COLEGIO ROSITA NOVARO - PUERTO VARAS

Departamento de Ciencias Naturales

Asignatura: Biología.

Tema: flujo de energía y materia.

Nivel: Primero Medio

PROFESOR: Camila Millar ASIGNATURA: Biología

GUÍA DE APRENDIZAJE N° 3

UNIDAD: Nivel 1

NOMBRE ALUMNO/A:

CURSO: I° Medio

FECHA: 29 DE JULIO 2020

Objetivos de aprendizaje: OA7

Explicar a través de modelos cómo fluye la energía y la materia en los ecosistemas, relacionándolo con la fotosíntesis y respiración celular.

Habilidad/es a Reforzar:

Observar y describir detalladamente las características de objetos, procesos y fenómenos del mundo natural y tecnológico, usando los sentidos.

Instrucciones generales:

Lea atentamente la siguiente guía y luego responda las preguntas que aparecen a continuación. Puede apoyarse en el Power Point “FOTOSINTESIS FASE CLARA” o en otros recursos como internet o libros.

INTRODUCCIÓN:

Se define como metabolismo al conjunto de reacciones bioquímicas que permiten a la célula vivir. Existen dos grupos de reacciones pertenecientes al metabolismo celular:

- Catabolismo: Corresponde a la degradación de grandes moléculas hasta sus constituyentes básicos, son ejemplos glucólisis, lipólisis, proteolísis, fermentaciones lácticas y alcohólicas.

- Anabolismo: Corresponde a la síntesis de biomoléculas desde moléculas monoméricas a complejas estructuras orgánicas,son ejemplos: replicación o duplicación de ADN, síntesis de ARN, síntesis de proteínas, síntesis de carbohidratos, síntesis de lípidos, fotosíntesis Así, las reacciones para obtener energía celular en forma de ATP son consideradas catabólicas, pues degradan glucosa, ácidos grasos o aminoácidos (moléculas grandes) para convertirlas en ATP (una molécula relativamente pequeña y simple).

El otro conjunto de reacciones que conforman el metabolismo son las reacciones de biosíntesis o anabólicas, en las cuales se forman moléculas complejas (DNA, RNAs, Polisacáridos, Polipéptidos, etc) a partir de moléculas simples, con gasto de ATP.

Aunque anabolismo y catabolismo son dos procesos contrarios, los dos funcionan coordinada y armónicamente, y constituyen una unidad difícil de separar. En la figura 1 se muestra el metabolismo: el cloroplasto representa el anabolismo cuyos productos formados lo utilizará la mitocondria realizando procesos catabólicos liberando CO2 y O2 al ambiente, producto que lo va a reutilizar el cloroplasto, organelo presente en todas las plantas verdes, así se continua el ciclo. Hay que destacar la formación de la molécula energética ATP, al mismo tiempo que se va produciendo ATP se van produciendo nuevamente biomoléculas complejas. El catabolismo y anabolismo actúan siempre de manera coordinada, para que no sobre y falte ATP.

En la figura 2, se representa CICLO DE LA MATERIA Y FLUJO DE LA ENERGÍA EN LA BIÓSFERA entre los organismos autótrofos fotosintetizadores y los organismos heterótrofos, el producto del primero será los reactantes para el segundo.

Todos los organismos llevan a cabo reacciones anabólicas, sin embargo, solo algunos tipos pueden sintetizar moléculas como glúcidos, aminoácidos y ácidos grasos a partir de elementos simples. Estos organismos son llamados productores, puesto que ellos proveen de estos nutrientes a todo el resto de los seres vivos, estos son: Las cianobacterias Las células vegetales y Algunos protozoos A continuación se analizará el proceso de la Fotosíntesis, las etapas y los factores que la afectan y su importancia para la vida del planeta incluyen a los seres humanos. FOTOSÍNTESIS UN PROCESO ANAERÓBICO El proceso mediante el cual se puede convertir la luz (energía lumínica) en energía química (sacáridos, proteínas y ácidos grasos) es llamado fotosíntesis, y se lleva a cabo en unos organelos especializados presente en las células eucariotas vegetales llamados cloroplastos.

CLOROPLASTOS

Los cloroplastos son organelos de doble membrana presente solo en las células vegetales.

Las estructuras que posee son:

- Membrana externa: Posee transportadores específicos.

- Membrana interna: Está ligada a los transportadores que posee la membrana externa

- Espacio intermembrana: Es muy pequeño. Alberga algunas enzimas para extraer productos ya sintetizados.

- Membrana tilacoidal: Es la membrana del tilacoides. En ella se encuentra la cadena transportadora de electrones y las clorofilas. - Estroma: Fluido interno entre la membrana tilacoidal y la membrana interna.

