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FOTOSINTESIS

NIXON STEVEN RODRIGUEZ DUEÑAS HEITNER MAURICIO PONTIERS ANAYA HUGO ALEXIS BELTRAN ORDOÑEZ MAHYCOL JESUS URIBE FARIAS

CRISTIAN RAMOS MONTERROSA PROFESIONAL

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS BIOLOGIA LABORATORIO DE BIOLOGIA GENERAL PAMPLONA 2019

INTRODUCCION.

Las plantas son capaces de producir sus propios alimentos a través de un proceso químico llamado fotosíntesis. Para realizar la fotosíntesis las plantas disponen de un pigmento de color verde llamado clorofila que es el encargado de absorber la luz adecuada para realizar este proceso. Además de las plantas, la fotosíntesis también la realizan las algas verdes. Estos seres capaces de producir su propio alimento se conocen como autótrofos. La fotosíntesis es un proceso anabólico que realizan las células vegetales que tienen cloroplastos. Estos organelos se caracterizan por contener una doble membrana que las delimita. En el interior de los cloroplastos se encuentra el estroma, que contiene sacos aplastados denominados tilacoides. En las membranas de los talacoides se localizan las enzimas que captan la energía luminosa necesaria para el proceso de la fotosíntesis, el cual se lleva a cabo en dos fases: luminosa y oscura. La fase luminosa se realiza en los tolacoides. Al finalizar se produce oxígeno gaseoso, que es liberado a la atmósfera y moléculas de energía en forma de ATP. La fase oscura se efectúa en el estroma sin necesidad de luz, aunque se realiza en su presencia; al finalizar esta fase se produce un carbohidrato simple llamado glucosa. La fotosíntesis es un proceso que transforma la energía de la luz del sol en energía química. Consiste, básicamente, en la elaboración de azúcares a partir del C02 (dióxido de carbono) minerales y agua con la ayuda de la luz solar. Es decir forman materia orgánica y oxígeno. La reacción global es, la siguiente.

Para llevar a cabo este proceso se ocupa alguna planta acuática, como ejemplo la elodea (Anacharis sp), planta de agua dulce, libera grandes cantidades de oxígeno, posee hojas pequeñas y delgadas, los cloroplastos de la elodea presentan una forma esférica observándolos al microscopio, y su característico color verde generado por la presencia de clorofila.

OBJETIVOS.

-Observar y determinar la presencia de pigmentos vegetales presentes en hojas y flores -Aplicar la cromatografía de reparto para separar los pigmentos vegetales -Por medio de cálculos determinar la rata de migración y comparar distintos pigmentos respecto a la distancia recorrida entre los mismos y los disolventes -Observar y demostrar la formación de carbohidratos durante el proceso presente en la fotosíntesis y la función de los mismos dentro de las plantas

MARCO TEORICO.

La fotosíntesis es uno de los procesos metabólicos de los que se valen las células para obtener energía. Es un proceso complejo, mediante el cual los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa procedente del sol y la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno:

6 CO2 + 6H2O + energía luminosa C6H12O6 + 6O2 La energía captada en la fotosíntesis y el poder reductor adquirido en el proceso, hacen posible la reducción y la asimilación de los bioelementos necesarios, como nitrógeno y azufre, además de carbono, para formar materia viva. La radiación luminosa llega a la tierra en forma de "pequeños paquetes", conocidos como fotones. Los seres fotosintéticos captan la luz mediante diversos pigmentos fotosensibles, entre los que destacan por su abundancia las clorofilas y carotenos. Al absorber los pigmentos, la luz (electrones de sus moléculas) adquieren niveles energéticos superiores, cuando vuelven a su nivel inicial liberan la energía que sirve para activar una reacción química: una molécula de pigmento se oxida al perder un electrón que es recogido por otra sustancia, que se reduce. Así la clorofila puede transformar la energía luminosa en energía química. La fotosíntesis, se lleva a cabo gracias a la presencia en las hojas y en los tallos jóvenes de pigmentos, capaces de captar la energía química. Estos pigmentos son: La clorofila, que se encuentra en los cloroplastos de cada célula. Este pigmento es indispensable para que se lleve a cabo la fotosíntesis. Los carotenos, es un pigmento amarillo anaranjado que se encuentra en ciertas células vegetales y da su color a la zanahoria.

