Repaso de la fotosíntesis
Lafotosíntesis es el proceso por el que las Plantas, y algunos otros organismos, producen su propia fuente de energía, lo que las convierte en autótrofas o productoras, en lugar de heterótrofas o consumidoras, que obtienen la energía consumiendo otros Animales. Lo hacen aprovechando la energía luminosa del sol en forma de fotones y convirtiéndola en energía química en forma de azúcares. Después utilizan estos azúcares no sólo para la Respiración, sino también como parte de su estructura, formando Polisacáridos como la celulosa y muchos otros compuestos.
La energía luminosa es captada por la clorofila contenida en los cloroplastos de la planta y es sólo uno de los tres elementos necesarios para que se produzca la fotosíntesis. Los otros elementos necesarios son el agua y el dióxido de carbono.
Aprende más sobre todos estos elementos echando un vistazo a nuestro artículo Fotosíntesis
- La ecuación verbal y la ecuación química del proceso de fotosíntesis son, respectivamente:
La fotosíntesis no se produce a un ritmo constante independientemente de las condiciones externas, sino que su ritmo depende de varias condiciones externas. Éstas se analizan con más detalle en nuestro artículo sobre el ritmo de la fotosíntesis, pero brevemente, son la temperatura, la intensidad luminosa a la que está expuesta la planta y el nivel de dióxido de carbono en el aire circundante.
Diseño experimental
Al realizar un experimento, es importante recordar cómo diseñarlo correctamente. Esto incluye la formación de una hipótesis y la identificación de variables. También debemos asegurarnos de que los resultados sean lo más exactos y precisos posible, además de repetibles y reproducibles.
Una vez tengamos los resultados, debemos evaluar la presencia de errores y la importancia de los resultados.
Términos experimentales clave
| Término: | Definición; |
| Hipótesis | Una hipótesis científica es una explicación propuesta de un fenómeno observado que puede confirmarse mediante pruebas siguiendo el método científico. Este término suele utilizarse indistintamente con el de teoría, pero una teoría científica es diferente. |
| Teoría | Una teoría científica es una explicación de un fenómeno observado que se ha sometido a pruebas repetidas siguiendo el método científico y que puede cambiar con el tiempo a medida que se descubre nueva información. Esto contrasta con el uso cotidiano del término, que a menudo representa una conjetura especulativa y no comprobada. |
| Precisión | La exactitud de una medición evalúa lo cerca que está una medición del valor real. |
| Precisión | La precisión de una medición se refiere a lo cerca que están entre sí las mediciones individuales. A menudo se traduce en un mayor número de decimales, pero no siempre, ya que las lecturas de 42 y 45 son más precisas que las de 20,45 y 29,5. Sin embargo, no lo confundas con la precisión, ya que el hecho de que los valores estén próximos entre sí no significa que se aproximen al valor verdadero. |
| Repetible | Los datos son repetibles cuando los valores medidos son similares y cuando el experimento se repite utilizando el mismo método y equipo. |
| Reproducibles | Los datos son reproducibles cuando se obtienen valores iguales o muy parecidos al comprobar la hipótesis utilizando un método y un equipo diferentes. |
Variables
Variables - Una variable es un factor cuyo valor puede cambiar, a diferencia de una constante.
Constante - Una constante es un factor cuyo valor es fijo.
| Tipo: | Definición: |
| Independiente | Una variable independiente es una variable que no se ve afectada por otras variables cuyo valor intentas medir. Las variables independientes suelen ser las variables que alterarás como parte de un experimento. |
| Dependiente | Una variable dependiente es una variable cuyo valor depende, como su nombre indica, de uno o varios factores. Por lo general, son el tipo de variables cuyo valor medirás como parte de un experimento. |
| De control | Una variable de control es una variable cuyo valor se mantiene en un valor constante para garantizar que cualquier cambio que se mida en la variable dependiente esté causado únicamente por el cambio de la variable independiente. Esto ayuda a evitar cualquier error en el experimento. Lo ideal sería controlar todas las variables excepto la o las variables independiente y dependiente; sin embargo, esto no siempre es posible. |
Experimentos para investigar la fotosíntesis
Podemos realizar muchos experimentos para investigar la fotosíntesis, y algunos de los más sencillos consisten simplemente en cambiar los factores que influyen en la Tasa de Fotosíntesis y observar su efecto. Una descripción básica de este tipo de experimento sería elegir el factor que influye en la tasa de fotosíntesis que deseas observar y mantener los otros dos a un nivel establecido.
