Complejo Educacional Joaquín Edwards Bello Dpto. de Biología

Prof. Cristian Astudillo M Nivel 1° Medio

Guía de Apoyo Prueba Coeficiente 2 “FOTOSINTESIS” La fotosíntesis es un proceso mediante el cual las plantas, algas y cianobacterias (bacterias que utilizan la fotosíntesis como mecanismo de producción de alimento para vivir) utilizan la luz solar como fuente de energía para sintetizar nutrientes. Para realizar dicho proceso, los organismos fotosintéticos deben captar energía lumínica, dióxido de carbono y agua para producir glucosa y oxígeno. Ecuación global de la fotosíntesis: AGUA +

DIOXIDO DE CARBONO

+

LUZ



OXÍGENO

+

GLUCOSA

En plantas y algas la fotosíntesis se lleva a cabo en los cloroplastos, organelos que poseen clorofila, pigmento capaz de captar la luz solar. Éstos se encuentran principalmente en las hojas. El transporte de sustancias al interior de la planta se realizan a través de haces vasculares, que recorren las hojas, tallos y raíces de las plantas, y se encuentran separados entre dos conjuntos: Xilema: se encarga del transporte y suministro de agua y sales minerales, cuya mezcla se conoce como sabia cruda y se mueve desde las raíces hacia las hojas de las plantas. Floema: permite el transporte de la glucosa y otras moléculas orgánicas que forman la sabia elaborada, desde las hojas hasta el tallo y las raíces, donde se almacenan. La gran importancia de la fotosíntesis es que prácticamente todo el oxígeno de la atmósfera actual de la Tierra ha sido producido por la fotosíntesis. Intercambio gaseoso a través de estomas El dióxido de carbono presente en la atmósfera ingresa por las hojas, a través de unos poros denominados “estomas”, éstos se ubican en el envés de la hoja (lado inferior) y están formados por células oclusivas. Entre las células oclusivas de un estoma, existe un orificio cuya apertura es regulable, el ostiolo (del latín: puerta pequeña). La apertura y cierre del estoma depende del grado de turgencia de las células oclusivas, si las células absorben agua, se hinchan y el ostiolo se abre, en cambio si pierde agua, se vuelven flácidas y el ostiolo se cierra.

Estructura de un fotosistema El cloroplasto está rodeado de una doble membrana, en cuyo interior o estoma, se encuentran unos discos membranosos, llamados tilacoides, que al agruparse forman una estructura denominada grana. Las moléculas de los pigmentos fotosintéticos están unidas a la membrana tilacoidal, formando una estructura denominada complejo antena. Esta actúa como una verdadera antena que capta la luz, para luego transformarla en energía química. En esta estructura se realiza también la fotolisis del agua, reacción en la que se descompone la molécula del agua. Fases de la fotosíntesis La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos en la membrana de los tilacoides, donde los pigmentos atrapan la energía lumínica y la transforman en energía química. En esta etapa se libera O2 producto del rompimiento de la molécula de agua. Por esto se dice que la liberación de oxígeno es dependiente de luz, es decir, requiere de la presencia de luz para llevarse a cabo. La fijación de CO2, en cambio, ocurre en el estroma del cloroplasto y no depende de la energía lumínica; por esta razón 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 carbón. Luego, el carbono fijado formará parte de los compuestos orgánicos producidos en la fotosíntesis (glucosa). El proceso de la fotosíntesis consta de dos etapas o fases: la fase inicial o lumínica y la fase secundaria u oscura. Fase inicial o lumínica (dependiente de luz) En esta fase participa la luz solar. La clorofila capta la energía solar (luz), y se rompe la molécula de agua. Es decir, en presencia de luz se rompe el enlace químico que une el hidrógeno con el oxígeno en la molécula de agua, y debido a esta ruptura se libera el oxígeno hacia el medio ambiente. El hidrógeno que se produce, se “guarda” para ser usado en la segunda etapa de la fotosíntesis: la fase secundaria u oscura. Por otra parte, el resto de la energía de la clorofila activada por la luz se almacena en una molécula especial llamada adenosintrifosfato (ATP). Fase secundaria u oscura (independiente de luz) Esta fase, que ocurre en los cloroplastos, se llama así porque no requiere de la energía de Ia luz, a pesar de que puede haber luz presente. En esta fase, el hidrógeno y el ATP formados en la etapa lumínica, en presencia de CO2, dan origen a una serie de reacciones químicas, conocidas como Ciclo de Calvin, en las cual se van formando compuestos por la unión de átomos de C, H y O, hasta llegar a formar la glucosa que es el compuesto orgánico final de la fotosíntesis. La glucosa es una molécula orgánica que está formada por C, H, O; por eso se llama (carbohidrato), y es altamente energética. Factores que afectan la tasa fotosintética:

