FICHA DE REFORZAMIENTO N° 04 – CUARTO GRADO CTA

LA VIDA EN LA TIERRA DEPENDE DE LA FOTOSÍNTESIS

http://static2.elblogv erde.com/wp-content/uploads/2012/01/la-f otosintesis-como-se-produce.jpg

EXPLOREMOS:

Durante millones de años las plantas han utilizado una forma particular de nutrirse captando la

luz del sol y convertirla en energía química. Este extraordinario proceso que realizan ha

permitido su existencia en el planeta. Observa y responde:

1. ¿Qué observas en la imagen mostrada?

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2. ¿Será imprescindible la energía del Sol para esta forma particular de nutrirse de las plantas

y poder realizar este extraordinario proceso?

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3. ¿Existirán otros componentes que permitan completar el proceso de nutri ción en las

plantas captando la luz del Sol?

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4. ¿Podrías mencionar a qué proceso nos estamos refiriendo y por qué es extraordinario para

la naturaleza?

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¿SABÍAS QUE…? El docente presenta la Sección ¿Sabías que…? en la

cual se plantea la situación significativa:

La fotosíntesis es un proceso indispensable para la transferencia de energía a plantas y animales. Los investigadores están intentando imitar esta función captando la energía solar para convertirla en energía electromecánica, generando fotosíntesis artificial que permita obtener energía limpia y abundante. http://microrespuestas.com/wp-

content/uploads/2013/04/consumidores-primarios.jpg

¿Por qué la fotosíntesis solo la pueden realizar las plantas y si es necesaria también para los

animales? (IMAGEN)

APRENDEMOS:

Las plantas, las algas, cianobacterias y algunos

microorganismos fotoautótrofos porque captan la energía

lumínica y la utilizan en la síntesis de carbohidratos como la

formación de glucosa (a partir del agua y el dióxido de

carbono). Y este proceso extraordinario de la naturaleza es

la fotosíntesis, cuyo proceso permite obtener los nutrientes

y la energía necesaria para vivir. Las plantas necesitan de la

luz para realizar la fotosíntesis, y de algunas características

que permiten culminar este proceso.

http://elblogverde.com/fotosintesis -como-se-produce/

1. Para que se realice la fotosíntesis natural, las plantas necesitan de varios elementos que los

obtiene del medio ambiente como: la energía luminosa que es captada por la clorofila

presente dentro de la planta principalmente en las hojas; el agua que llega a las hojas a

través de las raíces y tallos; la clorofila que es un pigmento verde presente en el cloroplasto

y que capta la luz; el dióxido de carbono que es absorbido a través de los estomas en la

parte inferior de la hoja y el oxígeno que es un producto de la fotosíntesis que sale de las

hojas al exterior. Encontrándose todo esto a disposición de las plantas, ¿Cómo la

fotosíntesis es afectada por la intensidad de luz? .

A. Las plantas fotosintetizan en presencia de luz.

B. La planta produce más dióxido de carbono durante la fotosíntesis.

C. La clorofila presente en las hojas verdes permiten que se acelere la fotosíntesis en las

plantas.

D. A mayor cantidad de agua absorbida por las plantas acelera la función fotosintética.

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2. La glucosa es el alimento que produce la planta, y se sintetiza a partir del dióxido de

carbono y el agua. Para que se produzca tiene que descomponerse el agua y el hidrógeno

liberado se combina con el dióxido de carbono, para ello la planta necesita consumir

energía (anabolismo) y así se produce este carbohidrato que permite almacenar energía

dentro de la planta. Este proceso permite sintetizar moléculas complejas de compuestos

simples a moléculas orgánicas complejas. Durante la presencia de luz se produce la

descomposición del agua liberando oxígeno. ¿Cómo se puede evidenciar este proceso?

Carola desea comprobar que cuando la planta recibe mayor cantidad de dióxido de carbono

produce mayor oxígeno debido al aumento de la reacción fotosintética. En una práctica

experimental coloca elodea en un tubo de ensayo con agua y enciende un foco de luz

blanca con mayor intensidad luminosa a 10 cm de distancia. Ella observa burbujas de

oxígeno que suben de la planta conforme fotosintetiza. Ella completa la siguiente tabla con

sus resultados:

Concluye tomando en cuenta los resultados de

la indagación realizada y los resultados

obtenidos:

¿Cómo afecta la cantidad de dióxido de carbono

en el nivel fotosintético?