Práctica de Investigación de la Fotosíntesis: Pondweed
Una de las prácticas más sencillas para investigar la fotosíntesis y el efecto de la variación de los factores limitantes sobre la tasa de fotosíntesis es utilizar plantas Cabomba o Elodea , más comúnmente conocidas como pondweed, dentro de un tubo de agua hirviendo. Estas plantas acuáticas son fáciles de cultivar y se pueden adquirir en las tiendas de acuarios.
Estas plantas liberan burbujas de oxígeno por el extremo cortado cuando realizan la fotosíntesis, lo que puede utilizarse para conocer el ritmo de la fotosíntesis. Esto puede hacerse de dos formas:
Contando el número de burbujas producidas en un intervalo de tiempo determinado, ya que un mayor número de burbujas significa una fotosíntesis más rápida.
Midiendo el volumen de oxígeno producido en un intervalo de tiempo determinado, utilizando una probeta invertida llena de agua o una jeringuilla y un tubo de suministro. ¡Un mayor volumen de oxígeno producido significa una fotosíntesis más rápida!
El uso de plantas acuáticas permite controlar fácilmente todas las variables de la fotosíntesis, ya que la temperatura puede moderarse calentando o enfriando el agua, la intensidad luminosa regulando la cantidad de luz a la que se expone la planta dentro de su tubo y los niveles de dióxido de carbono pueden modificarse añadiendo carbonato sódico al agua.
Investiga el ritmo de la fotosíntesis: Intensidad luminosa y Pondweed
Un ejemplo de experimento con pondweed consiste en variar la intensidad de la luz. A continuación encontrarás una descripción general del equipo y la metodología a seguir.
Equipo
| Equipamiento: | Finalidad: |
| Tubo de ebullición | Contiene el alga y el líquido en el que está sumergida. |
| Gradilla para tubos de ensayo | Sostiene el tubo de ebullición en posición vertical. |
| Luz LED | Proporciona una fuente de luz controlable para la fotosíntesis. |
| Regla | Para medir la distancia entre la luz y la planta. |
| Cronómetro | Para cronometrar el periodo durante el que se controla la producción de oxígeno. |
| Carbonato ácido de sodio al 1 | Para proporcionar una solución saturada de dióxido de carbono en la que sumergir la planta, de modo que el nivel de dióxido de carbono no sea un factor limitante. |
| Varilla de vidrio | Para ajustar la posición de la planta. |
| Pondweed | Para realizar la fotosíntesis en el experimento. |
| Pinzas | Para colocar las algas. |
| Tijeras | Para recortar las algas. |
Método
- Llena el tubo de ebullición con solución de hidrogenocarbonato sódico y colócalo en la gradilla.
- Corta un trozo de alga de 8 cm de longitud y colócalo en el tubo utilizando las pinzas antes de sumergirlo suavemente con la varilla de vidrio.
- Coloca la fuente de luz a cinco centímetros del tubo, enciéndela y déjala durante cinco minutos.
- Pon en marcha el cronómetro y cuenta las burbujas producidas durante un minuto.
- Repite los pasos 3 y 4 cinco veces, anotando los resultados cada vez en una tabla.
- Calcula el número medio de burbujas producidas en un minuto a una distancia de 5 cm.
- Repite los pasos 3 a 6 a diferentes distancias de la fuente de luz, asegurándote de ajustar la longitud en incrementos consistentes, como 5 cm del tubo, 10 cm, 15 cm, etc.
- Traza una gráfica del oxígeno producido (número de burbujas) frente a la distancia desde el tubo, recordando que la variable independiente va en el eje x.
