guía de aprendizaje de biología 11° bachiller en ciencias
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MINISTERIO DE EDUCACIÓN
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN DE SAN MIGUELITO
INSTITUTO RUBIANO
BIOLOGÍA
TRIMESTRE: 1
Guía de Aprendizaje de Biología
11° Bachiller en Ciencias
Profesores:
Graciela Magallón/ [email protected]
Maria Morris/ [email protected]
Marisel Trujillo/ [email protected]
DÍAS DE CONSULTA:
Profesora María Morris/ Martes: 11:20 a.m.-12:00 p.m.
Profesora Marisel Trujillo/ Jueves 4:00 p.m.-4:30 p.m.
Profesora Graciela Magallón/ Jueves 1:00-1:30 p.m.
FECHA DE ENTREGA DE LA GUÍA DE LOS ESTUDIANTES A LOS PROFESORES: VIERNES 21 DE
MAYO DE 2021
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ÍNDICE
Índice… ................................................................................................................... 2
Presentación ........................................................................................................... 3
Indicaciones ........................................................................................................... 4
Objetivos guía 1 ...................................................................................................... 5
Guía 1 Bioenergética .......................................................................................... 5-10
Talleres guía 1 .................................................................................................... 11-17
Evaluación guía 1 ............................................................................................ 18-19
Bibliografía guía 1 .................................................................................................. 20
Objetivos guía 2 ..................................................................................................... 21
Guía 2 Fotosíntesis ............................................................................................ 22-39
Talleres y evaluación guía 2 ............................................................................ 40-47
Bibliografía guía 2 ............................................................................................ 48
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Presentación
Ponemos a tu disposición esta guía elaborada por un grupo de profesores del
Área de Ciencias Naturales que imparte la materia de Biología, como un
documento de apoyo que oriente tu adecuada preparación, Joven estudiante
que esta guía de aprendizaje que es preparada especialmente para ti te sirva
como Instrumento para tus aprendizajes en estos momentos difíciles de
pandemia que estamos viviendo. Espero puedas desarrollar las diferentes
actividades sin ninguna dificultad.
La guía consta de una parte teórica que tendrás que leer y apoyarte para resolver
los talleres y evaluación al final.
La guía fue diseñada para que puedas devolverte a leer nuevamente si cuando
estas resolviendo los talleres y evaluación no recuerdes contenidos. Éxitos en tus
estudios y logra tus metas y propósitos en la vida.
Suerte en tus labores
Recuerda esto
siempre
El conocimiento
es poder
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Indicaciones para resolver la guía
Para resolver la guía tienes que seguir los siguientes pasos:
1) Lee todo el contenido teórico de la guía.
2) Si tienes otras fuentes de ayuda para resolver la guía también puedes
usarlas a la hora de leer.
3) Si al leer el contenido de la guía no estas claro vuelven a leer.
4) Al estar claro con el contenido puedes empezar a resolver los talleres.
5) Lee la indicación que tiene cada taller antes de resolverlos.
6) Después de leer las indicaciones resuelve los talleres.
7) Si tienes dificultades al estar resolviendo los talleres puedes volver a
leer el contenido de la guía.
8) Resuelve los talleres antes de empezar a resolver la evaluación.
9) Al terminar de resolver los talleres revísalos bien antes de enviar la
guía al profesor.
10) Después de haber resuelto los talleres resuelve la evaluación.
11) Al terminar la evaluación revísala varias veces cuando verifiques que
todo está bien puedes enviársela al profesor.
Empecemos a trabajar con
mucho entusiasmo
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1 OBJETIVO GENERAL
Conoce el funcionamiento de las estructuras complejas que permiten la
obtención de energía para el buen funcionamiento del organismo.
2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Conocer el funcionamiento de las estructuras complejas que permiten la
obtención de energía.
Explicar el concepto de termodinámica y las leyes que la regulan.
Mencionar el concepto de energía y las funciones que realiza en
Objetivo de aprendizaje
Indicador de logro:
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Guía de aprendizaje # 1: Bioenergética
Tema:
Introducción
La bioenergética, o termodinámica, es el estudio de los cambios de energía que
acompañan a reacciones bioquímicas. Los sistemas biológicos son, en esencia,
isotérmicos, y usan energía química para impulsar procesos vivos. El modo en
que un animal obtiene combustible idóneo a partir de sus alimentos para
proporcionar esta energía es básico para el entendimiento de la nutrición y el
metabolismo normales. La muerte por inanición ocurre cuando se agotan las
reservas de energía disponibles, y ciertas formas de malnutrición se relacionan
con desequilibrio de energía. Las hormonas tiroideas controlan el índice
metabólico (índice de liberación de energía) y sobreviene enfermedad cuando
funcionan mal. El almacenamiento excesivo de energía excedente causa
obesidad, misma que es cada vez más común en la sociedad, padecimiento que
predispone a muchas enfermedades, como enfermedad cardiovascular y
diabetes mellitus tipo 2, además de que disminuye la esperanza de vida del
individuo. La primera ley de la termodinámica establece que la energía total de
un sistema, incluso sus alrededores, permanece constante. Eso implica que,
dentro del sistema total, la energía no se pierde ni se gana durante cambio
alguno; sin embargo, sí se puede transferir de una porción del sistema a otra, o
transformarse en otra forma de energía. En sistemas vivos, la energía química se
transforma hacía calor o hacia energías eléctrica, radiante o mecánica.
