz. Objetivos:

Demostrar que la clorofila absorbe mejor ciertas longitudes de onda que otras y como afectan en la fotosíntesis. Teóricamente la clorofila absorbe la luz azul y violeta mejor que a la amarilla y verde, y por lo tanto debería producir más oxigeno en el proceso de fotosíntesis si se le aplica luz azul que si se le aplica luz amarilla.

Hipótesis:

Para poder comprobar la importancia que tiene la luz en el crecimiento y mantenimiento de la planta la ubicamos en un lugar cerrado donde no tuviera contacto con la luz.

Materiales:

- la planta y un lugar sin el contacto de luz para poder colocarla

Procedimiento:

1.- Colocamos la planta en un lugar cerrado (sin contacto de luz) y la seguimos alimentando normalmente.2.- Dejamos pasar el tiempo y observamos.

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Dibujos u observaciones de lo sucedido

Conclusiones:

Concluimos que la luz cumple una función primordial en la planta, necesaria para que esta continúe con vida ya que es la luz la que le da energía a la planta que es almacenada en forma de ATP y gracias a esta puede realizar el proceso de fotosíntesis.

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6. Demostrar la existencia de tropismo en las plantas (luz, agua gravedad).

Introducción:Las plantas crecen en dirección a la luz, hacia el agua y se ven afectadas por la gravedad.

Materiales:- planta- agua- lentejas- algodón

Procedimiento

1.-Crecimiento guiado por la luzLa planta al estar en completa oscuridad fue creciendo hacia la luz ya que las plantas necesitan luz para vivir.

2.-Crecimiento guiado por el aguaCrecen hacia el agua ya que el agua es un elemento esencial para la vida de la planta

3.-Crecimiento guiado por la gravedadPorque la fuerza de gravedad atrae a las plantas como atrae a los humanos al suelo de la tierra.

Observaciones:1.-Crecimiento guiado por la luz

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2.-Crecimiento guiado por el agua

3.-Crecimiento guiado por la gravedad

Conclusión:

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Bibliografia

Libros:

1. Curtis Helena, Barnes N. Sue. Biologia, Quinta Edicion, 1989. Editorial Medica Interamericana.

2. BIO100, Depto Ciencias, Pontificia Universidad Católica de Chile, 1999.

Sitios de Internet

1. Revista Creces. www.creces.cl

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http://www.creces.cl/


EXPERIMENTO PARA DEMOSTRAR LA FOTOSINTESIS

Materiales:

Una botella de refresco o soda amarga, preferiblemente de un litro.

Masilla.

Una manguerita transparente de ¾ metro de longitud.

Recipiente plástico transparente con su tapa.

Hojas de una mata (usamos mata de mango).

Agua.

Bombilla eléctrica.

Procedimiento:

Lavamos cuidadosamente las hojas de mango para quitarles polvo y la introducimos en el recipiente plástico, lo llenamos con agua y lo tapamos.

Luego, abrimos un orificio en la tapa donde quepa la manguerita la introducimos y llenamos con masilla los espacios vacíos.

Abrimos la soda rápidamente para que no se salga el carbono e introducimos el otro extremo de la manguera y rellenamos con masilla los espacios vacíos.

Por último, tomamos la bombilla y la ponemos fijamente hacia la planta. En unos 6 ó 7 minutos la planta despedirá burbujas, siendo esto la liberación de oxígeno hacia la atmósfera, o sea la fase culminante de la fase luminosa, lo que quiere decir que se ha cumplido la Fotosíntesis.

Importancia del la Fotosíntesis con el medio ambiente

Talvez hoy día, en un mundo tan desarrollado, que tiene tanta contaminación, el aporte más importante de las plantas (en este caso de la función de Fotosíntesis) es sin duda la purificación del aire en la culminación del proceso, ya que en él, la planta despide oxígeno hacia la atmósfera limpiando un poco toda la contaminación ambiental de humo, tóxicos, etc.

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