- La concentración de CO2 atmosférico: un aumento en su concentración produce un aumento de la tasa fotosintética hasta alcanzar un valor máximo de asimilación, luego se este punto, por más que aumente la concentración la tasa de fotosíntesis no aumentará. - La luz solar: la tasa de fotosíntesis aumenta proporcionalmente según aumenta la intensidad lumínica hasta llegar a un punto límite, punto de saturación luminosa (PSL) - La disponibilidad de agua: En condiciones de bajo contenido de agua de la planta, los estomas se cierran y disminuye la absorción de CO2, y por ende la tasa de fotosíntesis. - La temperatura: En condiciones ideales de CO2 y luz solar, la tasa de fotosíntesis aumenta a medida que aumenta la temperatura hasta llegar a los 35°C, a partir de este punto límite la tasa fotosintética disminuye drásticamente debido a que las enzimas celulares dejan de funcionar adecuadamente. Los cloroplastos Los cloroplastos son organelos de doble membrana presente solo en las células vegetales. Se cree que se originaron de la misma manera que las mitocondrias: por endosimbiosis serial de una cianobacteria primitiva. 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 tilacoide. En ella se encuentra la cadena transportadora de electrones y las clorofilas.  Estroma: Fluido interno entre la membrana tilacoidal y la membrana interna.  Tilacoide: Estructura similar a una moneda donde ocurre la fotosíntesis dependiente de la luz.  Grana: Estructura como “monedas apiladas” (tilacoides apilados).  Ribosomas  DNA circular  Gotitas de productos: Lípidos y almidón en general. Luego estos productos son transportados a otros plástidos específicos (como los oleoplastos y leucoplastos respectivamente).

Preguntas. 1.- ¿Cuál es la función de la fotosíntesis? a. Mecanismo de obtención de nutrientes para los animales b. La forma en que los vegetales utilizan la luz solar como fuente de energía para sintetizar nutrientes c. Mecanismo de transformación de energía en animales d. La forma en que los seres humanos obtienen su energía 2.- Qué se produce en las reacciones químicas de la fotosíntesis? a. Oxígeno y nitrógeno b. Oxígeno y Glucosa c. Dioxido de carbono y agua d. Dioxido de carbono y nitrógeno 3.- ¿En qué organelo y pigmento se lleva a cabo la fotosíntesis, respectivamente? a. Mitocondrias – betacaroteno b. Mitocondrias – clorofila c. Cloroplastos – clorofila d. Cloroplastos – betacaronteno 4.- El Xilema es uno de los dos mecanismos de transporte al interior de la planta, que transporta: a. agua y sales minerales, que recibe el nombre de sabia cruda b. glucosa y otras sustancias que se les llama sabia elaborada c. agua y sales minerales que se llama sabia elaborada d. glucosa y otras sustancias que se llama sabia cruda 5.- ¿A través de cuál de las siguientes estructuras se produce el ingreso del dióxido de carbono a la planta? a. Estomas b. Estromas c. Xilema d. Floema 6.- ¿Cuál de las dos fases de la fotosíntesis ocurre en la membrana de los tilacoides? ………………………………………………………………………………………………………….. 7.- ¿Qué ocurre en la fase lumínica? Describa los procesos que suceden en esta etapa. …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………… 8.- ¿Qué ocurre en la fase oscura? Describa los procesos que suceden en esta etapa. …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………

9.- Explique la ecuación global de la fotosíntesis, a partir de la información entregada en la guía: …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………

ll. Señala si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones. Corrige las falsas. 1. ____ A baja intensidad lumínica, la intensidad de la fotosíntesis es directamente proporcional a la intensidad lumínica. 2. ____ Todas las reacciones fotosintéticas requieren luz. 3. ____ El O2 se libera en la fase oscura. 4. ____ El agua se rompe en la fase clara (lumínica) 5.____ Los citocromos participan en la fase oscura. 6. ____ La luz solar produce la ruptura de las moléculas de agua. 7.____ La clorofila refleja luz roja. 8.____ La intensidad de la fotosíntesis es directamente proporcional a la intensidad lumínica. 9.____ La intensidad de la fotosíntesis es directamente proporcional a la temperatura.