La segunda ley de la termodinámica establece que para que un proceso ocurra
de manera espontánea, es necesario que la entropía total de un sistema
aumente. La entropía es la extensión de trastorno o de aleatoriedad del sistema
y alcanza su punto máximo conforme alcanza el equilibrio. En condiciones de
temperatura y presión constantes, el vínculo entre el cambio de energía libre de
un sistema que está reaccionando y el cambio de entropía.
Un organismo es son un conjunto de estructuras organizadas y compleja, en la
que intervienen sistemas de comunicación que lo relacionan internamente y con
Leyes de la termodinámica
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el ambiente en un intercambio de materia y energía de una forma ordenada,
teniendo la capacidad de desempeñar las funciones básicas de la vida que son la
nutrición, la relación y la reproducción, de tal manera que los seres vivos actúan
y funcionan por sí mismos sin perder su nivel estructural hasta su muerte.
Los organismos para realizar sus actividades metabólicas y físicas necesitan
energía la cual la obtendrán de los alimentos que ingieren diariamente. Algunos
organismos tienen la facultad de producir su propio alimento transformando la
materia inorgánica a orgánica, gracias a un orgánulo celular exclusivo que
contienen estos organismos los cloroplastos. Los seres vivos que pueden realizar
este proceso que prácticamente le da la energía que requieren todos los
organismos del planeta son las plantas, algas y algunas bacterias.
Estos organismos son llamados autótrofos o productores. Otros organismos
tienen la necesidad de obtener los nutrientes a partir de la digestión de otros
seres vivos para tener la energía que requiere para realizar sus funciones vitales
y actividades físicas diarias como hablar, caminar pensar entre otras, estos
organismos son llamados heterótrofos.
La primera energía que entra a nuestro planeta es la energía solar que es captada
por seres autótrofos y es transformada a energía química, utilizable por ellos
mismo y por los otros seres vivos a través de un proceso llamado fotosíntesis.
La definición de energía según algunos autores es como la capacidad de realizar
un trabajo, pero para tener energía hay que obtenerla, transfórmala y
almacenarla.
Los tipos básicos de energía para para algunas actividades biológicas son la
energía almacenada y la energía cinética. La energía puede manifestarse de
muchas formas como calórica, química, entre otras.
La energía no se crea ni se destruye solo se transforma, y este proceso es
estudiado por la termodinámica que una rama de la física que precisamente
estudia la transformación de la energía.
Las leyes de la termodinámica son las siguientes:
La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea, ni se
destruye, sino que se transforma y se conserva. Entonces esta ley expresa que,
cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el
sistema será igual al trabajo recibido por el mismo y viceversa.
La segundo ley de la termodinámica es una de las más importantes de la física; a
un pudiendo ser formulada de muchas maneras, todas ellas llevan a la
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explicación del concepto de irreversibilidad y al de entropía, quedando ligado al
grado de desorden de la materia y la energía de un sistema.
La entropía entonces puede ser la magnitud física termodinámica que permite
medir la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema. Esto quiere
decir que dicha parte de la energía no puede ser usada para producir un trabajo
Las macromoléculas
Una macromolécula es la unión de moléculas biológicas más simples que
alcanzan pesos moleculares altos. Las 4 macromoléculas biológicas más
importantes de las células animales son los carbohidratos, los lípidos, las
proteínas y los ácidos nucleicos.
Los monómeros o la forma más simple de estas macromoléculas son los
aminoácidos para las proteínas, los ácidos grasos para los lípidos, los azucares
para los carbohidratos y nucleótidos para los ácidos nucleicos.
Las reacciones que rompen los enlaces de las macromoléculas se denomina
hidrólisis, donde además de liberar unidades más pequeñas incorpora una
molécula de agua (H20).
Metabolismo celular
Es el conjunto de los cambios o transformaciones químicos y biológicos que se
producen continuamente en las células vivas de un organismo.
El metabolismo se refiere a todos los procesos físicos y químicos del cuerpo que
convierten o usan energía, tales como:
Respiración
Circulación sanguínea
Regulación de la temperatura corporal
Contracción muscular
Digestión de alimentos y nutrientes
Eliminación de los desechos a través de la orina y de las heces
Funcionamiento del cerebro y los nervios
Reacción exergónica es una reacción química que libera energía. Las
reacciones exergónicas liberan más energía de la que absorben. En las
reacciones endergónicas hay un consumo de energía. El metabolismo se
divide en dos fases: Anabolismo y catabolismo.
