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2.1: Protocolo de fotosíntesis - Biología

2.1: Protocolo de fotosíntesis - Biología


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I. Midiendo la tasa de fotosíntesis

Utilizará el método del "disco de hoja flotante" para medir la tasa de fotosíntesis. Para comenzar, corte varios discos de una hoja de espinaca y coloque estos discos de hojas en una taza de agua.

1. ¿Sus discos de hojas flotan? Utilice la información de este diagrama de una sección transversal de una hoja para explicar por qué flotaría un disco de hoja.

2. ¿Dónde ocurre la fotosíntesis en una hoja? Indique qué orgánulos realizan la fotosíntesis y qué tipo o tipos de células foliares tienen este orgánulo.

3. Explique por qué es útil para la planta tener espacios de aire alrededor de las células mesófilas esponjosas de las hojas. (Sugerencia: recuerde la ecuación química de la fotosíntesis).

[ ce {6 CO2 + 6H2O -> [light] 6 O2 + C6H12O6} ]

4. Para medir la tasa de fotosíntesis, reemplazará el aire del mesófilo esponjoso en los discos de las hojas con un líquido. Esto hará que los discos de hojas se hundan. Luego pondrá estos discos de hojas en agua con CO disuelto2 y mida la cantidad de tiempo que tardan los discos de hojas en flotar. ¿Qué producto de la fotosíntesis se acumulará en el mesófilo esponjoso y hará que floten los discos de las hojas?

Para que se produzca la fotosíntesis en los discos de las hojas a los que se les ha succionado el aire, deberá proporcionar luz y una buena fuente de CO a los discos de las hojas.2 disuelto en agua. Para ello, utilizará una solución de bicarbonato de sodio (NaHCO3) en agua. El bicarbonato de sodio reacciona con el agua de la siguiente manera:

[ ce {NaHCO3 + H2O <=> NaOH + H2CO3 <=> NaOH + H2O + CO2} ]

5. Piense en lo que sucederá en los discos de hojas que ponga en una solución de bicarbonato de sodio frente a los discos de hojas que ponga en agua (sin bicarbonato de sodio). Qué discos foliares realizarán la fotosíntesis y producirán O2?

___ discos de hojas en una solución de bicarbonato de sodio

___ discos de hojas en agua (sin bicarbonato de sodio)

Explica tu razonamiento.

Puede probar sus predicciones viendo si los discos de hojas flotan como resultado de producir O2 cuando se coloca en una solución de bicarbonato de sodio frente a agua. Utilice el siguiente procedimiento.

Procedimiento

una. Etiqueta uno taza 'bicarbonato de sodio' y llénelo alrededor de un cuarto con la solución de bicarbonato de sodio. Etiquete la segunda taza como "agua" y llénela con agua hasta un cuarto de su capacidad. Agregue una gota de detergente diluido a cada taza.

B. A continuación, preparará su discos de hojas, teniendo cuidado de no dañarlos. Primero, prepare dos hojas de papel doblando cada una por la mitad y luego desdoblándola. Su maestro le proporcionará una pajita, una perforadora o unas tijeras para preparar los discos de hojas. Saque un trozo de tejido de la hoja, evitando las venas grandes. (Si está utilizando una perforadora, manténgala cerrada con abrazaderas mientras golpea la mesa con la perforadora para liberar el disco de hojas en la hoja de papel). Repita hasta que tenga 10 discos de hojas en cada hoja de papel.

C. Retire el émbolo de un jeringuillay use uno de los papeles doblados para verter 10 discos de hojas en la jeringa. Golpee hacia abajo hasta la punta de la jeringa.

D. Vuelva a colocar el émbolo y empújelo hacia abajo hasta aproximadamente la marca de 1 ml, cuidado de no aplastar los trozos de hojas.

mi. Aspire ~ 5 mL del bicarbonato de sodio/ solución de detergente en la jeringa. Sostenga la jeringa en posición vertical y extraiga la mayor cantidad de aire posible.

F. Pon tu pulgar sobre la punta de la jeringa, y retroceder lentamente en el émbolo hasta aproximadamente la marca de 10 ml. Esto crea un vacío y saca el aire de la hoja. Incline y haga girar la jeringa para asegurarse de que todos los discos estén sumergidos en la solución, luego manténgalo presionado durante 10 segundos y luego suelte el émbolo sin quitar el pulgar de la punta de la jeringa. El émbolo volverá a su posición y la solución entrará en los discos de la hoja. Si los discos de hojas caen al fondo de la solución en la jeringa, ya está. Si no es así, hazlo de nuevo.

gramo. Retire el émbolo y vacíe los discos. en la taza que contiene una solución de bicarbonato de sodio. Luego, mueva la taza para sacar los discos que estén pegados al costado de la taza.

h. Repetir pasos c-g, pero use el agua/ solución de detergente en lugar de bicarbonato de sodio.