A. Cuando hay escaso dióxido de carbono las plantas pueden fotosintetizar con rapidez

esto se debe que hay reactivo para la reacción.

B. Cuando una planta recibe más dióxido de carbono, produce más burbujas y las

reacciones de fotosíntesis son más rápidas porque presenta más reactivos que la

planta procesa en el interior de la hoja.

C. La luz permite que se acelere la reacción fotosintética.

D. La mayor concentración de oxígeno permite que se genere mayor producción de

dióxido de carbono.

3. Investigadores estadounidenses pertenecientes al BERKELEY LAB han dado pasos enormes

para conseguir un sistema capaz de imitar la función fotosintética que realizan las plantas,

que permite captar la energía solar y convertirla en energía electromecánica. Han utilizado

los nanocristales de dióxido de cobalto y demostraron que son capaces de llevar a cabo una

de las fases más importantes de la fotosíntesis, como el de dividir moléculas de agua. Este

proceso sería un paso más para la fotosíntesis artificial y permitiría generar energía

ecoeficiente. Estados Unidos promueve la investigación científica y da incentivos

económicos a los divulgadores científicos, actualmente está tan interesado en realizar

investigación sobre fotosíntesis artificial para generar energía limpia y abundante . Explica la

Dióxido de carbono Burbujas por minuto

Escaso 1

Normal 6

Aumentado 15

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relación que existe entre el desarrollo de un país con la investigación científica y

tecnológica

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ANALIZAMOS:

Fotosíntesis artificial

Adaptado de: http://www.tendencias21.net/Una -nueva -investigacion-nos-acerca-a-la -fotos intes is -

arti ficia l_a3065.html

A través de la fotosíntesis la planta puede disociar las moléculas de agua y generar energía. A

partir de este proceso la fotosíntesis artificial puede ser usada para producir combustibles

líquidos a partir de dióxido de carbono y agua. “La fotooxidación de las moléculas de agua en

oxígeno, electrones y protones es una de las reacciones esenciales de un sistema de

fotosíntesis artificial. Proporciona electrones necesarios para reducir el dióxido de carbono en

combustible”, manifiesta Heiz Frei participante del proyecto de fotosíntesis artificial. Comenta,

además que, se necesita un catalizador capaz de evitar la pérdida de fotones en el uso de

fotones solares en la fotosíntesis. Un elemento como los cristales de cobalto con sus

nanocristales del óxido de cobalto son eficientes y rápidos.

1. Analiza, ¿cómo influyen los nanocristales de óxido de cobalto en el dióxido de carbono?

A. Ambos fotooxidan las moléculas de agua en oxígeno y electrones en la reacción

fotosintética.

B. Obtener energía ecoeficiente capaz de transformar la energía solar a gran velocidad y

eficiencia y convertirla en fuente de energía renovable que no contribuya al

calentamiento global.

C. Los nanocristales del óxido de cobalto son eficientes y rápidos permitiendo la

fotooxidación de las moléculas de agua generando suficientes electrones para

reducir el dióxido de carbono y producir energía renovable.

D. Los nanocristales de óxido de cobalto permite la oxidación del dióxido de carbono

acelerando la reacción fotosintética.

2. Para que ocurra el proceso de fotosíntesis las

células fotosintéticas presentan una serie de

pigmentos localizados en las membranas de los

tilacoides.

El más importante es la clorofila, también otros

pigmentos son capaces de absorber la luz como los carotenoides de pigmentos rojizos y las

carotenos

xantofila

Clorofila a

Clorofila b

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xantofilas, de color amarillento. ¿Qué pigmentos son fotosintéticos? Pedro quiere

demostrar que existen pigmentos fotosintéticos que absorben la luz y permiten que se

produzca la función fotosintética. Para demostrarlo realiza una cromatografía de pigmentos

fotosintéticos que permitan validar su hipótesis. Pedro elabora una gráfica para analizar

los resultados y extraer sus conclusiones. ¿Los resultados obtenidos por Pedro permiten

validar su hipótesis?

A. La luz absorbida por los pigmentos fotosintéticos demuestran que durante la

fotosíntesis existe absorción de energía luminosa.