Anabolismo
Sintetiza moléculas complejas a moléculas a moléculas simples
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Requiere energía para que se realice
La fotosíntesis y la síntesis de proteínas son ejemplos
Por la deshidratación elimina una molécula de agua
Catabolismo
Degrada moléculas complejas a moléculas simples
Obtención de energía en forma de ATP
Un ejemplo es la respiración
Degrada sus moléculas por hidrolisis
Las enzimas
Las enzimas son proteínas o moléculas orgánicas que actúan como catalizadores
de reacciones químicas, es decir, aceleran la velocidad de reacción química.
Existe una enzima para cada reacción química en el organismo. En el proceso
enzimático el sustrato se une a la enzima a través del sitio activo formando en
complejo enzima- sustrato quedan tan bien unidos que pareciera una cerradura
con su llave cuando se unen y al final dando un producto sin alterar a la enzima.
Proceso enzimático
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Molécula de ATP (Adenosín trifosfato)
El ATP es la fuente de energía principal para la mayoría de los procesos celulares.
Debido a la presencia de ligazones inestables, de alta energía en ATP, se
hidroliza fácilmente en reacciones para liberar una gran cantidad de energía.
La principal función del ATP es servir de aporte energético en las reacciones
bioquímicas que se producen en el interior de la célula para mantener sus
funciones activas como, por ejemplo, la síntesis de ADN y ARN, las proteínas y
el transporte de determinadas moléculas a través de la membrana celular.
El ATP es un nucleótido compuesto por una base nitrogenada (adenina), un
azúcar pentosa (ribosa) y tres grupos fosfatos.
Cuando se requiere energía el tercer grupo fosfato se rompe formando la
molécula de ADP liberando energía para las reacciones químicas.
Cuando se requiere energía el ATP pierde su tercer fosfato y se transforma en
ADP, se libera energía cuando el ADP es cargado nuevamente y se reincorpora
el tercer grupo fosfato a ATP se vuelve a almacenar energía en la molécula, y se
transfieren electrones. Las transferencias de electrones pueden darse por
oxidación o por reducción.
Una reacción de oxidación-reducción (redox) es una reacción de transferencia de
electrones. La especie que pierde los electrones se oxida y la que los gana se
reduce. Los electrones que se pierden en la reacción de oxidación son los
ganados por la especie que se reduce. También ocurre con el hidrogeno.
NAD nicotinamida adenina dinucleótido (abreviado NAD+ en su forma oxidada
y NADH en su forma reducida), es una coenzima que se halla en las células vivas
que está compuesta por, por dos nucleótidos, unidos a través de grupos fosfatos,
uno de ellos es una base de adenina y el otro, una nicotinamida. Su función
principal es el intercambio de electrones y protones y la producción de energía
de todas las células.
FAD dinucleótido o dinucleótido de flavina y adenina (abreviado FAD en su
forma oxidada y FADH2 en su forma reducida) es una coenzima que interviene
en las reacciones metabólicas de oxidación-reducción. El FAD es una coenzima
que interviene como dador o aceptor de electrones y protones (poder reductor)
en reacciones metabólicas redox; su estado oxidado (FAD) se reduce a FADH2 al
aceptar dos átomos de hidrógeno.
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Coenzima Q (ubiquinona) es una enzima que se produce de manera natural en el
cuerpo. Participa en los procesos de control de la energía celular y tiene un efecto
antioxidante, también transportan átomos como el hidrogeno.
Después de leer sobre el tema en estudio te invito a resolver los
siguientes talleres
Si se te olvido algo no te preocupes vuelve a leer
Taller # 1
Indicaciones: Resuelve el siguiente glosario
1. energía
2. enzima
3. termodinámica
4. heterótrofos
5. autótrofos
6 metabolismo
7. anabolismo
8. catabolismo
9. síntesis
10.catalizar
11. endergónicas
12. respiración celular
13. fotosíntesis
14.ATP
15. anaeróbico Desarrollo
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Taller # 2
Indicaciones: Observa la imagen y explica lo que está ocurriendo, menciona cuales son
los productos finales de la fotosíntesis.
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Taller # 3
Indicaciones: Escribe el nombre y la función de las siguientes moléculas que reducen
y se oxidan en las reacciones bioquímicas.
1. NAD
2. FAD
3. NAD+
4. NADH+H
5. FAD
6. FADH2
7. coenzima Q
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Desarrollo
Taller # 4
Indicaciones: El metabolismo es un proceso de transformación en este caso
transforma los alimentos que comemos para obtener energía. Observa la
imagen y explica como ocurre esta transformación.
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_ _
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_ _
_ _
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Taller # 5
Indicaciones: Contesta las siguientes preguntas
1 ¿Qué es energía?
2 ¿Cuáles son los tipos de energías básicas?
3 ¿Qué es una transformación de la energía?
4 ¿Qué es la termodinámica?
5 ¿Cuáles son las leyes de la termodinámica?
6 ilustra con una imagen como se da la transformación de la energía.
