FOTOSINTESIS
I.
INTRODUCCIÓN
La fuente de energía para todos los seres vivos es la luz solar. Esta energía se emplea mediante la fotosíntesis, para la producción de compuestos orgánicos a partir del CO 2 y del agua. La fotosíntesis se efectúa en las plantas y algas eucarioticas y en ciertos tipos de procariotas, o acterias, todos los cuales son autótrofos. La fotosíntesis comienza por la asorción de la energía lumínica y su transformación en !"# !"# y $!%#& en las memranas internas de los cloroplastos 'tilacoides y granas(. El CO2 se asore a trav)s de estomas y su transformación a reducción a triosa fosfato ocurre en el estroma de los cloroplastos, con la participación de un gran número de enzimas. La foto fotosí sínt ntes esis is pued puede e ser ser afec afecta tada da,, entr entre e ello elloss resu resultlta a de impo import rtan anci cia a las las concentraciones concentraciones de CO2 en el medio, la intensidad de la luz y el grado de apertura de los estomas. %entro de este proceso intervienen los pigmentos *ue se +allan en el cloroplasto, como clorofila a, clorofila , carotenoides y antocianinas. La fotosíntesis se lleva a cao cao en difer diferent entes es estruc estructur turas, as, a saer saer-- plant plantas as C, C, C/ y C!0, C!0, todas todas ellas ellas de diferente vía fotosint)tica. La fotosí fotosínte ntesis sis es import important ante e por muc+as muc+as razone razones. s. %esde %esde el punto punto de vista vista del +omre, su mayor importancia es su papel en la producción de alimentos y o1ígeno por lo tanto se estudia a menudo en función de sus productos finales. in emargo, estos son secundarios en el proceso integral. Lo importante es el +ec+o de atrapar y transformar energía. El prese presente nte inform informe e const consta a de marco marco teóric teórico, o, parte parte e1peri e1perimen mental tal,, resul resultad tados os y discusiones, discusiones, cuestionario y iliografía. iliografía.
II.
OBJETIVOS:
3. E1traer y separar de las +o4as, los pigmentos involucrados en la fotosíntesis, a saer- clorofila a, clorofila , caroteno y 1antofila. 2. %eterminar algunas de sus propiedades tales como color, fluorescencia y espectro de asorción. . Oservar cualitativamente los efectos de la ausencia o presencia de la luz sore el proceso de fotosíntesis. /. %istinguir la distriución de los te4idos y estructuras en cortes de +o4as de plantas C, C/ y C!0. 5. %iferenciar y correlacionar la uicación de las distintas fases de los ciclos de Calvin y 6enson 'C( y de &atc+ y lac7 'C/( en las +o4as de las plantas C, C/ y C!0.
III. IV.
MARCO TEÓRICO MATERIALES Y PROCEDIMIENTO
-
Experimen! ": Exr#$$i%n &e pi'men!( )!!(in*i$!( Experimen! +: Imp!r#n$i# &e ,# , p#r# ,# )!!(/ne(i(
-
V.
Experimen! 0: An#!m/# )!,i#r en p,#n#( C0 C1 2 CAM
RESULTADOS -
Experimen! ": Exr#$$i%n &e pi'men!( )!!(in*i$!(
-
Experimen! +: Imp!r#n$i# &e ,# , p#r# ,# )!!(/ne(i(
Hojas con distintos cubrimientos de luz
8 8 8 8
8 8 8 8
8 8 8 8 8
Hoja cubierta totalmente, excepto con un espacio abierto en el centro.
-
Experimen! 0: An#!m/# )!,i#r en p,#n#( C0 C1 2 CAM PLANTAS C3
Plantas C4 " Annona CHIRIMO!
Epidermis Mesoflo de empalizada
Mesoflo esponjoso
Ilustración 1
P!#!RO $O$O "Thevetia
Epidermis
Mesoflo de empalizada
PLANTAS C4 Ilustración 2
M!I- "-ea mas%
Epidermis superior Haz &ascular pe'ue(o C*lulas de protecci+n Haz &ascular )rande
Ilustración 3
C!/! 0E !-1C!R " Saccharum
Haz &ascular
aina Paren'uimatica
C*lulas del mes+flo Epidermis
Empalizada Ilustración 4
PLANTAS CAM
PI/! " Ananas comosus)
Par*n'uima clorofliano
Escamas
Epidermis Par*n'uima acu23ero Haces asculares
Ilustración 5
OP56I! " ficus-indica)
Ilustración 6
CR!78! 7P. C*lulas con )ran &acuola
Ilustración 7
VI.