B. Al observar la muestra de cromatografía de pigmentos fotosintéticos el espectro

de absorción demuestra que los pigmentos absorben la luz del Sol permitiendo la

función fotosintética.

C. No se observan pigmentos fotosintéticos en la muestra realizada que permita

validar la hipótesis.

D. El porcentaje de luz absorbida por la clorofila es mayor que los otros pigmentos por

ello la clorofila es el principal pigmento fotosintetizador porque absorbe mayor

concentración de luz del sol.

3. LATRO http://elpais.com/elpais/2015/10/19/ciencia/1445246229_278009.html

La tecnología del futuro esta visionado en la creación de productos

de bajo consumo de energía y mientras existan avances en la

nanotecnología habrá mayores productos. Latro es una lámpara

creada por Mike Thompson que se inspiró en las investigaciones

realizadas con algas que producían pequeñas descargas eléctricas

en el proceso fotosintético. Esto le permitió almacenar la energía

en una batería listo para ser utilizados en la noche, utilizando a las

algas como animales domésticos, alimentándolas y cuidándolas cuya retribución es la luz

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

400 500 600 700

Longitud de onda (nanometros)

Po

rce

nta

je d

e lu

z ab

sorb

ida

Espectro de absorción de los pigmentos fotosintéticos

clorofila b

clorofila a

caroteno

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que produce. Un país que ahorra energía y promueve el desarrollo sostenible, ¿podría

tener mayor desarrollo si incentiva la investigación científica y tecnológica en su país?

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PRACTICAMOS:

http://jardinplantas.com/wp-content/2012/12/La-nandina-una-planta-muy-navidena2.jpg

1. Al plantear el siguiente problema ¿Por qué las hojas

cambian de color durante el otoño? María deduce que los

pigmentos presentes en la planta son los responsables de la

coloración de las hojas y la disminución de la intensidad

luminosa provoca que disminuya también la cantidad de

clorofila, entonces predominen los otros pigmentos como la xantofila y caroteno. La

deducción de María es generado por una relación entre las variables y estas están en una

relación proporcional. Al tomar como variables la intensidad luminosa y el pigmento

clorofila ¿Qué relación presentan estas variables que planteó María ?

A. La relación proporcional es inversa porque aumentan los otros pigmentos

fotosintéticos cuando disminuye la intensidad luminosa.

B. La clorofila es un pigmento que se reduce cuando la intensidad luminosa disminuye.

C. En otoño las hojas de vuelven amarillas porque se reduce el pigmento fotosintético.

D. Si disminuye la intensidad luminosa entonces disminuye los pigmentos de clorofila

siendo su relación directamente proporcional. Esto se evidencia en el cambio de color

de las hojas a un color verde claro o amarillo.

2. Analiza la siguiente reacción fotosintética:

En la fase luminosa la reacción fotosintética

sufre una reacción química llamada reducción

cuando los electrones del dióxido de carbono se compone en glucosa con el hidrógeno del

agua disociada, donde hay una ganancia de electrones. Analiza si la mayor producción de

dióxido de carbono genera mayor producción de glucosa. ¿Es posible que se relacionen las

variables independiente y dependiente de manera proporcional?

A. La glucosa se forma por la reducción del dióxido de carbono generando mayor

oxígeno libre.

B. La relación es inversamente proporcional cuando el dióxido de carbono reducido

produce la formación de glucosa.

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C. En una reacción fotosintética la formación de glucosa se produce por la

concentración de dióxido de carbono absorbido por la planta, esto quiere decir a

mayor dióxido de carbono mayor cantidad de glucosa producida en relación directa.

D. La relación es directamente proporcional al reducirse el dióxido de carbono presente

genera mayor cantidad de oxigeno liberado al medio ambiente.

3. Se dice fase luminosa de la fotosíntesis porque la clorofila capta la luz solar generando

reacciones químicas. La principal reacción es el rompimiento de la molécula de agua (H2O),

separando el hidrógeno (H) del oxígeno(O); el oxígeno gaseoso se libera al ambiente y la

energía no utilizada es almacenada en moléculas especializadas llamadas ATP. Cada vez que

la luz incida sobre las plantas se desarrollará el proceso descrito. ¿Qué relación podrías

plantear con las variables sobre la intensidad de luz y la formación de ATP?