Desarrollo
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Taller # 6
Indicaciones: El ATP es la molécula de reserva de energía en la célula, ella está compuesta
por diferentes elementos. Observa la imagen escribe cuáles son sus elementos y explica lo
que está ocurriendo
_ __
_
_
_
_
_
_
_ __
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Taller # 7
Indicaciones: La mitocondria es el organelo donde ocurre la respiración y digestión
celular. Identifica y escribe el nombre de las partes que la componen.
1)
2)
3)
4)
5) _
5) Con entusiasmo resuelves tus talleres y si
te equivocas vuelve a
6) _ 7)
7)
8)
9)
intentar
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Taller # 8
Las enzimas son proteínas cuya función es catalizar, proceso de acelerar o disminuir las
reacciones químicas en la célula. Observa y explica el proceso enzimático.
Taller # 9
Indicaciones: Explica el proceso que está ocurriendo en la mitocondria
_
_
_
_
_
_
_ _
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AUTOEVALUACIÓN
Con entusiasmo resuelvo la prueba
Nombre: Grado: _ _ Fecha: _
I parte: Coloque sobre la línea la letra C para los conceptos ciertos y la F para
lo falsos.
La energía solar es fijada en los organismos heterótrofos.
La respiración es un ejemplo de anabolismo.
La degradación de sustancias es un proceso de catabolismo.
El ATC es una herramienta del metabolismo.
La termodinámica estudia el calor y su transformación a energía mecánica.
El catabolismo anaerobio se da en presencia de oxígeno.
Un tipo de metabolismo es el anabólico.
El azúcar del ATP es la desoxirribosa.
Las reacciones catabólicas liberan energía.
La segunda ley de la termodinámica dice la que la energía no se crea ni se destruye si no que se transforma.
Las células muertas son capaces de convertir las distintas formas de energía.
Las enzimas son proteínas que actúan sobre el sustrato.
La energía que se almacena está en forma de energía potencial.
Un ejemplo de catabolismo anaerobia es cuando se hace ejercicio que implica un fuerte trabajo muscular.
La base nitrogenada que compone el ATP es la guanina.
El ATP está compuesto por la unión de 5 fosfatos.
Para que ocurra una reacción química es necesario que las moléculas que reaccionan se acerquen y choquen entre ellas con suficiente fuerza.
Cuando la célula necesita energía el primer grupo fosfato rompe la molécula de ATP.
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Energía es la capacidad para realizar un trabajo.
La termodinámica es una rama de la biología.
La síntesis de proteína es un ejemplo de anabolismo.
El sitio que une la encima con el sustrato se llama sitio desactivo.
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Bibliografía
Biología 11, Autoras Carmen Guerra, Gladys Serrano editora Susaeta.
Infografía
www.Biologia celular.comwww.la genéticacomocienciabiologia
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OBJETIVO GENERAL:
Lograr que los estudiantes entiendan cómo se realiza el proceso de
fotosíntesis en las plantas, para que estas puedan realizar sus
funciones básicas
OBJETIVO ESPECIFICOS:
Identificar los nutrientes con los que las plantas elaboran su
propio alimento
Explicar de forma simulada el proceso de la fotosíntesis
Reconocer al sol como elemento esencial en la fotosíntesis
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Guía de aprendizaje # 2: La fotosíntesis
Tema:
Introducción
La fotosíntesis es el proceso metabólico por el que las plantas verdes
convierten sustancias inorgánicas (dióxido de carbono y agua) en
sustancias orgánicas (hidratos de carbono) desprendiendo oxigeno debido
a la transformación de energía luminosa en energía química producida por
la clorofila.
La fotosíntesis es la alteración o conversión de materia inorgánica en materia orgánica debido a la energía que origina la luz.
La energía lumínica se transforma en energía química estable, el adenosín
trifosfato (ATP) es la primera molécula en la que queda depositada la
energía química. Luego, el ATP se utiliza para sintetizar las moléculas
orgánicas de mayor estabilidad.
Los cloroplastos son estructuras polimorfas, de color verde debido a la
presencia del pigmento clorofila y propia de las células vegetales,
encargada de la realización de la fotosíntesis.
En el interior de esta estructura se halla una zona interna llamada estroma
encargada de la transformación del dióxido de carbono en materia
orgánica y unos sacos denominados tilacoides o lamela que poseen
pigmentos fotosintéticos o sustancias coloreadas y las proteínas que se
requieren para poder captar la energía de la luz.
En referencia a lo anterior, la clorofila es el pigmento más importante, de
color verde, que está presente en los vegetales, algunas algas y bacterias,
la cual absorbe radiaciones de la luz solar suministrando al vegetal la
energía necesaria para procesar productos orgánicos precisos para el
desenvolvimiento de sus actividades vitales.
