Aprendizajes esperados
• Describir la naturaleza de la luz.
• Explicar el proceso de fotosíntesis en términos de aprovechamiento de la energía solar.
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Admisión PSU 2011.
Pregunta oficial PSU
Considere la siguiente ecuación de asimilación de CO2 por las plantas.
6CO2 + ? + 686 cal/mol C6H12O6 + O2
La incógnita corresponde a
A) agua. B) proteínas. C) enzima.
1. Naturaleza de la luz
2. Pigmentos fotosintéticos
Introducción
De la energía solar que alcanza la superficie de la tierra, un 1% es derivada a los sistemas vivos, a través de la fotosíntesis.
1. Naturaleza de la luz
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.
Los organismos fotosintetizadores fijan 100.000 millones de toneladas de carbono en un año, que junto con agua son los compuestos inorgánicos base para la obtención de la materia orgánica y el oxígeno que requieren los organismos heterótrofos.
1. Naturaleza de la luz
1.2 Radiación electromagnética
La luz se comporta como una onda y como una partícula.
1. Naturaleza de la luz
1.2 Radiación electromagnética
La radiación
electromagnética
1. Naturaleza de la luz
1.2 Radiación electromagnética
1. Naturaleza de la luz
1.2 Radiación electromagnética
2. Pigmentos fotosintéticos
2.1 Pigmentos
2. Pigmentos fotosintéticos
2.1 Pigmentos
Los pigmentos de plantas y algas absorben luz a distintas longitudes, todos son fotosintéticos, sin embargo la mayor cantidad en plantas terrestres corresponde a la clorofila.
Ficocianinas: pigmento en algas azul-verde.
Ficoeritrinas: pigmento rojo en cianobacterias y algas rojas (en hongos también junto con ficocianinas).
2. Pigmentos fotosintéticos
2.1 Pigmentos
2. Pigmentos fotosintéticos
2.2 Cloroplastos
3. Fotosíntesis
3.1 Fases de la fotosíntesis
El proceso consta de dos partes:
• Fase dependiente de luz o luminosa, en los tilacoides
Estructura
Cada estoma está formado por 2 células especializadas llamadas oclusivas que dejan entre sí una abertura llamada ostíolo o poro. En muchas plantas hay 2 o más células adyacentes a las oclusivas y asociadas funcionalmente a ellas. Estas células, morfológicamente distintas a las fundamentales se llaman células anexas, subsidiarias o adjuntas.
3. Fotosíntesis
3. Fotosíntesis
3.2 Fase dependiente de la luz
En los Fotosistemas, se acumulan los pigmentos para captar la luz.
El pigmento principal es la clorofila a, y ayudan a
este proceso los
pigmentos accesorios
como: xantófilas,
carotenoides,
ficiocianinas y
ficoeritrinas.
ENERGÍA LUMINOSA
2e
-
Complejoantena
3. Fotosíntesis
3.2 Fase dependiente de la luz
Existen dos fotosistemas: el Fotosistema I y el
Fotosistema II, ambos reaccionan con la luz.
ENERGÍA LUMINOSA
2e
-
Complejoantena
3. Fotosíntesis
3.2 Fase dependiente de la luz Electrón
excitado
e
Luz
Fotón Luz
Clorofila
e
En la fase dependiente de la luz o luminosa la clorofila al reaccionar con la luz solar se oxida, liberando un electrón.
3. Fotosíntesis
3.2 Fase dependiente de la luz
2 H + 1/2 O 2
3. Fotosíntesis
3.2 Fase dependiente de la luz
Fase luminosa o dependiente de luz
Lugar donde se realiza: membranas tilacoidales Reactantes: H2O, ADP y NADP+
Productos: O2, ATP y NADPH
Resumen del proceso: • Fotólisis del agua
• Foto-fosforilación de ATP
3 Fotosíntesis
3.3 Fase independiente de la luz
Fase independiente de luz o fase oscura:
Se produce en el estroma, aquí se logra la fijación del CO2 para obtener productos orgánicos. Esta fase es
3. Fotosíntesis
3.3 Fase independiente de la luz
Fase oscura o independiente de luz
Lugar donde se realiza: estroma de los cloroplastos
Reactantes: ATP, NADPH y CO2
Productos: moléculas orgánicas (glucosa, aminoácidos, ácidos grasos)
Resumen del proceso:
3. Fotosíntesis
3. Fotosíntesis
3.4 Resumen de la fotosíntesis
Fase dependiente de la luz
Fase independiente de la luz
Lugar donde se realiza
Elementos requeridos (reactantes)
Productos
Resumen del proceso
En la membrana de los tilacoides
En el estroma de los cloroplastos
• Agua. • Luz solar. • Pigmentos.