A. Se podría afirmar que la generación de ATP se produce en la fase luminosa y a mayor

incidencia de luz mayor producción de energía almacenada en las plantas y a menor

energía lumínica menor energía tiene la planta.

B. Se formará mayor cantidad de ATP si se libera mayor cantidad de oxígeno al medio

ambiente.

C. El oxígeno liberado a la atmosfera genera mayor cantidad de ATP que se forma dentro

de la planta.

D. Al romperse la molécula de agua se libera oxígeno a la atmosfera y la energía liberada

que no se utiliza se almacena en forma de ATP en la planta.

4. Analiza la siguiente gráfica sobre la variación del rendimiento fotosintético en función de

la concentración de CO2. Si se afirma que el aumento de la concentración de dióxido de

carbono produce un mayor rendimiento fotosintético con la generación de reacciones

químicas y almacenamiento energético. ¿Qué

conclusión puedes extraer de la gráfica mostrada

en relación a la hipótesis inicial?

A. La concentración de dióxido de carbono influye en

el rendimiento fotosintético pero es limitada por el

nivel de saturación de las enzimas.

B. La fotosíntesis es un proceso donde intervienen

muchos elementos donde la concentración de

dióxido de carbono en el medio influye en el

rendimiento fotosintético.

C. Las enzimas que regulan la función fotosintética limitan la concentración de dióxido de

carbono.

http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B3_METABOLISMO/t32_FOTOSINTESIS/diapositivas/61_Diapositiva.GIF

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D. El rendimiento fotosintético depende del nivel de saturación de enzimas que

intervengan en la fotosíntesis y de la concentración de dióxido de carbono.

5. Si la intensidad luminosa influye en la tasa fotosintética

podrías relacionarlo con respecto a otras indagaciones

realizadas en watts/m2 y de mayor intensidad lumínica.

A. Alrededor de los 500 watts con mayor intensidad

luminosa permite el aumento de la tasa fotosintética y

su valor no sobrepasa de 60.

B. El aumento de la intensidad luminosa incrementa

constantemente la tasa lumínica sin valor máximo.

C. La tasa fotosintética se mantiene constante cuando alcanza un valor máximo de 40.

D. Al aumentar la intensidad luminosa de 1000 watts también se incrementa la tasa

fotosintética.

6. ¿Por qué a determinada concentración de CO2, el rendimiento fotosintético se estabiliza?

A. Interviene factores limitantes como la saturación de enzimas fotosintéticas.

B. Existe una saturación de dióxido de carbono y que detiene la función fotosintética.

C. El aumento de la tasa fotosintética depende de la concentración de dióxido de carbono

asimismo las enzimas fotosintéticas se saturan a cierta concentración y el rendimiento

deja de aumentar.

D. Las enzimas se desnaturalizan a elevadas temperaturas y esto disminuye el

rendimiento fotosintético.

7. Si las plantas sólo aprovechan la luz perteneciente a un rango de longitudes de onda que

corresponde a la luz visible entre los 400 y 700 nm, entonces las longitudes de onda

inferiores pueden romper las moléculas orgánicas. La energía que producen estas

longitudes de onda es mayor con la luz violeta y menor con la luz roja. Entonces un factor

que puede también influir en el rendimiento fotosintético es también la temperatura que

generan estas ondas. De los resultados en la indagación realizada. Explica la relación

existente entre las plantas de bosques secos y tropicales y su comportamiento fotosintético

con respecto al espectro de luz?

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8. Analiza la lectura: Aporte de CO2 en un invernadero

“Productores de hortalizas de todas partes del mundo han estado enriqueciendo el

ambiente del invernadero con dióxido de carbono durante muchos años, por lo que los

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beneficios de incrementar la concentración de CO2 en el invernadero son bien conocidos y

están bien documentados.

La cuestión es: Si con concentraciones más altas de CO2, se incrementa el rendimiento del

cultivo en verano. La respuesta es: cualquier incremento en la concentración atmosférica

de CO2 en el invernadero aumenta la velocidad de la fotosíntesis y la cantidad total de

azúcar producida por el cultivo.

El CO2 como nutriente

El CO2 es esencial para que se produzca fotosíntesis. Las plantas toman CO2 del aire y agua

de las raíces y luego utilizan energía luminosa para transformar estos componentes en

azúcar y oxígeno. Si no existe un suministro de CO2 adecuado y disponible para las plantas,

el ritmo de fotosíntesis se reduce.