I. Coloque ambas tazas debajo de un brillante luz.

Precauciones de seguridad: Tenga cuidado de mantener todos los líquidos alejados de la fuente de luz y el cable eléctrico.

6. Al final de cada minuto, registre la cantidad de discos flotantes (cualquier disco que ya no toque el fondo).

Número de discos de hojas flotantes

Minutos

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

En agua

Solución de bicarbonato

7. Use sus datos para hacer un gráfico de sus resultados, usando diferentes símbolos para los discos de las hojas en agua frente a los discos de las hojas en la solución de bicarbonato. Asegúrese de etiquetar los ejes y los símbolos.

8. ¿Sus datos respaldan sus predicciones? Explicar.

Tanto la fotosíntesis como la respiración celular ocurren en discos de hojas en solución de bicarbonato.

Fotosíntesis

6 CO2 + 6H2O ⇒ 6 O2 + C6H12O6

Respiración celular

6 O2 + C6H12O6 ⇒ 6 CO2 + 6H2O

V

energía

V

~ 29 ADP + fosfato ⇒ ~ 29ATP

Tenga en cuenta que algunos de los O2 producido por la fotosíntesis se utiliza para la respiración celular. Por lo tanto, el método del disco de hoja flotante mide la tasa de fotosíntesis neta, que es la tasa de fotosíntesis menos la tasa de respiración celular.

9. En el cuadro anterior, dibuje flechas para indicar cómo los productos de la respiración celular pueden usarse para la fotosíntesis y los productos de la fotosíntesis pueden usarse para la respiración celular.

10. Suponga que un disco de hoja al que se le ha succionado el aire se coloca en una solución de bicarbonato bajo una luz tenue que da como resultado una tasa baja de fotosíntesis que es igual a la tasa de respiración celular. ¿Esperaría que este disco de hojas flotara? Explica por qué o por qué no.

11. ¿Qué sucede con las moléculas de azúcar producidas por la fotosíntesis neta? Es decir, ¿cómo utiliza una planta las moléculas de azúcar producidas por la fotosíntesis que no se utilizan en la respiración celular?

12. ¿Por qué las células de las hojas necesitan realizar la respiración celular?

II. Investigando un factor que influye en la tasa de fotosíntesis

Ahora que tiene una forma de medir la tasa de fotosíntesis neta, puede investigar los factores que influyen en la tasa de fotosíntesis neta. Ya ha demostrado que la fotosíntesis neta no ocurre si el CO2 no está disponible. ¿Qué otros cambios en su configuración experimental podrían influir en la tasa de fotosíntesis neta?

13. Complete la tabla para describir dos factores o variables adicionales que cree que pueden influir en la tasa de fotosíntesis neta y describa los efectos que esperaría observar.

Factor 1

Factor 2

Nombra o describe un factor que pueda influir en la tasa de fotosíntesis neta.

¿Qué efecto cree que tendrá este factor en la tasa de fotosíntesis? Explica tu razonamiento.

¿Qué efecto cree que tendrá este factor en la tasa de respiración celular? Explica tu razonamiento.

¿Qué efecto cree que tendrá este factor en la tasa de fotosíntesis neta? Explica tu razonamiento.

Diseñe un experimento que pueda probar el efecto de un factor en la tasa de fotosíntesis neta. Tu profesor puede proporcionarte:

  • Bicarbonato de sodio, agua, incrustaciones y probeta graduada para hacer soluciones con diferentes concentraciones de bicarbonato de sodio
  • Una regla para medir la distancia desde la fuente de luz (la intensidad de la luz disminuye con la distancia; específicamente, la intensidad de la luz es aproximadamente proporcional a 1 / distancia2)
  • Papel de aluminio o una caja para evitar que la luz llegue a los discos del vaso de precipitados
  • Diferentes filtros de color o envoltura de celofán que solo permiten el paso de luz verde, luz azul o luz roja.
  • Un termómetro y un recipiente más grande que se puede llenar con agua caliente o hielo para que sirva como baño de calentamiento o enfriamiento para el vaso de precipitados con la solución de bicarbonato de sodio y discos de hojas.