Las xantofilas, son unas sustancias cristalinas de color amarillo oscuro, que se encuentra juntamente con la clorofila en los cloroplastos de las plantas. La clorofila a, Es de color verde porque absorbe con preferencia la luz roja y la azul y transmite la luz verde. (Absorción máxima a una longitud de onda de 680nm) y de la luz azul (máximo a 430nm). Los pigmentos accesorios, absorben energía que la clorofila es incapaz de absorber. Los pigmentos accesorios incluyen clorofila b (en algas y protistas las clorofilas c,d y e), xantofila(amarilla) y caroteno, anaranjado ( como el beta caroteno, un precursor de la vitamina A ). Actúan como antena, conduciendo la energía que absorben hacia el centro de reacción. Una molécula de clorofila en el centro de reacción puede transferir su excitación como energía útil en reacciones de biosíntesis. Los carotenoides absorben la longitud de onda azul y un poco en el verde, estos pigmentos tienden a ser rojos, amarillos o anaranjados. La clorofila b se encuentra en los Cloroplastos de las algas verdes y de las plantas terrestres. Tiene una absorción máxima de 660nm. Se encuentra en todos los organismos fotosintéticos (plantas, ciertos protistas, proclorobacterias y cianobacterias). Absorbe las longitudes de ondas violeta, azul, anaranjado- rojizo, rojo y pocas radiaciones de las longitudes de onda intermedias (verde-amarillo-anaranjado). Absorbe en el azul, y en el rojo y anaranjado del espectro (con longitudes de ondas largas y baja energía). La parte media del espectro compuesta por longitudes de onda amarilla y verde es reflejada y el ojo humano la percibe como verde. La distribución de los organismos fotosintéticos en el mar se debe a esto. Xantofilas, Estos pigmentos, más resistentes a la oxidación que las clorofilas proporcionan sus tonos amarillentos o rojos y parduzcos a las hojas secas. Entre los distintos métodos que existen para separar y obtener los pigmentos de la clorofila se encuentra el de la CROMATOGRAFÍA, que es una técnica que permite la separación de las sustancias de una mezcla y que tiene una afinidad diferente por el disolvente en que se encuentran. De tal manera que al introducir una tira de papel en esa mezcla el disolvente arrastra

con distinta velocidad a los pigmentos según la solubilidad que tengan y los separa, permitiendo identificarlos perfectamente según sea su color.

PIGMENTO

COLOR

Clorofila A

Verde amarillento

Clorofila B

Verde azulado

Carotenos

Naranja

Xantofilas

Amarillo

La fotosíntesis es el proceso de elaboración de los alimentos por parte de las plantas. Los árboles y las plantas usan la fotosíntesis para alimentarse, crecer y desarrollarse. Para realizar la fotosíntesis, las plantas necesitan de la clorofila, que es una sustancia de color verde que tienen en las hojas. Es la encargada de absorber la luz adecuada para realizar este proceso. A su vez, la clorofila es responsable del característico color verde de las plantas.

El proceso completo de la alimentación de las plantas consiste básicamente en: a- Absorción: Las raíces de las plantas crecen hacia donde hay agua. Las raíces absorben el agua y los minerales de la tierra. b- Circulación: Con el agua y los minerales absorbidos por las raíces hasta las hojas a través del tallo. c- Fotosíntesis: Se realiza en las hojas, que se orientan hacia la luz. La clorofila de las hojas atrapa la luz del Sol. A partir de la luz del Sol y el dióxido de carbono, se transforma la savia bruta en savia elaborada, que constituye el alimento de la planta. Además, la planta produce oxígeno que es expulsado por las hojas.

d- Respiración: Las plantas, al igual que los animales, tomando oxígeno y expulsando dióxido de carbono. El proceso se produce sobre todo en las hojas y el los tallos verdes. La respiración la hacen tanto de día como por la noche, en la que, ante la falta de luz, las plantas realizan solamente la función de respiración. En resumidas palabras la fotosíntesis hace que las plantas generen oxigeno que es el elemento que respiran todos los seres vivos además las plantas consumen gases tóxicos como el dióxido de carbono lo cual nos favorece a todos.