Una concentración óptima de CO2 tendrá un efecto positivo en el desarrollo y vigor de la

planta en general y en el tamaño del fruto en particular. El uso de CO2 en el invernadero,

dependiendo de la concentración, provoca una fuerte influencia generativa en la planta,

dando como resultado una floración prematura, desarrollo de flores más fuerte y

rendimiento de frutos más alto en cuanto a tamaño y peso de frutos. En consecuencia,

como en el caso de cualquier otro fertilizante”…

Tomado de: http://www.hortalizas.com/horticultura-protegida/invernadero/aporte-de-co2-en-un-invernadero/

De la información proporcionada, ¿Crees que esta tecnología con fundamento científico

sobre la influencia del incremento de CO2 como nutriente esencial para aumentar la

función fotosintética de la planta permitirá el desarrollo agrícola y ahorro de energía de un

país?

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9. Lee y analiza: ¿Lograremos la fotosíntesis artificial?

Tomado de: http://elpais.com/elpais/2015/10/19/ciencia/1445246229_278009.html “Científicos e ingenieros creen que esta tecnología desbancará definitivamente a los

derivados del petróleo. Los últimos avances en este campo apuntan a que podemos llegar a

hacerlo incluso mejor que las propias plantas”.

Una hoja artificial hecha de silicio, niquel y cobalto e inspirada en una planta china que

produce energía cuando recibe luz solar. Ese fue el original invento que, en el 2011,

presentó Daniel Nocera, y que levantó gran expectativa en la comunidad científica. Pero el

proyecto no dio los resultados esperados, y el prototipo del que hacía eco la prestigiosa

revista Science se ha quedado en nada. Pese a sus esfuerzos, Nocera no consiguió copiar a

las plantas la receta secreta para desarrollar una tecnología comercialmente viable y

eficiente que produzca energía almacenable a partir de los rayos del sol, agua y una

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bocanada de dióxido de carbono. Y es que en lo que a eficiencia energética se refiere, la

naturaleza nos lleva una gran ventaja. Para los científicos los experimentos son más

desafiantes, y, divertidos cuando hay misterios que resolver. Para entender a qué se

enfrentan los investigadores hay que tener en cuenta que la principal diferencia entre la

fotosíntesis natural y la artificial es que mientras las plantas captan la luz y la almacenan en

forma de azúcares en las células, en el laboratorio la energía se almacena en moléculas de

hidrógeno. Esto puede ser utilizado como combustible limpio que cuando se quema genera

agua que se puede almacenar, originando un ahorro de recursos y energía.

¿Cuáles crees que son los factores que más influyen para la investigación científica y

tecnológica en referencia a la fotosíntesis artificial y su relación en el desarrollo de los

países que la utilicen?

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10. La Babosa esmeralda

“La babosa en cuestión es Elysia clorótica, tiene un aspecto

que se asemeja al de la hoja de una verdura, se alimenta de

un alga de donde toma prestado sus cloroplastos para llevar

a cabo la fotosíntesis.

Los investigadores descubrieron que la babosa había

aprendido a digerir el alga sin dañar los indispensables

cloroplastos, de tal forma que estos se integran a sus células

digestivas porque cuenta con genes que le permite

mantener en buen estado los cloroplastos. Se trata del

primer caso de transferencia genética funcional de una

especie multicelular a otra, convirtiendo a esta babosa en el primer y único animal capaz

de realizar el proceso de fotosíntesis”.

Tomado de: http://www.muyinteresante.es/naturaleza/articulo/el -unico-animal-que-realiza-la-fotosintesis-911423143725 http://sobrecuriosidades.com/wp-content/uploads/2014/04/Babosa -esmeralda.jpg (IMAGEN DE LA BABOSA) Este hecho rompe con las leyes naturales, pero los seres vivos se encuentra en constante

transformación para subsistir. ¿Crees que en un futuro el desarrollo de un países

dependerá de la investigación científica y tecnológica que se den en estos y exista la

posibilidad que el ser humano pueda realizar genéticamente esta transferencia de genes y

que los cloroplastos puedan trabajar dentro de una célula humana?.

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