Es posible que pueda usar equipo o suministros adicionales disponibles en su salón de clases o que los traiga uno de los estudiantes de su grupo.

14. Describa su experimento propuesto, incluida su pregunta de investigación o hipótesis, su configuración experimental, cómo recopilará y analizará sus datos y cómo interpretará sus datos para responder a su pregunta o probar su hipótesis.


Trabajo práctico para aprender

Es bastante fácil demostrar que las plantas producen oxígeno y almidón en fotosíntesis. A la edad de 14 a 16 años, los estudiantes pueden haber recolectado el gas emitido por la maleza del estanque (por ejemplo Elodea) y analizaron las hojas en busca de almidón.

No es tan fácil demostrar las otras reacciones en la fotosíntesis. Para el reducción de dióxido de carbono a los carbohidratos debe haber una fuente de electrones. En la celda, NADP es el aceptor de electrones que se reduce en las reacciones dependientes de la luz y que proporciona electrones e hidrógeno para las reacciones independientes de la luz.

En esta investigación, DCPIP (2,6-diclorofenol-indofenol), un tinte azul, actúa como un aceptor de electrones y se vuelve incoloro cuando se reduce, lo que permite cualquier agente reductor producido por los cloroplastos para ser detectado.

Organización de la lección

Esta investigación depende de trabajar rápido y mantener todo fresco. Sus estudiantes deberán comprender todas las instrucciones de antemano para asegurarse de que sepan lo que están haciendo.

Aparatos y productos químicos

Por alumno o grupo de alumnos:

Centrífuga - con RCF entre 1500 y 1800g

Espinaca verde fresca, lechuga o repollo, 3 hojas (deseche las nervaduras centrales)

Maja y mortero frío (o licuadora o batidora de alimentos) que se ha mantenido en un congelador durante 15 a 30 minutos (si se deja demasiado tiempo, el extracto se congelará)

Muselina o malla fina de nailon

Varilla de vidrio o pipeta Pasteur

Probeta graduada, 20 cm 3

Pipetas de 5 cm 3 y 1 cm 3

Lámpara de mesa con bombilla de 100 W

Bolígrafo resistente al agua para etiquetar tubos

Colorímetro y tubos o sensor de luz y registrador de datos

Solución tampón de fosfato 0,05 M, pH 7,0: Conservar en nevera a 0–4 ° C (Nota 1).

Medio de aislamiento (sacarosa y KCl en tampón fosfato): Conservar en nevera a 0–4 ° C (Nota 2).

Cloruro de potasio (riesgo bajo) (Nota 3).

Solución DCPIP (Low Hazard): (1 x 10 - 4 M aprox.) (Nota 4)

Notas técnicas y de seguridad y salud

Aunque DCPIP presenta un riesgo mínimo aparte de las manchas, es mejor evitar el contacto con la piel en caso de que el contacto prolongado con el tinte cause sensibilización.
No manipule las bombillas eléctricas con las manos mojadas.
Todas las soluciones utilizadas son de bajo riesgo; consulte las fichas de peligro y las tarjetas de recetas de CLEAPSS para obtener más información.

1 Solución tampón de fosfato 0,05 M, pH 7,0. N / A2HPO4.12H2O, 4,48 g (0,025 M) KH2correos4, 1,70 g (0,025 M). Completar hasta 500 cm 3 con agua destilada y conservar en nevera a 0–4 ° C. Riesgo bajo: consulte la tarjeta de peligro 72 de CLEAPSS.

2 Medio de aislamiento. Sacarosa 34,23 g (0,4 M) KCl 0,19 g (0,01 M). Disolver en solución tampón de fosfato (pH 7,0) a temperatura ambiente y completar hasta 250 cm 3 con la solución tampón. Conservar en nevera a 0–4 ° C. Riesgo bajo: consulte la tarjeta de peligro CLEAPSS 40C.

3 Cloruro de potasio 0,05 M. Disolver 0,93 g en solución tampón fosfato a temperatura ambiente y completar hasta 250 cm 3. Conservar en nevera a 0–4 ° C. Úselo a temperatura ambiente (tenga en cuenta que el cloruro de potasio es un cofactor de la reacción de Hill). Consulte CLEAPSS Hazcard 47B y la tarjeta de recetas 51.