La fotosíntesis
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Objetivo de aprendizaje: Reconocer el proceso de fotosíntesis como el principal medio
de obtención de energía de las plantas
Indicador de logro: Valora las plantas como organismo propulsor de formación de oxígeno
La fotosíntesis es el proceso metabólico que ocurre en las plantas
terrestres, las algas de aguas dulces, marinas o las que habitan en los
océanos, y que permite la transformación de la materia inorgánica en
materia orgánica y al mismo tiempo convierten la energía solar en energía
química. Este proceso reviste gran importancia para la vida en la Tierra,
ya que los organismos heterótrofos dependen de estas conversiones
energéticas y de materia para su subsistencia. También a la eliminación
de oxígeno fotosintético a la atmósfera obedecen la mayoría de los seres
vivos.
Hace más de 400 años se aceptaba que las plantas “ingerían” alimentos
que tomaban del suelo. Pero a partir de los aportes del científico Van
Helmont se cambió de idea. Van Helmont plantó un pequeño sauce en una
maceta y la regó periódicamente. Luego de 5 años el sauce había
incrementado su peso en 75kg, mientras que la tierra de la maceta había
disminuido su peso en sólo 70gr. Así concluyó que toda la "sustancia" de
la planta se había originado del agua, no del suelo. Pasaron muchos años
y muchos experimentos científicos hasta que se llegó a descubrir cómo
era el proceso de fotosíntesis y aún hoy en día se continúan descubriendo
detalles químicos y metabólicos, es decir, aún hoy hay pasos químicos que
realizan los autótrofos que todavía no conocemos.
ALGUNAS CONSIDERACIONES INICIALES:
Las células son sistemas abiertos, y como tales necesitan el aporte de
materia y energía del medio externo. La principal fuente de energía es el
alimento. A partir de la entrada del alimento suceden muchísimas
reacciones químicas. Al conjunto de esas reacciones químicas las
llamamos METABOLISMO.
Cuando hablamos de metabolismo diferenciamos dos tipos de reacciones.
Las reacciones ANABÓLICAS: son reacciones de síntesis de moléculas
relativamente complejas (por ejemplo: proteínas, polisacáridos, ácidos
nucleicos) y de sus monómeros (aminoácidos, monosacáridos,
nucleótidos), a partir de moléculas precursoras más sencillas.
Para que puedan producirse necesitan el ingreso de energía por lo que se las denomina
ENDERGÓNICAS. Por ejemplo: la contracción muscular, el movimiento de ciliar y flagelos, el
transporte activo a través de membranas, el transporte en masa, la bioluminiscencia de
algunas bacterias, algas y animales. Y las reacciones CATABÓLICAS: son reacciones de
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degradación de moléculas complejas como lípidos, carbohidratos, etc. que van acompañadas
de liberación de energía. Las reacciones que liberan energía son llamadas EXERGÓNICAS,
parten de una sustancia energéticamente más cargada que el producto de la reacción.
Podemos simplificarlo a: Reacción endergónica = Energía + A + B = AB Reacción exergónicas
= AB = A + B + Energía Es así como se equilibra el requerimiento energético de las células,
utilizando la energía que liberan las reacciones catabólicas, para permitir la síntesis de las
anabólicas. En esta “transacción económica de la toma y da”, la moneda utilizada es la
molécula de ATP, o adenosín trifosfato que transporta la energía desde donde se libera hasta
donde se consume. Esto es:
Reacción endergónica: ATP + A + B = AB + ADP + P
Reacción exergónica: AB + ADP + P = A + B + ATP
En la transferencia de energía de una molécula a otra, pasan electrones
de un nivel energético a otro. Estas reacciones se denominan de óxido-
reducción y consiste en una molécula que se oxida y otra que se reduce.
La que se oxida pierde un átomo de hidrógeno, es decir, un protón y un
electrón o bien, gana oxígeno.
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-
Catabolismo: Corresponde a la degradación de grandes moléculas hasta sus
constituyentes básicos, son ejemplos glucólisis, lipólisis, proteólisis,
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
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produciendo nuevamente biomoléculas complejas. El catabolismo y anabolismo
actúan siempre de manera coordinada, para que no sobre y falte ATP
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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:
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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. En las cianobacterias
se realiza en su membrana plasmática.
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: Esta 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).
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- Ribosomas - DNA circular
- Gotitas de productos: Lípidos y almidón en general. Luego estos productos
son transportados a otros plásticos específicos (como los oleo plastos y
leucoplastos respectivamente).
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.
Generalidades de la Fotosíntesis
La fotosíntesis se define como la síntesis de carbohidratos, lípidos y proteínas
utilizando CO2, Luz y ATP para ello. Se considera dentro de las reacciones
anabólicas y solo la pueden realizar las cianobacterias, las plantas y algunos
protistas.
Gracias a esa característica se les considera organismos autótrofos (capaces
de generar su propio alimento) y organismos productores (la base de la
pirámide de energía, desde la cual los organismos heterótrofos obtienen los
nutrientes que ellos sintetizan). Para lograr comprender el proceso de la
fotosíntesis, debemos hacer un pequeño recuerdo de las propiedades físicas de
la luz, para luego comentar las características de una molécula muy especial:
La clorofila.