MATERIALES, REACTIVOS Y SOLUCIONES

MATERIALES

-Hojas fresas de geranio expuesto a la luz

-1 Microscopio

-Hojas de planta de geranio que han permanecido

-Baño maría -10 Tubos de ensayo

en oscuridad por completo -Fuente de luz (1 toma con enchufe y 1 bombillo de 100W)

-1 Caja de Petri -Cinta de enmascarar -1 Mortero y pistilo -Tapa bocas -2 Pipetas de 10 ml REACTIVOS -1 Pinza de madera -Disolvente (1,8 ml de éter, 0,2 m de acetona y 2 -1 Pinza metalica

ml de agua)

-2 Capilares

-4 ml de acetona

-Clips

-10 ml de alcohol al 96%

-Regla

-10 ml de lugol 1%

-Portaobjetos

SOLUCIONES

-Cubreobjetos

-3 ml de solución de bicarbonato al 5%

-Guantes -1 Papel de filtro -Algodón -Papel milimetrado -Hojas verdes de espinaca -Pétalos de geranio rojo -Elodea y agua de acuario

PROCEDIMIENTO.

6.1 Cromatografía de reparto 1. Se obtuvo una tira de papel filtro con extremo en punta, que pudo entrar fácil en el tubo de ensayo 2. Se maceró en un mortero una hoja de espinaca y se agregó 2 ml de acetona. A 2 cm del extremo de la punta de papel filtro se colocó, con un capilar, en un mismo punto tres veces el extracto de espinaca 3. Un tubo de ensayo se colocó 2ml de disolvente (1,8 ml de Éter, 0,2 ml de acetona) mas 2 ml de agua 4. Se introdujo la tira de papel en el tubo de ensayo que contiene el disolvente y se colocó de tal modo que esta mezcla solo cubra hasta 1 cm del extremo del papel filtro, se aseguró el extremo superior de la tira con el clip en la boca del tubo de ensayo 5. Se colocó en el tubo un tapón de algodón y se esperó exactamente 10 minutos 6. Se repitió el mismo procedimiento con los pétalos de geranio rojo 7. Se midió la distancia total recorrida por el disolvente y la recorrida por cada pigmento 8. Se calculó la rata de migración (Rf)

Distancia recorrida por el pigmento (DP) Rf= -------------------------------------------------------Distancia recorrida por el pigmento (DD)

6.2 Necesidad de luz y CO2 1. Se cortó 1 cm de las terminaciones de elodea en sentido diagonal. Una rama de elodea se colocó en un tubo de ensayo con una solución que contenía 3 ml de bicarbonato de sodio al 5% y 1 ml de agua de acuario 2. En el otro tubo de ensayo con 4 ml de agua hervida, se colocó otra rama de elodea cortada en diagonal 3. Se colocaron los 2 tubos frente a la fuente de luz, con una distancia de 50 cm y se esperó 5 minutos 4. Se repitió el conteo a una distancia de 20 cm, 10 cm y 5 cm de la fuente de luz 5. Se observó la tendencia de la línea y se analizo

6.3 Presencia de almidón en una hoja 1. Ocho días antes del inicio de esta experiencia, cuando la planta recibía poca luz, se cubrió una de sus hojas con cartulina negra, dejando un recuadro expuesto a la luz. Y el día de la práctica 2. se enrollaron las hojas y se colocaron en tubos de ensayo marcados. Adicionando alcohol de 96º hasta que quedaron cubiertas. Para hacer las hojas más permeables al lugol, se llevaron los tubos de ensayo, con las hojas, al baño maría por 30 minutos 3. se sacaron las hojas con las espinacas metálicas y se colocaron, cada una por separado, en una caja de Petri 4. se agregó lugol en cada hoja hasta que quedaron cubiertas y se esperaron 5 minutos. Si hay almidón se desarrollara un color oscuro. Se observó la distribución del almidón en el recuadro expuesto a la lux con relación a la parte cubierta 5. se preparó una placa con una muestra en cada una, y se observó en el microscopi

RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS.