4 Solución de DCPIP DCPIP 0,007–0,01 g, preparada hasta 100 cm 3 con tampón fosfato. Consulte la tarjeta de prueba CLEAPSS 32 y la tarjeta de recetas 46.

Procedimiento

Mantenga frías las soluciones y el aparato durante el procedimiento de extracción, pasos 1 a 8, para preservar la actividad enzimática. Realice la extracción lo más rápido posible.

Preparación

a Corta tres hojas pequeñas de espinaca verde, lechuga o repollo en trozos pequeños con unas tijeras, pero desecha las nervaduras medias duras y los tallos de las hojas. Colocar en un mortero frío o licuadora que contenga 20 cm 3 de medio de aislamiento frío. (Aumente las cantidades para la licuadora si es necesario).

B Triturar enérgica y rápidamente (o licuar durante unos 10 segundos).

C Coloque cuatro capas de muselina o nailon en un embudo y humedezca con medio de aislamiento frío.

D Filtrar la mezcla a través del embudo en el vaso de precipitados y verter el filtrado en tubos de centrífuga preenfriados apoyados en un baño de agua con hielo y sal. Reúna los bordes de la muselina, escúrralos bien en el vaso de precipitados y agregue el filtrado a los tubos de centrífuga.

mi Compruebe que cada tubo de centrífuga contenga aproximadamente el mismo volumen de filtrado.

F Centrifugue los tubos durante el tiempo suficiente para obtener una pequeña pastilla de cloroplastos. (10 minutos a alta velocidad deberían ser suficientes).

gramo Vierta el líquido (sobrenadante) en un tubo de ebullición teniendo cuidado de no perder el sedimento. Vuelva a suspender el sedimento con aproximadamente 2 cm 3 de medio de aislamiento, utilizando una varilla de vidrio. Rociar dentro y fuera de una pipeta Pasteur cinco o seis veces da una suspensión uniforme.

h Guarde este extracto de hoja en un baño de agua helada y sal y úselo lo antes posible.

Investigación usando los cloroplastos

Lea todas las instrucciones antes de comenzar. Utilice la solución DCPIP a temperatura ambiente.

I Configure 5 tubos etiquetados de la siguiente manera.

j Cuando se agrega el DCPIP al extracto, agite el tubo y anote el tiempo. Coloque los tubos 1, 2 y 4 a unos 12-15 cm de una luz brillante (100 W). Coloque el tubo 3 en la oscuridad.

k Calcula el tiempo que se tarda en decolorar el DCPIP en cada tubo. Si el extracto es tan activo que se decolora a los pocos segundos de mezclarlo, diluirlo 1: 5 con medio de aislamiento y volver a intentarlo.

Notas didácticas

Tradicionalmente, la producción de oxígeno y almidón se utiliza como evidencia para la fotosíntesis. Las reacciones dependientes de la luz producen un agente reductor. Esto normalmente reduce el NADP, pero en este experimento los electrones son aceptados por el tinte azul DCPIP. El DCPIP reducido es incoloro. La pérdida de color en el DCPIP se debe al agente reductor producido por reacciones dependientes de la luz en los cloroplastos extraídos.

Los estudiantes deben desarrollar una comprensión clara del vínculo entre las reacciones dependientes de la luz y las independientes de la luz para poder interpretar los resultados. Robert Hill originalmente completó esta investigación en 1938 y concluyó que el agua se había dividido en hidrógeno y oxígeno. Esto ahora se conoce como la reacción de Hill.

Puede examinar una gota del extracto de sedimento con un microscopio a alta potencia para ver los cloroplastos. Habrá menos cloroplastos en el sobrenadante, lo que decolora el DCPIP más lentamente, lo que refuerza la idea de que la reducción es el resultado de la actividad del cloroplasto.

Resultados de muestra

Usando una centrífuga de banco

Se siguió el procedimiento experimental. Se utilizó una centrífuga de laboratorio estándar para centrifugar los cloroplastos (Clifton NE 010GT / I) a 2650 RPM, 95 X gramo durante 10 minutos.

El experimento se inició a los 5 minutos de la preparación de los cloroplastos. La reacción se siguió usando un colorímetro EEL con un filtro rojo; las lecturas se tomaron cada minuto.

El tubo 3 (incubado en la oscuridad) dio una lectura de 5,4 unidades de absorción después de 20 minutos.
El tubo 2 (DCPIP sin extracto de hoja) fue de 6.2 unidades de absorción.