Efecto de la temperatura yel CO2: Investigación sobre la fotosíntesis de la lenteja de agua
Los mismos principios de esta investigación pueden aplicarse también para investigar los otros dos factores limitantes de la fotosíntesis. El impacto de la temperatura puede comprobarse manteniendo la lámpara a una distancia y variando después la temperatura mediante un baño de agua, mientras se mantiene constante la solución al 1%. El impacto de la disponibilidad de dióxido de carbono (CO2 ) puede medirse manteniendo la temperatura estable y manteniendo la lámpara a la misma distancia, pero variando la concentración de la solución utilizada.
El aspecto probable de cada uno de estos gráficos se describe con más detalle en nuestro artículo sobre la tasa de fotosíntesis, pero es probable que cada uno de ellos se estanque en algún momento. Es entonces cuando el factor que se está probando deja de ser el factor limitante. Combinando los resultados de cada uno de estos experimentos, se puede alcanzar la tasa máxima teórica de fotosíntesis.
Respuestas de la Investigación sobre Fotosíntesis: Indicador de Carbonato de Hidrógeno e Intercambio de Gases
Si sumerges el alga en una solución que contenga dióxido de carbono, agotará gradualmente el dióxido de carbono de la solución, a menos que el dióxido de carbono eliminado durante la fotosíntesis se reponga de algún modo. Este agotamiento del dióxido de carbono puede visualizarse utilizando carbonato de hidrógeno, un indicador que cambia de color en función del dióxido de carbono presente. Estos colores se describen a continuación.
| Nivel deCO2: | Color: |
| Muy alto | Amarillo |
| Alto | Naranja |
| Norma atmosférica | Rojo |
| Bajo | Magenta |
| Muy bajo | Morado |
Como ya sabrás, la fotosíntesis sólo puede producirse con luz, ya que las reacciones dependientes de la luz requieren la energía obtenida de los fotones. Esto significa que la mayoría de las plantas sólo absorbenCO2 cuando están expuestas a la luz. Cuando una planta está en la oscuridad, deja de absorberCO2 para la fotosíntesis, pero sigue realizando laRespiración. Esto significa que la planta también deja de liberar oxígeno al medio ambiente y empieza a absorber oxígeno del medio ambiente.
Colocando la hierba de los estanques en una solución de carbonato de hidrógeno a la que se ha añadido carbonato ácido de sodio hasta que se vuelva amarilla, podemos ver cómo la luz y la oscuridad afectan a la velocidad deabsorción deCO2 del entorno. Taponando el tubo, podemos evitar que entreCO2. A continuación, podemos iluminar el tubo y observar cómo cambian gradualmente los colores a medida que se produce la fotosíntesis.
Repetir el experimento, pero esta vez en lugar de exponer el tubo a la luz, colocarlo en un lugar oscuro nos permite observar el impacto de la luz frente a la oscuridad en el Intercambio de Gases para la fotosíntesis. Tras dejarlo el mismo tiempo que tardó el tubo de luz en ponerse morado, deberías observar una concentración deCO2 mucho mayor.
Investigar la fotosíntesis - Puntos clave
- Las plantas utilizan la fotosíntesis para generar azúcar a partir deCO2 y agua en una reacción alimentada por la energía luminosa absorbida de los fotones.
- El diseño experimental requiere la identificación de variables independientes, dependientes y de control, junto con una hipótesis.
- El impacto de cada factor limitante sobre el ritmo de la fotosíntesis puede probarse controlando dos y alterando un tercero, midiéndose el ritmo de la fotosíntesis por el número de burbujas de oxígeno producidas en un periodo de tiempo determinado.
- El impacto de la luz frente a la oscuridad en el intercambio de gases puede comprobarse utilizando un indicador de carbonato de hidrógeno para medir la cantidad deCO2 presente en una solución.
- La Pondweed es una planta ideal para los experimentos de fotosíntesis, ya que su naturaleza acuática permite controlar fácilmente losniveles de CO2 , la temperatura y la intensidad de la luz a la que está expuesta.
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