• Coenzima NADP.
• ATP
• NADPH
• CO2
• ATP.
• O2.
• NADP.
• Glucosa.
• Otras moléculas orgánicas (Sacarosa, Almidón, Celulosa, Lípidos, Proteínas, etc.)
Durante esta fase se produce la
fotólisis del agua,
fotofosforilación para la
formación de ATP,
fotooxídación de los
fotopigmentos y fotoreducción del NADP+.
Pregunta oficial PSU
ALTERNATIVA CORRECTA
A
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Admisión PSU 2011. Considere la siguiente ecuación de asimilación de CO2 por las plantas.
6CO2 + ? + 686 cal/mol C6H12O6 + O2
La incógnita corresponde a
A) agua. B) proteínas. C) enzima.
Vegetales y cianobacterias
aprovechan…
a través de… implica…
Aprovechamiento de la energía solar, que queda retenida como un compuesto orgánico.
ocurre en fases…
Energía luminosa Sin participación de la luz
utiliza…
produce… produce…
utiliza…
La energía solar
La fotosíntesis
Fase clara Fase oscura
Agua, NADP+ y ADP
O2, NADPH y ATP
CO2, NADPH y ATP
Glucosa, NADP+ y ADP
celular
Resumen
FOTOSÍNTESIS
Fase luminosa
Fase oscura
Aprovechamiento de la energía solar, que queda retenida como un compuesto orgánico
significa …
ocurre en los …
ocurre en el…
Tilacoides
Estroma
utiliza … utiliza …
Agua, ADP, NADP+,
clorofila y energía solar
Dióxido de carbono, ATP y NADPH
genera …
genera …
Glucosa, ADP y NADP+
Aprendizajes esperados
• Conocer los mecanismos de la respiración celular.
• Relacionar los mecanismos de obtención de energía entre los organismos autótrofos y heterótrofos.
• Conocer los factores que influyen en la fotosíntesis.
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Admisión PSU 2011.
Pregunta oficial PSU
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
1. Respiración celular
2. Relación entre respiración celular y fotosíntesis
Introducción
En la vida cotidiana, la energía necesaria para realizar las actividades biológicas se tiene de algún proceso que libera dicha energía.
En las células se produce y se gasta la energía constantemente, esto permite el trabajo metabólico.
El oxígeno les permite realizar reacciones metabólicas orientadas a captar la energía de los nutrientes y producir ATP. Este proceso es conocido con el nombre de respiración celular.
En las plantas, también se produce la respiración celular, y el intercambio de gases con el ambiente se realiza en estructuras conocidas como
1. Respiración celular
1.1 Concepto
Para obtener energía, la célula degrada la glucosa en el citoplasma y luego la oxida en la mitocondria, obteniendo de esta forma 38 ATP. Como es un proceso oxidativo, requiere de la
presencia del oxígeno que se obtuvo por la hematosis.
En la respiración celular se dan dos tipos de reacciones:
• Reacciones anaeróbicas
• Reacciones aeróbicas
• NO requieren de oxígeno para realizarse.
1. Respiración celular
1.2 Glucólisis
Glucosa
(6 carbonos) GLUCÓLISIS
2 piruvato o ácido pirúvico
(3 carbonos cada uno)
2 ADP 2 ATP
2 NAD 2 NADH + H+
Degradación de la glucosa, ocurre en el citoplasma de las células, es una reacción anaeróbica (una oxidación sin intervención de oxígeno molecular, independiente de la presencia de oxígeno) donde se obtienen dos moléculas de ATP y dos moléculas de piruvato, el cual tiene dos posibles destinos:
• Seguir la vía aeróbica, entrando a la mitocondria.