CROMATOGRAFIA DE REPARTO

Al realizar el procedimiento de cromatografía de

DISOLVENTE

reparto ascendente con el capilar de extracto de PIGMENTO

pétalos de geranio rojo (figura 1) y extracto de hoja de espinaca (figura 2), se observó que trascurrido los 10min el capilar de pétalos de geranio rojo

recorrieron más distancia en

comparación con el capilar de las hojas de espinaca,

Figura 1

se

hicieron

los

cálculos

correspondientes para la exactitud de la comparación de las dos muestras y para ello e realizo la siguiente tabla: PIGMENTO

NOMBRE

DP

DD

Rf

Pigmento 1

Espinaca (hojas)

4 cm

5,5 cm

0,72

Pigmento 2

Geranio (pétalos rojos)

5 cm

5,5 cm

0,90

Fórmula para el cálculo de la rata de migración (Rf) Rf =

Aunque

la

distancia

recorrida

por

los

pigmentos no es igual, su distancia recorrida de disolventes en este caso sí lo es, y de esta

DISOLVENTE PIGMENTO

manera con los datos recogidos pudimos aplicar los caculos correspondientes y ver las diferencias de rata de migración entre los pigmentos. En los pétalos de geranio su color rojo se debe a la presencia de pelargonidina que

Figura 2

hace parte de las antocianinas que son pigmentos hidrosolubles. En las hojas de las espinacas

su color verde se debe a la presencia de la clorofila que hace parte de la familia de los pigmentos y su función es captar la luz durante la fotosíntesis. NECESIDAD DE LUZ Y CO2

Distancia de 50cm y 5 cm de espera bicarbonato de sodio se observó 11 burbujas, en agua hervida fría se observó 7 burbujas. Después se esperó 3 minutos más y se observó 10 burbujas bicarbonato, 6 de burbujas en agua hervida fría. Distancia de 20 cm y 5 minutos de espera se observó 16 burbujas bicarbonato, 6 burbujas agua hervida fría. Distancia 10 cm y 5 minutos de espera se observó 13 burbujas bicarbonato, 7 burbujas agua hervida fría. Distancia 5 cm y 5 minutos de espera, 21 burbujas bicarbonato, 28 burbujas agua hervida fría.

PRESENCIA DE ALMIDON EN LAS HOJAS.

se paso a realizar el procedimiento de la presencia de almidón el las hojas de las plantas después de dejar una hoja sin acceso a la luz del sol durante 8 días antes solo una porción si tuvo presencia de luz solar y una que tuvo acceso a dicha luz. Como se puede notar en la (figura 1 )

( figura 1 )

Después de pasar las hojas por unos determinados procesos y por el baño de maría se pasó a determinar las presencia de almidón en dichas hojas este proceso se lleva acabo con el colorante “lugol” como se puede observar en la (figura 2)

(Figura 2)

(figura 3)

(figura 4)

En (figura 3) podemos observar a la hoja que estuvo sin presencia de luz durante 8 días solo una pequeña parte si , esta al agregar lugol no se tornó de ningún color oscuro esto a que se debe que la luz solar que es el estimulante para que la hoja produzca almidón y esta durante 8 días estuvo ausente de dicha luz por lo tanto le era imposible fabricar o crear almidón por eso el reactivo no reacciono con nada aceptó la parte que ya antes mencionada que si si estuvo expuesta la luz solar esa parte si se tornó de un color oscuro. En la (figura 4) podemos observar la hoja que estuvo expuesta a la luz solar durante todo el tiempo que la otra no esta al agregarle lugol no tardo mucho tiempo en tinturarse de un color oscuro esto sucede agracia a la concentración de almidón que había africado en los días que tuvo contacto con la luz del son ya que esta e s la principal influyente en la creación de almidón en las hojas.