Usando una microcentrífuga

El experimento se repitió usando una microcentrífuga.

El tubo 3 (incubado en la oscuridad) dio una lectura de 4,9 unidades de absorción después de 10 minutos.

El tubo 2 (DCPIP sin extracto de hoja) fue de 6,4 unidades de absorción.

La actividad relativa del sedimento fue mayor que cuando se usó la centrífuga de banco. Los tubos de microcentrífuga tenían solo 1,5 cm 3 de capacidad, lo que no es ideal para esta práctica. Sería mejor una centrífuga de banco de mayor velocidad.

Para comprobar la pérdida de actividad del cloroplasto, se repitió el experimento usando la misma suspensión de cloroplasto 1 y 2 horas después de la preparación. La suspensión de cloroplasto se mantuvo en un baño de hielo y sal. No hubo pérdida de actividad cuando el extracto se mantuvo en hielo durante hasta 2 horas.

Preguntas de los estudiantes

1 Describe y explica los cambios observados en los cinco tubos. Compare los resultados y haga algunos comentarios finales sobre lo que muestran.

2 La tasa de fotosíntesis en hojas intactas puede estar limitada por varios factores, como la luz, la temperatura y el dióxido de carbono. ¿Cuál de estos factores tendrá poco efecto sobre la capacidad reductora del extracto de hoja?

3 Describe cómo podrías extender esta práctica para investigar el efecto de la intensidad de la luz en las reacciones de la fotosíntesis que dependen de la luz.

1 Cambio de color e inferencias que se pueden hacer a partir de los resultados:
Tubo 1 (extracto de hoja + DCPIP) cambia de color hasta tener el mismo color que el tubo 4 (extracto de hoja + agua destilada).
Tubo 2 (medio de aislamiento + DCPIP) sin cambio de color. Esto muestra que el DCPIP no se decolora cuando se expone a la luz.
Tubo 3 (extracto de hoja + DCPIP en la oscuridad) sin cambio de color. Por tanto, se puede inferir que la pérdida de color en el tubo 1 se debe al efecto de la luz sobre el extracto.
Tubo 4 (extracto de hoja + agua destilada) sin cambio de color. Esto muestra que el extracto no cambia de color con la luz. Actúa como estándar de color para el extracto sin DCPIP.
Tubo 5 (sobrenadante + DCPIP) ningún cambio de color si el sobrenadante es claro si es ligeramente verde puede haber algo de decoloración.
Los resultados deberían indicar que las reacciones de fotosíntesis dependientes de la luz están restringidas a los cloroplastos que se han extraído.

2 El dióxido de carbono no tendrá ningún efecto porque no participa en las reacciones dependientes de la luz.

3 Los estudiantes deben describir un procedimiento en el que se varía la intensidad de la luz pero se controla la temperatura.


2.1: Protocolo de fotosíntesis - Biología

Ver burbujear el gas de una alga de estanque mientras realiza la fotosíntesis puede ser una gran demostración o práctica para el estudiante. Cuando se coloca más cerca de una fuente de luz, la velocidad de burbujeo se acelera y, a medida que la alga del estanque se aleja, las burbujas se vuelven más lentas, un indicador visual e instantáneo de la importancia de la intensidad de la luz en la fotosíntesis. Nuestro video demuestra la mejor manera de usar este protocolo con sus estudiantes en el laboratorio, qué especies de algas se pueden usar, cómo cuidarlas y una breve explicación sobre la fisiología que permite que las algas burbujeen.

Las burbujas producidas por la hierba de estanque pueden contarse y la tasa de burbujeo puede servir como una indicación de la tasa de fotosíntesis, o el gas se puede recoger en una pipeta o microjeringa y medir la cantidad. Los estudiantes pueden investigar los efectos de la intensidad de la luz o la longitud de onda (color) de la luz en la fotosíntesis.

Este recurso incluye hojas de estudiantes con 4 investigaciones diferentes, notas técnicas y notas completas de los profesores. También proporcionamos una presentación en PowerPoint y notas sobre la fisiología de la alga.

Previamente, Cabomba caroliniana se recomendó como especie para este protocolo, pero ya no está disponible en el Reino Unido debido a la directiva de plantas invasoras. Es posible que algunas especificaciones de exámenes y libros de texto aún mencionen esta especie, pero puede usar cualquiera de los mencionados en este video o cualquier otra especie que encuentre trabajo para usted.