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Propiedades físicas de la luz
La luz es un ente físico con un comportamiento dual: de onda electromagnética
y de partícula. La luz blanca que llega al planeta tierra está compuesta por un
espectro llamado
“espectro de la luz visible”, compuesto por colores que oscilan su percepción
visual dependiendo de su longitud de onda (λ) medida en nanómetros (nm).
La fotosíntesis se aprovecha de la energía que llevan los fotones, las partículas
componentes de la luz. Como la luz fue primero que la vida, los seres vivos
capaces de realizar la fotosíntesis adecuaron sus sistemas para captar la mayor
cantidad de longitudes de onda favorable para el rendimiento del proceso.
Debido a fenómenos que se desconocen hoy en día, las longitudes de onda
menos efectivas para la fotosíntesis corresponden a las cercanas a
550nm, o sea, al verde. Es por ello que en general las plantas y las colonias de
cianobacterias tienen un color verde, pues reflejan esta longitud de onda y
nuestros ojos pueden captarlo.
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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.
En el esquema se muestra el experimento de
Engelmann, Velocidad fotosintética (número de
bacterias/unidad de longitud de onda) en el eje Y,
longitud de ondas en el eje X. Se verifica la agrupación
de bacterias (estas buscan la presencia de glucosa,
como producto de la fotosíntesis) principalmente en las
regiones violeta, azul, naranja
y roja en donde la fotosíntesis es más activa
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, en el cual ocurre la fotólisis del agua.
- El PSI, P700 o fotosistema I, donde se propaga la energía para producir
NADPH.
La fotosíntesis dependiente de la luz
La fotosíntesis está dividida en dos procesos diferentes, uno dependiente de la
luz y otro independiente de la luz (ciclo de Calvin), ambas fases pueden estar
ocurriendo al mismo tiempo.
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Los objetivos de la fotosíntesis dependiente de la luz son generar ATP y NADPH,
los cuáles serán utilizados en la fase independiente de la luz de la fotosíntesis y
como producto de desecho se produce O2.
Las etapas de la fotosíntesis dependiente de la luz son las siguientes:
1. Un fotón impacta la clorofila del PSII, haciendo que el átomo de magnesio
eleve su nivel de energía y dos de sus electrones “salten” hacia la cadena
transportadora de electrones adyacentes. Al mismo tiempo, una molécula de agua
es foto lisada para reponer los electrones perdidos por el magnesio. A causa de
eso se libera O2 y H+.
2. Los electrones van avanzando por la cadena transportadora de electrones,
llegando a una proteína llamada plastoquinona.
3. La plastoquinona cede los electrones a un complejo citocromo, para luego
cederlos a una proteína llamada plasto quinina (o plasto cinina).
4. Al mismo tiempo que un fotón impactaba el PSII, otro impactaba el PSI, de
manera que el PSI estaba carente de dos electrones. El plasto quinina cede los
electrones transportados y restaura el equilibrio del PSI
5. Los electrones del PSI saltan hacia otra cadena transportadora, concluyendo
con la formación de NADPH.
6. Debido a la fuerza protón-motriz acumulada al interior del tilacoide (causada
por la fotolisis continua del agua) la ATP sintetasa de la membrana tilacoidal
sintetiza ATP hacia el estroma.
La fotoquímica o dependiente de la luz puede presentarse en dos modalidades:
con transporte acíclico de electrones o con transporte cíclico de electrones. En
la acíclica se necesitan los dos fotosistemas el I y el II. En la cíclica sólo el
fotosistema I.
32
33
En resumen, la fotosíntesis dependiente de la luz prepara los componentes
necesarios para que la fotosíntesis independiente de la luz ocurra.
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Fotosíntesis independiente de la luz: Ciclo de Calvin
La fotosíntesis independiente de la luz es el momento clave del metabolismo
anabólico, debido a que desde aquí se forman los precursores de las
moléculas orgánicas.
A diferencia de la fotosíntesis dependiente de la luz, la fotosíntesis independiente
de la luz se define como un ciclo especial y breve, llamado el ciclo de fijación
del Carbono o Ciclo de Calvin.
Existe una enzima que es esencial en el desarrollo de este ciclo, que es llamada
RUBISCO, debido a su extenso nombre (Ribulosa 1,5 difosfato
carboxilasa/oxidasa) Las etapas del ciclo de Calvin son las siguientes:
1. Fijación de la ribulosa 1,5 difosfato, una pentosa, con CO2, formando 3-
fosfoglicerato. 2. El 3 fosfoglicerato es fosforilado gracias al ATP y reducido por
el NADPH, formando 3- Fofo gliceraldehido, mejor conocido como PGAL.