- Tilacoides: Estructura similar a una moneda donde ocurre la fotosíntesis dependiente de la luz.

- Grana: Estructura como “monedas apiladas” (tilacoides apilados).

- Ribosomas

- DNA circular.

Cloroplasto. (1) Membrana externa, (2) Espacio intermembrana, (3) Membrana interna,

(4) Estroma, (5) Tilacoide, (6) Membrana tilacoidal, (7) Grana, (8) Tilacoide, (9) Granulo

de almidón, (10) Ribosomas, (11) DNA plastídeo, (12) Gotita de lípido.

La clorofila

La clorofila es un pigmento verduzco que se encuentra en todos los organismos fotosintetizadores, debido a que su presencia es fundamental para realizar dicho proceso. Químicamente es una proteína portadora de un anillo de porfirina con un átomo de magnesio en el centro, el cual es capaz de desprender electrones cuando eleva su nivel de energía.

Este pigmento es el encargado de captar los fotones provenientes de la luz y elevar el nivel de energía de los electrones del magnesio, desprendiéndolos e iniciando el proceso de la cadena transportadora de electrones. La clorofila responde muy eficientemente a las longitudes de onda cercanas al azul y al rojo, pero a las intermedias como el verde no, por lo que refleja esa longitud. Existen diferentes clases de clorofila, dependiendo de su estructura química:

- 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.

Los fotosistemas

Se define como fotosistema un complejo proteico enlazado a una molécula de clorofila, el cual es capaz de captar fotones e iniciar la cascada de eventos vinculados al transporte de electrones. Se encuentran insertos en la membrana de los tilacoides.

Existen dos fotosistemas:

- El PSII, P680 o fotosistema II

- El PSI, P700 o fotosistema I

Mecanismos que permiten a la planta obtener

la materia prima para la fotosíntesis

Para la realización del proceso fotosintético se necesitan dióxido de carbono, energía lumínica y agua. De estas materias primas, las dos primeras (carbono y energía lumínica) son captadas por la hoja, mientras que el agua es absorbida desde el suelo a través de las raíces.

a) Captación de dióxido de carbono: el es un gas presente en la atmosfera. El es capturado por las plantas gracias a unas estructuras diminutas existentes en la epidermis de las hojas, denominadas estomas.

Una estoma está conformada por dos células oclusivas (o guardianes). Estas delimitan un orificio llamado ostiolo.

¿Cuál es el mecanismo que explica la apertura y cierre de estomas?

A medida que ingresa agua y las células oclusivas aumentan de tamaño, se encorvan, lo que determinan que las estomas se abran facilitando la entrada de dióxido de carbono y la salida de oxígeno.

Departamento de Ciencias Naturales

Asignatura: Biología.

Tema: Materia y energía en los ecosistemas.

Nivel: Primero Medio

b) Captación de la energía lumínica:

La energía lumínica que proviene del sol es captada por la planta mediante una serie de complejas moléculas denominadas pigmentos fotosintéticos. Entre ellos se destaca uno de color verde llamado clorofila, que se encuentra en el interior de los cloroplastos.

Otros pigmentos presentes en los cloroplastos son los carotenoides. La coloración que tienen está determinada por la presencia de oxígeno en las moléculas de carotenoides: si poseen oxígeno, son de color rojo anaranjado y se denominan carotenos; cuando carecen de él, adquieren un color amarillo y se denominan xanofilias.

La clorofila es la principal molécula “captadora” de luz. Y existen dos tipos de clorofila: Clorofila a y clorofila b.

La clorofila a se encuentra en todos los organismos eucariontes fotosintetizadores y también en algas azules procariontes. La clorofila b está presente en plantas vasculares, briofitos y algas verdes.

c) Captación de agua: la raíz cumple en las plantas tres funciones principales; fijación al suelo o sustrato donde crece, almacenamiento de hidratos de carbono, absorción de agua y sales minerales. Esta última función es de gran importancia para la planta y se relaciona directamente con la fotosíntesis.

El transporte de sustancias al interior de una planta se lleva a cabo a través de los haces vasculares. Estos haces vasculares son largos tubos que recorren las hojas, tallos y raíces de la planta, Se encuentran separados en dos conjuntos

Xilema: encargado del transporte de agua y sales minerales (mezcla conocida como savia cruda), que se mueve desde las raíces hacia las hojas de la planta.

Floema; transporta la glucosa y otras moléculas orgánicas que forman la savia elaborada, desde las hojas hasta el tallo y raíces, donde se almacena.

La imagen que se presenta a continuación muestra el flujo del xilema y floema en las plantas.