DISCUSIONES
-
Experimen! ": Exr#$$i%n &e pi'men!( )!!(in*i$!(
-
Experimen! +: Imp!r#n$i# &e ,# , p#r# ,# )!!(/ne(i(
ometimos las +o4as a un proceso de +ervido en alco+ol etílico, para eliminar la coloración conferida por los pigmentos 'e1traerlos(. !demás se utilizó el agua como +idratante y para alandar te4idos. Las +o4as *ue farican almidón son a*uellas *ue están e1puestas a la luz. El lugol es un indicador de almidón, por ende al no estar cuiertas las +o4as lo ti9e de color característico. Esta coloración producida por el lugol se dee a *ue el yodo se introduce entre las espiras de la mol)cula de almidón 'ánc+ez, 2:3(. #or lo tanto, no es una verdadera reacción *uímica, sino *ue se forma un compuesto de inclusión *ue modifica las propiedades físicas de esta mol)cula, apareciendo la coloración azul violeta. Este comple4o es sensile a la temperatura, ya *ue si se calienta el tuo, el color desaparece y esto se dee a *ue las espiras del almidón se ;desarman y el yodo se liera.
Experimen! 0: An#!m/# )!,i#r en p,#n#( C0 C1 2 CAM
Las plantas oservadas durante el e1perimento se diferencian en las características anatómicas. Esto deido a las clases de fotosíntesis *ue realizan. En plantas C, se oserva un tipo de c)lula *ue no está presente en las otras plantas las c)lulas del mesofilo de empalizada y las c)lulas del mesofilo espon4oso. Las c)lulas de empalizada son de color verde '=lustración 3( deido a *ue en ellas se realiza la mayor parte de la fotosíntesis. 'C<>"=, 2::?(. #or otro lado las c)lulas espon4osas son menos verdes y no se encuentran tan 4untas, ya *ue entre ellas +ay
gases como vapores de agua,
O 2 y CO2
necesarios para la fotosíntesis 'C<>"=,
2::?( En las plantas C/, una característica saltante fue la presencia de la Estructura de @ranz, además de diferenciarse entre c)lulas de la vaina y las del mesofilo en el caso de la planta del maíz '=lustración (. Esto se atriuye a la adaptación, especialmente en las regiones cálidas con intensa luz solar, donde los estomas se cierran parcialmente durante el día. 'C!0#6ELL, 2::A( Las muestras de las plantas C y C/ se diferencian en la posición de los cloroplastos. Las plantas C los cloroplastos la mayoría se encuentran en el mesofilo y en las C/ tami)n se los encuentra rodeando a los +aces vasculares 'Baina paren*uimatica(, esta es otra de las características *ue las diferencian. 0ientras en las C la fotosíntesis se realiza solo en las c)lulas del mesofilo, en la C/ la fotosíntesis luminosa se realiza en las c)lulas del mesofilo y el ciclo de Calvin en las de la Baina paren*uimatica 'O>"E!, 2::D( En las plantas C!0, se distinguen celular con vacuolas grandes *ue según 0ondragón se dee a *ue capturan y almacenan ácidos orgánicos revemente. "ami)n se oservó el par)n*uima acuífero '=lustración 5( donde almacenan agua, por eso recien el nomre de suculentas 'B=LL!LO6O, 2::3(. Esta característica las +ace altamente eficientes en el uso de agua y soportan se*uias y altas temperaturas. uelen ser muy prometedoras para suelos pores y con poca disponiilidad de agua para riego. '0O$%>!$, 2::(
VII.