Además, es posible que desee considerar prácticas alternativas para observar la fotosíntesis, como la práctica de las 'bolas de algas'.

Nota: Al comprar en tiendas de mascotas en particular, es posible que el personal no pueda identificar el tipo de algas que venden, pero esperamos que pueda usar el video y las imágenes de la guía de algas para ayudar.


Experimentos de fotosíntesis

Esta actividad presenta un método simple para medir la tasa de fotosíntesis y lleva a los estudiantes a diseñar su propia investigación de un factor que la afecta. Una segunda actividad ilustra cómo se podría lograr lo mismo mediante una simulación. En una actividad final con Scratch se presenta un modelo más abierto y los estudiantes pueden probar una variedad de hipótesis. Los resultados del laboratorio húmedo podrían compararse con los de esta simple simulación final. Esta página del experimento podría usarse como una introducción a las habilidades de planificación para la investigación individual de AI. También podría ilustrar cómo se podría utilizar un modelo para producir predicciones comprobables para un laboratorio húmedo.

Descripción de la lección

Preguntas orientadoras

  • ¿Cómo se puede acelerar la fotosíntesis?
  • ¿Qué variables pueden ser factores limitantes de la fotosíntesis?
  • ¿Cómo se puede usar una simulación o un modelo para hacer predicciones comprobables y recopilar datos para respaldar una teoría?

Actividad 1 - Fotosíntesis de disco flotante - Experimento húmedo

Este es un gran protocolo de fotosíntesis simple que produce resultados confiables utilizando hojas frescas de trébol, rábano o espinaca. Esta es una buena alternativa a los experimentos de fotosíntesis habituales y una vez que se ha comprendido el método y ha comenzado a funcionar, se puede adaptar fácilmente para proporcionar datos para la investigación de un estudiante.

Para convertir este sencillo protocolo de fotosíntesis en una mini investigación y practicar la planificación de un experimento individual de IA, siga los pasos de la hoja de trabajo de diseño del experimento de fotosíntesis.

Luego lleve a cabo su experimento sobre la tasa de fotosíntesis.

Actividad 2: simulación de un experimento para medir la tasa de fotosíntesis

Esta actividad lo guiará a través de los pasos que un estudiante puede seguir para diseñar una investigación individual. Te vas a imaginar que has optado por investigar la fotosíntesis

La actividad se basará en la excelente simulación de fotosíntesis: http://bit.ly/2g74kub de la Universidad de Reading

Siga los pasos de la hoja de trabajo de simulación de fotosíntesis para planificar y realizar una pequeña investigación sobre la fotosíntesis y la intensidad de la luz.

Actividad 3 - Otra simulación más abierta

Esta es una simulación simple que permite a los usuarios cambiar una variedad de variables:

  • el color de la luz,
  • el brillo de la luz y
  • la concentración de dióxido de carbono.

Incluso los estudiantes podrían volver a mezclarlo para usarlo en su propia investigación de IA. (Ver notas del maestro)

Explore la animación aquí: Proyecto de fotosíntesis de Scratch

Siga los pasos de la hoja de trabajo Hoja de trabajo de simulación de la fotosíntesis de Scratch
para planificar y realizar una pequeña investigación sobre la fotosíntesis y la intensidad de la luz.

Profesores & # 39 notas

Esta página contiene tres ideas que pueden usarse para medir la tasa de fotosíntesis. Esto cubre el requisito de la guía del IB sobre habilidades de diseño de experimentos para investigar el efecto de los factores limitantes en la fotosíntesis e incluir el control de variables.

Creo que esta actividad será una excelente manera de presentar la investigación individual.

La primera actividad es un laboratorio húmedo simple y eficaz para medir la tasa de fotosíntesis en los discos de las hojas. Los factores limitantes se pueden investigar trazando gráficos de velocidad contra el aumento de la intensidad de la luz, o el aumento del contenido de dióxido de carbono, variando la concentración de la solución de bicarbonato.

Los experimentos de fotosíntesis pueden ser complicados, especialmente en los meses de invierno, por lo que a menudo es más sencillo y rápido medir los resultados mediante una simulación. La segunda actividad utiliza una simulación del experimento para medir la intensidad de la luz. Esto es muy bueno pero de alcance limitado.

La Actividad 3 presenta una animación de Scratch para medir la tasa de fotosíntesis después de variar un rango más amplio de variables. Esto parece básico, pero los resultados mostrarán un factor limitante de la concentración de CO2 cuando aumenta la intensidad de la luz, o viceversa. También se puede utilizar para investigar tres colores de luz o más de tres longitudes de onda de luz.