3. El PGAL puede ser convertido en moléculas orgánicas como glucosa, ácidos
grasos y aminoácidos. Sin embargo, una parte del PGAL se utiliza para reponer
la ribulosa 1,5
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En el esquema siguiente se resume los elementos que se requiere para la fase
independiente de luz en la fotosíntesis, una vez formada la glucosa, esta se
polimeriza formando el almidón
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Finalmente, podemos decir que la fotosíntesis es un magnífico ejemplo de cómo
las plantas fueron los primeros organismos pluricelulares en aparecer, puesto
que desarrollaron una eficaz maquinaria con la que pueden producir su propio
alimento. Se cree que esto fue porque no tenían otro organismo al cual
consumir. A continuación, se muestra un esquema resumen de las dos etapas
dependiente e independiente de la luz. Se destaca los reactantes y productos
de cada proceso interdependiente de la fotosíntesis.
Los factores que influyen en la
Fotosíntesis son: a) Temperatura b) Intensidad y Longitud de onda de la luz
c) Concentración de CO2
d) Concentración de O2
Para medir el rendimiento fotosintético se puede medir de varias formas:
- Producción de CO2,
37
- Producción de O2
- Producción de azúcar por la planta
Una forma sencilla, basada en
la producción de oxígeno, se
relata en la siguiente
experiencia: Se introduce una
ramita de elodea dentro de un
tubo con agua, tal y como se
indica en la figura. Al iluminar la
planta, esta realiza la
fotosíntesis y se producen un
desprendimiento de burbujas de
oxígeno. Contando las burbujas
que se producen por minutos se
puede saber si el rendimiento
fotosintético es mayor o menor
en función del factor que
estemos estudiando.
a- Temperatura: Experimentos
han demostrado en diferentes
plantas que estas aumentas su
tasa fotosintética a medida que
se incrementan la temperatura,
sin embargo existe una
temperatura límite sobre la cual
la tasa fotosintética empieza a
decrecer progresivamente. Lo
que se ve reflejado en el
siguiente gráfico.
En el gráfico se muestra el rendimiento fotosintético de tres tipos de plantas
adaptadas a Diferentes lugares geográficos.
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b) Intensidad y Longitud de onda de la luz: Se ha observado que
la tasa fotosintética
aumenta progresivamente a
medida que aumenta la
intensidad lumínica, hasta
un valor máximo que suele
estar alrededor de los 600
watts, este varía en las
diferentes especies
vegetales. Una vez
alcanzado este valor
máximo, la tasa
fotosintética se mantiene
relativamente constante,
aunque la intensidad
lumínica se incrementa.
Como se observa en el
gráfico.
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c) Concentración de CO2: Como expresa el gráfico, el aumento de
concentración de dióxido de
carbono tiende a
aumentar el rendimiento
fotosintético, sin embargo
este aumento tiene un
límite, incluso altas
concentraciones
de CO2 pueden
inhibir la
fotosíntesi
s.
e) Concentración de O2: En presencia de oxígeno el rendimiento de la
fotosíntesis Disminuye notablemente
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ACTIVIDADES 1
I Con relación al proceso fotosintético, COMPLETA las siguientes
aseveraciones:
l. Completa las siguientes oraciones:
1. El pigmento más abundante en la mayoría de las plantas se
llama _
2. El mineral que forma parte de la clorofila es
el _
3. Los pigmentos accesorios sirven
para __
. Dos Ejemplos de ellos son_ _ y
_ 4. La clorofila se encuentra en
los _, que están dentro de los organelos
llamados _ 5. La
fase oscura de la fotosíntesis se llama ciclo
de . Este comienza al unirse
la _con el _ _ 6. Del
ciclo de Calvin salen moléculas que tienen _ átomos de carbono,
llamadas
, las cuales se usan para la síntesis
de 7. Durante la fase oscura se utiliza
el y el_ _que han sido producidos en la fase clara.
8. Los carbonos de la molécula de glucosa, provienen de la molécula
de 9. El oxígeno que las plantas liberan, proviene de la
molécula de _, proceso conocido
como
10. El espectro de absorción de la clorofila coincide con el espectro
de de
la
11. La fotolisis del agua, consiste en la ruptura del _ por
efecto de la
12.- Si en el interior de un cloroplasto existe almidón. ¿Cómo se ha
producido? Se ha producido mediante la _ de las moléculas
de _ sintetizada en la _
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.
5. _ Los citocromos participan en la fase oscura.
41
6. _ En la fase oscura se realizan reacciones anabólicas.
7. _ La mayoría de los autótrofos son quimiosintéticos.
8. _ La luz solar produce la ruptura de las moléculas de agua.
9. _ La clorofila refleja luz roja.
10. La intensidad de la fotosíntesis es directamente proporcional a la
intensidad lumínica.
11. La intensidad de la fotosíntesis es directamente proporcional a la
temperatura.
ACTIVIDAD 2
lll. RESPUESTA BREVE
1. ¿Dónde se realiza la fase luminosa de la fotosíntesis?
2. ¿A qué fotosistemas perteneces la clorofila p700 y p680?
3. La figura representa un determinado
organelo celular. Indica su nombre e
identifica
Las estructuras rotuladas con números.
1: _
2: _
3: _
4: _
5: _
6: _
5. ¿Cómo se puede definir fotosíntesis?
_
_
6. ¿Cómo es el ADN presente en los cloroplastos?