Estructura de la hoja

Las hojas constan de diferentes capas en las cuales hay ciertas estructuras relacionadas. Para comenzar las hojas tienen un haz y un envés, en este último encontramos las estomas. Bajo el haz encontramos la epidermis y luego el parénquima en empalizada, en este encontramos las células que contienen los pigmentos de clorofila. Bajo ese parénquima encontramos los haces vasculares xilema y floema.

Fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso metabólico en el cual se producen una serie de reacciones químicas, estas se pueden dividir en:

Estas a su vez tienen diferentes fases y son complementarias unas a otras.

· Fase dependiente de luz o clara.

· Fase independiente de luz u oscura.

La fotosíntesis se lleva a cabo en los cloroplastos (organelos exclusivos de células vegetales fotosintéticas), para ser más específicos esta ocurre en la membrana de los tilacoides, donde los pigmentos de los fotosistemas atrapan la energía lumínica y la transforman en energía química. En esta etapa se libera oxigeno ) producto del rompimiento de la molécula de agua. La liberación de oxigeno es dependiente de luz, es decir, requiere la presencia de luz para llevarse a cabo.

La fijación del dióxido de carbono (, ocurre en el estroma del cloroplasto y no depende de la energía lumínica y se lleva a cabo tanto de día como de noche.

Las enzimas del estroma utilizan la energía química del ATP y de otra molécula llamada NADPH, formados en la etapa dependiente de luz, para la fijación del dióxido de carbono. Luego, el carbono fijado formara parte de los compuestos orgánicos producidos en la fotosíntesis. La serie de reacciones químicas que se realizan en los cloroplastos durante la fotosíntesis, las podemos clasificar en reacciones dependientes o independientes de luz.

Fase dependiente de luz o clara

Las reacciones de la fase dependiente de luz se inician cuando los fotones de energía lumínica (luz) estimulan la clorofila de membrana tilacoidal del cloroplasto.

Simultáneamente, debido a la estimulación de la clorofila de los fotosistemas, ocurre la fotolisis del agua, proceso en el que las moléculas de agua son degradadas a lo que produce oxigeno (), protones (H+), electrones (e-) con alto nivel energético.

Mientras que el oxígeno es expulsado al ambiente, tanto los protones como la energía de los electrones son aprovechados por los fotistemas para producir moléculas de ATP u NADPH.

· La energía acumulada en las moléculas de ATP y de NADPH es necesaria para llevar a cabo la fijación de carbono en la fase independiente de luz.

Fase independiente de luz u oscura

Las reacciones independientes de luz se llevan a cabo en el estroma del cloroplasto y en ellas la energía lumínica no es necesaria. En esta etapa, las moléculas de NADPH “transportadoras de hidrogeno” y ATP “transportadora de energía”, ambas generadas durante la fase dependiente de luz, se utilizan para sintetizar carbohidratos a partir de la captación del dióxido de carbono que ingresa a la planta por las estomas y del hidrogeno que viene del agua en la molécula de NADPH.

Con estos reactantes se forma una molécula de azúcar sencilla integrada por tres átomos de carbono. Este azúcar es la unidad a partir de la cual se construyen todas las otras moléculas orgánicas de la célula vegetal. Al unir dos moléculas de tres carbonos se forman azucares de seis átomos de carbono, como la glucosa. Las moléculas de glucosa posteriormente serán almacenadas como almidón o formarán parte de la pared celular de la planta.

Importancia de la fotosíntesis

Prácticamente todo el oxígeno que hay en la atmosfera actual de la Tierra ha sido producido por la fotosíntesis.

Se ha estimado que cada dos mil años todo el oxígeno de la atmosfera terrestre se renueva por la actividad fotosintética llevada a cabo por las plantas, algas y cianobacterias.

Tanto en términos de materia y energía, todos los alimentos que consumimos proceden directa o indirectamente de la fotosíntesis que realizan las plantas verdes y las algas.

ACTIVIDADES

I. A continuación indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). Justifica las falsas.

1.

___

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual ciertos organismos conviertes la energía lumínica en energía química.

____________________________________________________________________________

2.

___

La fotosíntesis es un proceso anabólico.

____________________________________________________________________________

3.

___

La fotosíntesis transforma sustancias pequeñas e inorgánicas en otras más complejas y orgánicas.

____________________________________________________________________________

4.

___

Los azúcares producidos en la fotosíntesis, sirven como componentes estructurales de otras biomoléculas y también como fuente energética.

____________________________________________________________________________

5.

___

Los productos de la fotosíntesis se forman a partir de O2 y CO2.

____________________________________________________________________________

6.