CONCLUSIONES
3. Es posile la e1tracción de pigmentos fotosint)ticos, mediante el uso de solventes como- )ter etílico, acetona, )ter de petróleo y metanol. La separación de colorifila a, clorofila , carotenos y 1antofilas fue posile deido al grado de soluilidad y afinidad *uímica del pigmento en el solvente. 2. La clorofila ! y 6 difieren en su estructura única en la tercera posición del carono. La clorofila tiene un alde+ído '8C&O( cadena lateral en esta posición de carono en comparación con el grupo metilo 'C&( para la clorofila a. Esta diferencia +ace *ue la clorofila a sea verde rillante y la clorofila sea más opaco. %eido a las diferencias estructurales e1istentes entre estos pigmentos, presentan distintos espectros de asorción de luz. Las clorofilas a y tienen má1ima asorción en las zonas azul y ro4a del espectro. Los carotenoides asoren en la zona azul. Otra propiedad de las clorofilas ! y 6 es la fluorescencia ro4a deido a *ue devuelven la energía asorida en forma de energía lumínica de longitud de onda larga. . La luz es importante para el proceso de la fotosíntesis, la fotosíntesis proporciona a la planta compuestos orgánicos el cual a trav)s de procesos es transformado en almidón como reserva. En ausencia de luz, la planta degrada esa reserva de almidón para su mantenimiento. La presencia o ausencia de luz se pudo determinar indirectamente con la presencia o ausencia de almidón mediante el uso de lugol. /. Las plantas C, C/ y C!0 presentan diferentes estructuras anatómicas. Las plantas C presentan principalmente epidermis, estomas, par)n*uima en empalizada y par)n*uima lagunar. Las plantas C/ presentan epidermis y dentro del mesófilo se encuentra la estructura de 7ranz. Las plantas C!0 presentan epidermis, par)n*uima clorofiliano isodiam)trico y vacuolas de gran proporción. 5. En plantas C se lleva a cao el ciclo de Calvin y 6enson en los cloroplastos de la misma c)lula del par)n*uima, el CO 2 se fi4a para formar el primer compuesto *ue es de tres caronos. #lantas C/ poseen la estructura de @ranz, el CO2 se fi4a para formar un compuesto de cuatro caronos 'o1aloacetato *ue luego se transforma a malato( esto se lleva a cao en el mesófilo 'ciclo &atc+ y lac7(, luego el malato llega a la c)lula envolvente 'en estructura de @ranz(, en donde se fi4a el carono por segunda vez 'ciclo Calvin y 6enson(. En plantas C!0 el ciclo &atc+ y lac7 y el ciclo de Calvin y 6enson se llevan a cao en dos momentos diferentes 'noc+e y día(, en la noc+e se fi4a el CO2 'formándose o1aloacetato y luego malato(, esto es almacenado en las vacuolas para luego ser llevados al cloroplasto para +acer ciclo de Calvin y 6enson.
VIII. 8 8 I3.
RECOMENDACIONES Escuc+ar y seguir las indicaciones del profesor. "omar nota de las e1plicaciones de los e1perimentos dados por el profesor. "raa4ar en orden para evitar confusiones durante la práctica. CUESTIONARIO I
3.
CUESTIONARIO II
8
1. 45* &i)eren$i# exi(e enre ),!re($en$i# 2 )!()!re($en$i#6 L# F,!re($en$i# es el fenómeno en el cual ciertas sustancias tienen la propiedad de asorer energía y almacenarla, para emitirla despu)s en forma de luz. El mecanismo físico *ue rige este comportamiento es el mismo *ue para la fluorescencia, no ostante la principal diferencia con )sta es *ue +ay un retraso temporal entre la asorción y la reemisión de los fotones de energía. En ,# )!()!re($en$i#, las sustancias continúan emitiendo luz durante un tiempo muc+o más prolongado, aún despu)s del corte del estímulo *ue la provoca, ya *ue la energía asorida se liera lenta 'incluso muc+as +oras despu)s( y continuamente. 7. Repre(ene ,!( re(,#&!( &e, experimen! &e ,# imp!r#n$i# &e ,# , en ,# )!!(/ne(i( en e(8em#( 2 $!m*ne,!(.
HO#! CO56RO8
HO#! C$IER6! 6O6!8ME56E
HO#! CO5 5! 9I:R! 0E 6RI;5:8O POR 0O50E I5:RE7!$! 8! 8-
HO#! C$IER6! POR E8 H!-
En la +o4a control *ue es la *ue no fue cuierta, se oserva con manc+as negruzcas en comparación a la +o4a totalmente cuierta, esto es deido a *ue se destaca la presencia de almidón en la +o4a, ya *ue la tinción con lugol nos permite revelar las zonas donde se +a producido fotosíntesis. El lugol +a te9ido el área *ue no +a sido privada de luz solar, por lo tanto sólo a+í +ay almidón producido por fotosíntesis, en el resto de la +o4a no +a +aido función fotosint)tica. #or lo *ue podemos asegurar *ue el factor condicionante +a sido la luz solar.
3I. • •
•
•
BIBLIO9RAFIA
C<>"=, &. 2::?. 6iología. 0adrid. Editorial #anamericana. p. ?D8 ?D/. O>"E!, >. 2::D. 0anual de prácticas de fotosíntesis. 0)1ico. ica. Editorial de la ica. p. D8?. 0O$%>!$, C. 2::. El nopal como forra4e. >oma. Estudio F!O producción y protección vegetal. p. 3A83G.