7. El siguiente esquema representa las actividades más importantes de un
cloroplasto.
a) ¿Cómo se llaman los procesos indicados por 1 y 2?
42
b)
c) ¿En qué lugar del cloroplasto ocurren estos procesos?
d) _
e) ¿Qué consecuencias importantes tiene la fotosíntesis para los seres vivos?
f) _
g) Escribe la ecuación global del proceso de la fotosíntesis:
10. En la siguiente gráfica, se muestran los resultados obtenidos en un
experimento, en que se midió la variación en la cantidad de CO2
consumido en función de la temperatura. Explica por qué el aumento de
temperatura aumenta de CO2 absorbido y por qué, a partir de los 40ºC, la
cantidad de CO2 absorbidos por las hojas disminuye.
EXPLICACIÓN:
43
Taller sobre la Fotosíntesis
actividades. Fotosíntesis.
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 organismos autótrofos conviertes la energía
lumínica en energía química.
2. La fotosíntesis es un proceso anabólico y exergónico.
3. Los productos de la fotosíntesis se forman a partir de O2 y CO2.
4. Las plantas son los únicos organismos capaces de realizar el proceso fotosintético.
5. En las plantas, la fotosíntesis se lleva a cabo, principalmente, en las hojas.
6. La cutícula de las hojas evita la pérdida de agua por evaporización.
7. Las estomas son organelos en donde se produce el intercambio de gases entre la hoja y el medio.
8. El cloroplasto constituye el lugar físico donde se lleva a cabo la fotosíntesis.
9. La clorofila se ubica en el estroma de los cloroplastos.
II. Rotula las siguientes estructuras del cloroplasto.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
44
Escoge la respuesta correcta a cada pregunta.
Autoevaluación: Sobre fotosíntesis
Ejercicio de respuestas múltiples
Coloque un a “X” a la respuesta múltiple
1 Las plantas gracias a la fotosíntesis.
Producen todo el oxígeno de nuestro planeta y la materia orgánica necesarios para la vida
vivir
Producen toda la materia orgánica necesaria para que puedan
todos los organismos.
Producen el oxígeno respirar. o que necesitan todos los seres vivos para
Producen materia orgánica y dióxido de carbono necesarios para las plantas.
2 Durante la fotosíntesis se va a producir un gas esencial para nuestra vida...
El dióxido de carbono.
El oxígeno.
3 Durante el proceso de la fotosíntesis...
Se desprende oxígeno y dióxido de carbono.
Se desprende dióxido de carbono.
Se desprende oxígeno.
Ninguna opción es correcta.
4 La fotosíntesis se realiza en unos orgánulos de la célula que son...
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Las clorofilas.
Las mitocondrias.
Los cloroplastos.
5 Durante el día ...
Las plantas solamente toman dióxido de carbono y expulsan
oxígeno
Las plantas realizan la fotosíntesis y la respiración celular.
Las plantas sólo realizan la fotosíntesis
Las plantas sólo respiran.
6 Durante el proceso de la fotosíntesis...
La energía de la luz se transforma en energía química.
La energía de la luz se almacena directamente en las moléculas
de ATP.
Ninguna de las opciones es correcta.
Hay una transformación de energía lumínica en energía calorífica.
7 Las reacciones anabólicas se caracterizan porque...
Siempre hay consumo de energía.
Los productos finales son moléculas sencillas.
Se libera energía en estos procesos.
Los productos finales de estas reacciones son moléculas
complejas.
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8 La fotosíntesis es...
Un proceso catabólico gracias al cual se fabrica la materia orgánica necesaria para todos los seres
vivos.
Un proceso catabólico que solamente se realiza durante el día y gracias al cual se sintetiza materia
orgánica.
Un proceso metabólico autótrofo mediante el cual se fabrica la materia inorgánica necesaria para la
fotosíntesis
Un proceso metabólico autótrofo en el que se sintetiza materia orgánica
partir de materia inorgánica utilizando la energía lumínica como fuente
de energía.
9 Durante la noche...
Las plantas solamente realizan la fotosíntesis.
Las plantas solamente respiran.
Ninguna de las opciones es correcta.
Las plantas realizan la fotosíntesis y la respiración.
10 Elige la frase correcta:
La fotosíntesis es una reacción anabólica que necesita energía
para que se realice.
En las plantas, la respiración aerobia sólo se realiza durante el día.
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Durante la noche, las plantas desprenden oxígeno debido a la fotosíntesis
Durante el día las plantas desprenden dióxido de carbono en el proceso de la fotosíntesis.
48
Bibliografía
Biología 11, Autoras Carmen Guerra, Gladys Serrano editora Susaeta.
Infografía
www.fotosintesis.com
www.seresautrotofos.com
PROFESORES AUTORES:
Miguel Ángel García Domínguez
Brenda González
Peerless Martínez
María Morris
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FELICIDADES LO LOGRARON
2021
EL ÉXITO SE LOGRA CON EL ESFUERZO, A
TRAVÉS DEL ESTUDIO