___

En las plantas, la fotosíntesis se lleva a cabo, principalmente, en las hojas.

____________________________________________________________________________

7.

___

El cloroplasto es el lugar de la célula donde se lleva a cabo la fotosíntesis.

____________________________________________________________________________

8.

___

La clorofila se ubica en el estroma de los cloroplastos.

____________________________________________________________________________

9.

___

Los cloroplastos se caracterizan por ser organelos delimitados por dos membranas y presentar una molécula de ADN circular.

10.

___

La fase dependiente de luz necesita que la clorofila se active o excite.

____________________________________________________________________________

II. Rotula las siguientes estructuras del cloroplasto.

Grana

Membrana externa

Estroma

Membrana interna

Espacio intermembrana

Membrana tilacoidal

Tilacoide

1. _______________________

2. _______________________

3. _______________________

4. _______________________

5. _______________________

6. _______________________

7. _______________________

III. responde las siguientes preguntas de la forma más completa posible.

1. ¿Qué “ingredientes” necesita una planta para realizar la fotosíntesis?

2. ¿En qué parte de la planta (específicamente) se realiza la fotosíntesis?

3. ¿Por qué se dice que las plantas son buenas para el medio ambiente?

4. ¿Qué es una grana y donde se encuentra?

5. ¿Cuáles son las etapas de la fase lumínica ?

6. ¿Cuál es la función de los fotosistemas? ¿Qué diferencias hay entre el fotosistema I y fotosistema II?

7. ¿Cuáles son los “resultados” de la fase luminosa? ¿Qué funciones tienen estos?

8. Nombra los mecanismos de una planta para obtener la materia prima para realizar fotosíntesis.

9. ¿Qué es la clorofila y cuál es su función principal?

10. ¿Cómo podemos relacionar el flujo de materia y energía con la fotosíntesis?

IV. Completa las siguientes oraciones con las palabras que se encuentran en el recuadro a continuación.

AGUA - CATABOLISMO – MAGNESIO - LUZ - ATP – FLOEMA - CLOROFILA - FOTOSISTEMA

· La ________________ es la molécula que recibe la energía lumínica en las plantas.

· La energía acumulada en las moléculas de __________y de NADPH es necesaria para llevar a cabo la fijación de carbono en la fase independiente de luz.

· Corresponde a la degradación de grandes moléculas hasta sus constituyentes básicos, con esto nos referimos a el _______________.

· ______________ es la estructura de la planta que transporta la glucosa y otras moléculas orgánicas que forman la savia elaborada, desde las hojas hasta el tallo y raíces, donde se almacena

· El __________________ Se define como un complejo proteico enlazado a una molécula de clorofila, el cual es capaz de captar fotones.

· El mineral que forma parte de la clorofila es el___________________.

· La fotolisis del agua, consiste en la ruptura del_____________ por efecto de la__________________.

Estimado estudiante:

Una vez que termines esta guía, debes enviarla al correo camila.millar.rnovaro@gmail.com

o puedes responder vía Instagram a la cuenta profe.camimillar (opcional).

Si deseas puedes enviar una foto clara de la guía para que te pueda revisar tus aciertos y errores.

Autoevaluación

Objetivo: Evaluar desde la Metacognición, el trabajo realizado durante las clases de Ciencias Naturales.

Indicaciones: Complete el cuadro 1 marcando con una (X) la opción que represente de mejor manera tu forma de desarrollar las guías y actividades de Ciencias Naturales. Al finalizar cuenta tu puntaje y escríbelo en la parte inferior del recuadro. Luego calcula tu nota con la escala que aparece en el cuadro 2 y finalmente determina tu nivel de desempeño según el cuadro 3

Cuadro 1

Criterio

Nunca (0)

A veces (1)

Casi Siempre (2)

Siempre (3)

Me he esforzado lo suficiente para comprender y complementar los conceptos trabajados en esta guía.

He realizado todas las actividades correspondientes a esta guía.

Me he esforzado por trabajar periódicamente en mis quehaceres de la asignatura

Realizo preguntas o aclaro dudas con la profesora de ciencias, a través de correo electrónico u otro medio.

Aporto de manera positiva en el desarrollo de la actividad.

He sido consciente durante la lectura para que mi aprendizaje sea óptimo.

Realice mi trabajo sin copiar ideas de otros.

Utilice adecuadamente el material de estudio. Siendo cuidadoso y manteniéndolo ordenado y limpio.

Total

Nota

Nivel de desempeño

Cuadro 2

Cuadro 3

Nivel de desempeño

Nota

Destacado

7,0 – 6,1

Satisfactorio

6,0 – 5,1

Básico

5,0 -4,0

Insuficiente

3,0-2,0

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