¿ a qué se debe la presencia o ausencia del almidón en la dos hojas? Esto se debe a que una de las dos hojas si estaba expuesta al sol y si pudo realizar su proceso de fabricar el almidón y la otra pues no tu acceso a la luz solar por lo tanto esta va a estar con ausencia de almidón. ¿Qué diferencia encuentras en cada una de ellas?

Aquí podemos observar la presencia de almidón Todo este parte es el parénquima

(figura 5 )

Al mirar nuestra muestra de la hoja que estuvo con luz solar con el microscopio se pudo observar el parénquima y la presencia de almidón que toda esa parte que se tinturo de un color oscuro como se aprecia en la (figura 5)

k

partes en descomposicion No hay presencia de almidon

(figura 6) al mirar la hoja que permaneció sin luz solar duran 8 días podemos observan que no hay almidón por ningún lado y en la parte superior la estructura muestras rasgos de descomposición como lo podemos ver en la (figura 6)

Presencia de almidón

(Figura 7)

En la muestra de la parte que se dejó expuesta a la luz de sol en la hoja que se tapó se puede mirar que tenia almidón, pero en pequeñas proporciones por eso se logra apreciar un color oscuro mínimo como está reflejado en (figura 7)

ANEXOS

-Compare los procesos de fotosintesis y respiración.

Al comparar estos dos procesos lo primero que podemos notar es que la fotosíntesis y la respiración son procesos inversos Durante la fotosíntesis, el dióxido de carbono y el agua entran en el organismo, a diferencia de la respiración donde estos compuestos son liberados. La respiración es un proceso complejo que incluye la absorción de oxigeno, la conversión de sustancias complejas a dióxido de carbono y agua, y el libramiento de energía. En cambio, en la fotosíntesis los carbohidratos complejos son construidos a través de sustancias sencillas como dióxido de carbono y agua, al mismo tiempo que el oxígeno es liberado. Por eso se dice que son procesos inversos. Adicionalmente, la fotosíntesis es el proceso en el cual las plantas verdes toman luz solar para convertirla en azúcar o glucosa. La respiración es el proceso por el que la mayoría de las células descomponen azúcar/glucosa para ser usada como energía. ¿Cuál CREE QUE ES LA IMPORTANCIA DE MEDIR EL RF? DAR UN EJEMPLO Relación de frentes o también conocido como factor de retención. Es la distancia recorrida por el soluto / distancia recorida por el solvente Depende del tipo de solvente empleado, del soporte utilizado y otros factores más.Este valor permite saber que tan rápido se mueve el soluto que se analiza respecto al sistema cromatográfico

EJEMPLO, LA SACAROSA CON UN RF= 0.16 Y LA GLUCOSA CON 2.5 LAS DOS SE CORRIERON CON EL MISMO SOLVENTE INDICA QUE LA GLUCOSA TIENE UNA MAYOR MOVILIDAD EN EL SOPORTE RESPECTO A ALA SACAROSA. EN EL CASO DE LA SACAROSA AL SER EL VALOR MENOR A 1 (0.16) INDICA QUE LA DISTANCIA RECORRIDA ES MUCHO MENOR A LA RECORRIDA POR EL FRENTE DEL SOLVENTE Y EN LA GLUCOS, CON UN VALOR MAYOR DE 1 (2.5) INDICA QUE LA DISTANCIA RECORRIDA DUPLICA LA DEL SOLVENTE SOBRE

EL SOPORTE . LO CUAL REFLEJA DE MANERA INDIRECTA EL TAMAÑO DE LAS PARTICULAS ¿Por qué la distancia con la misma fuente lumínica, afecta la fotosíntesis? EXPLIQUE

En la fotosíntesis, la energía solar se convierte en energía química mediante organismos fotosintéticos. Sin embargo, en la fotosíntesis no se usan de igual manera todas las distintas longitudes de onda en la luz del sol ya que los organismos fotosintéticos contienen moléculas llamadas pigmentos que absorben solo longitudes de onda específicas de la luz visible, mientras que reflejan otras. El conjunto de longitudes de onda que absorbe un pigmento se conoce como su espectro de absorción. En el siguiente diagrama, puedes ver los espectros de absorción de tres pigmentos importantes en la fotosíntesis: clorofila a, clorofila b y β-caroteno. El conjunto de longitudes de onda que un pigmento no absorbe, se refleja, y la luz reflejada es lo que vemos como color. Por ejemplo, percibimos las plantas de color verde por su gran contenido de moléculas de clorofila a y b, que reflejan luz verde.