Lo mejor de esta simulación es que es bastante fácil para los estudiantes "mezclar" el modelo y cambiar el cálculo del "tiempo de espera de las burbujas" en el código. Sería una muy buena investigación usar la actividad uno para perfeccionar el código del modelo Scratch. Mire dentro de la página del proyecto de simulación de fotosíntesis desde cero aquí

(Si alguien hace esto, por favor envíeme una copia del escrito y lo publicaré en el sitio).

Recursos adicionales que no se incluyeron en la actividad teórica.

Ayuda con el diseño experimental

Explicaciones en video de los laboratorios de discos de hojas

Un experimento de simulación alternativo diseñado por John McMurtry se puede encontrar aquí:


Notas de lectura

1. Dibuje la estructura de un cloroplasto como se ve en micrografías electrónicas.

2. Indique que la fotosíntesis consiste en reacciones dependientes e independientes de la luz.

3. Explique las reacciones dependientes de la luz, incluidas las siguientes:

  • fotoactivación del fotosistema II:
  • fotólisis del agua:
  • sistema de transporte de electrones: proteínas incrustadas en la membrana tilacoide transfieren energía a lo largo de una vía en una serie de reacciones redox:
  • fotoactivación del fotosistema I:
  • reducción de NADP + ---- & gt NADPH + H +:
  • fotofosforilación no cíclica:
  • fotofosforilación cíclica:

4. Explique la fosforilación en términos de quimiosmosis:

5. Explique las reacciones independientes de la luz, incluidos los roles de:

  • ribulosa bisfosfato carboxilasa (rubisco): una enzima con carboxilatos de ribulosa bisfosfato para formar 2 moléculas de glicerato 3-fosfato
  • reducción de glicerato 3-fosfato (GP) a triosa fosfato (TP):
    • reducción, impulsada por la energía de ATP y NADPH + H +
    • Los productos de reacciones dependientes de la luz proporcionan energía para reducir GP a TP.
    • El 83% de TP de 3 carbonos se utiliza para regenerar RuBP de 5 carbonos
    • usando energía de ATP
    • las enzimas convierten TP en varios productos
      • monosacáridos: glucosa, fructosa
      • disacáridos: sacarosa
      • polisacáridos: almidón
      • otros productos: lípidos, aminoácidos, ácidos nucleicos

      6. Explique la relación entre la estructura del cloroplasto y su función.

      • El cloroplasto tiene doble membrana que regula las condiciones internas.
      • interior del cloroplasto separado en tilacoides y estroma
        • tilacoides = lugar de reacciones dependientes de la luz
          • gran superficie para maximizar la absorción de luz
          • El pequeño espacio dentro de los tilacoides permite la acumulación de protones.
          • tilacoide interior ácido / pH = 4 / alta concentración de protones que permite un gradiente quimiosmótico
          • estroma pH = 8 / básico donde las enzimas del ciclo de Calvin funcionan de manera óptima
          • los pigmentos se anclan en las membranas tilacoides mediante colas hidrófobas / de hidrocarburos
          • Las proteínas ETC entre los fotosistemas II y I bombean protones hacia el interior de los tilacoides y se agregan al gradiente quimiosmótico.
          • NADP reductasa unida a la membrana tilacoide externa que permite la reducción de NADP a NADPH para el ciclo de Calvin
          • Permitir el flujo de protones por gradiente quimiosmótico / fotofosforilación / producción de ATP en el estroma
          • Los ribosomas de cloroplasto permiten la síntesis de proteínas.

          7. Dibuja el espectro de acción de la fotosíntesis.

          8. Explique la relación entre el espectro de acción y el espectro de absorción de pigmentos fotosintéticos en plantas verdes.

          • un espectro de absorción muestra la cantidad de cada longitud de onda de luz absorbida por un pigmento específico
            • cada pigmento fotosintético absorbe longitudes de onda específicas de luz
            • un fotosistema se compone de una variedad de pigmentos fotosintéticos
            • Los pigmentos fotosintéticos cooperan dentro de un fotosistema para aumentar la cantidad de luz absorbida.

            9. Explique el concepto de factores limitantes con referencia a la intensidad de la luz, la temperatura y la concentración de CO2.


            Ver el vídeo: La Fotosíntesis 1 (Febrero 2023).