1. Respiración celular
1.3 Vía aeróbica
1. Respiración celular
1.3 Vía aeróbica
Acetilación: El piruvato se oxida, se libera una molécula de CO2 formando
acetil coenzima A, que ingresa al ciclo de Krebs. Ocurre en la matriz mitocondrial.
X 2
X 2
1. Respiración celular
1.3 Vía aeróbica
Ciclo de Krebs: Se producen moléculas aceptoras de energía, es decir con poder reductor (NADH y FADH2).
Se libera CO2 y se forman dos moléculas de ATP.
1. Respiración celular
1.3 Vía aeróbica
Cadena transportadora de electrones: se utiliza la energía contenida en el poder reductor de NADH y FADH2, para crear las condiciones de síntesis de ATP (34) por
el proceso de
fosforilación oxidativa.
1. Respiración celular
1.3 Vía aeróbica
Resumen:
La vía aeróbica obtiene la mayor cantidad de ATP (38 moléculas en total) a partir de una molécula de glucosa, siempre que exista presencia de oxígeno.
¿Cuáles son los productos finales que se
liberan de la respiración celular?
CO2 y H2O, que se eliminan por la
1. Respiración celular
1.3 Vía aeróbica
¿Cuáles son los productos finales que se
liberan de la respiración celular?
CO2 y H2O, que se eliminan por la
espiración.
Rendimiento total de ATP 36 a 38 ATP
* En algunas células el costo energético de transportar los NADH (electrones) formados en la glucólisis hacia la matriz mitocondrial,
disminuye el
1. Respiración celular
1.4 Vía anaeróbica
1. Respiración celular
1.4 Vía anaeróbica
Fermentación alcohólica: se desarrolla en levaduras (hongo unicelular) y algunas bacterias.
1. Respiración celular
La respiración celular es un proceso realizado también en vegetales. El intercambio gaseoso se produce a través de los estomas, que son abiertos o cerrados por las
células oclusivas
dependiendo de las necesidades.
Para la respiración celular, ingresa el O2 y se libera el CO2 y H2O.
2. Respiración celular y Fotosíntesis
2.1 Relación entre los procesos
En el proceso de fotosíntesis, a partir de CO2 y H2O las plantas obtienen moléculas orgánicas, especialmente glucosa; en el proceso se libera O2.
La glucosa y el O2 son utilizados por la célula en la
3. Factores que afectan a la fotosíntesis
3.1 Factores internos
Son aquellos propios de las plantas y que hacen variar la tasa fotosintética:
• Presencia de estomas • Pigmentos
• Contenido de agua
Estoma H2O
3. Factores que afectan a la fotosíntesis
3.2 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 en
temperaturas cercanas a los 60 ºC.
¿Por qué la fotosíntesis se ve
afectada con temperatura sobre
los 60 ºC?
A temperaturas muy altas las enzimas se
3. Factores que afectan a la fotosíntesis
3.2 Factores externos
3. Factores que afectan a la fotosíntesis
3.2 Factores externos
Concentración de CO2: el CO2 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.
Años
3. Factores que afectan a la fotosíntesis
3.2 Factores externos
Variable dependiente es aquella que no es controlada por el investigador, para este ejemplo corresponde a la __________________.
Variable independiente es aquella manipulada por el investigador, para este ejemplo corresponde a la _____________.
tasa fotosintética
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
Síntesis de la clase
Respiración celular
Funciones Estructuras
celulares
Citoplasma
Mitocondria
Transporte de gases
Respiración celular
Aeróbica
Respiración interna
Anaeróbica O2
CO2
Citoplasma
O
2 Glucosa PiruvatoMitocondria
PiruvatoAcetil coenzima A
CO
2CO
2O
21
2
3 4 5
O
2CO2
Ácido láctico
Coenzimas ATP
ATP 6
Síntesis de la clase
NADH, FADH
Fotosíntesis Estructuras celulares Etapas Factores Factores internos
Presencia de estomas
Pigmentos
ATP, NADPH y oxígeno
Estroma Tilacoides
Glucosa, ADP y NADP+
Factores externos
Contenido de agua
Intensidad de la luz Temperatura
Concentración de CO2
Resumen
Cloroplastos
Fase Luminosa