La luz solar o luz blanca está compuesta de diferentes longitudes de ondas de luz. Si el espectro de absorción de la clorofila es una indicación de las longitudes de ondas de luz que son necesarias para la fotosíntesis, entonces la luz roja y la violeta producirán más almidón en una hoja que otros colores.

¿Cuántos pigmentos pudo encontrar en el comotograma? ¿Cuales?

Se pudo encontrar dos pigmentos los cuales fueron el “pelargonidina” que hace parte de las antocianinas que son pigmentos hidrosolubles que es que le brinda el color rojo a los pétalos de geranio y el otro fue la “clorofila” que la que le da el color verde a las hojas de la espinaca. ¿Consultar las propiedades físicas y químicas de los pigmentos: ¿clorofila, carotenoides, xantofilas, ficocianina, y ficoeritrina? Color orgánico es un color y una variedad de otras características del pigmento, clase de pigmentos de compuestos orgánicos. Propiedades del pigmento incluyendo luz, agua, ácido, álcali, solventes orgánicos, calor, estabilidad de cristal, dispersar y ocultar potencia, etcetera. Diferencia de tintes y pigmentos orgánicos es su afinidad con el objeto pintado no sólo a través de adhesivo o material filmógeno para fijar a la superficie de pigmentos orgánicos, u objetos mezclados en el color del objeto. Color orgánico es un color y una variedad de otras características del pigmento, clase de pigmentos de compuestos orgánicos. Propiedades del pigmento incluyendo luz, agua, ácido, álcali, solventes orgánicos, calor, estabilidad de cristal, dispersar y ocultar potencia, etcetera. El poder colorante: es la capacidad de un pigmento de alterar la apariencia cromática de otro pigmento. El poder colorante aumenta al decrecer el tamaño de las partículas, y viceversa. En este sentido, la mayoría de las pinturas contienen pigmentos blancos, que son coloreados con pigmentos de color. Dependiendo de la cantidad necesaria de estos últimos para conseguir el efecto deseado, se dirá que tienen mucho o poco poder colorante. La capacidad cubriente: es la propiedad de hacer invisible el fondo, sobre el cual se ha aplicado, en su estado de capa seca. Una capa de pintura debería anular otra de otro color situada bajo ella. Con frecuencia se necesita más de una capa para que la luz no penetre a la capa no deseada y vuelva al observador. El poder cubridor de una pintura se expresa como «el número de metros cuadrados cubiertos por un litro de pintura que no dejen ver la capa inferior». El poder cubridor

depende de las longitudes de onda y de la cantidad total de luz que pueda absorber, así como del índice de refracción y del tamaño y forma de las partículas del citado pigmento. Peso específico: se define como «el peso de una sustancia en gramos dividido por su volumen neto en mililitros». Los pigmentos de refuerzo, además de baratos tienen pesos específicos bajos: por esta razón se emplean para aumentar el volumen de los pigmentos, cuando el poder de cubrición del pigmento coloreado es lo bastante bueno a concentraciones bajas.

CONCLUSIONES.

En esta práctica pudimos apreciar que para poder llevar a cabo la fotosíntesis es indispensables la luz ya que es una reacción enderdonica, es decir, requiere energía y de la luz la obtiene. Pudimos entender que la fotosíntesis es un proceso que lleva a cabo los organismos fotosintetizadores para poder producir su alimento el cual es la glucosa. Lo más importante que nos enseñó este tema es que las plantas son muy esenciales para el ecosistema, alimentos, respiración etc. y también no enseño que las plantas expuestas a la luz tienen presencia de almidón y las que por algún motivo están ausente de la luz solar no presentan almidón.

BIBLIOGRAFIAS.

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