Práctica de laboratorio #7: Fotosíntesis

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA – FCNE

LABORATORIO DE BIOLOGÍA GENERAL I

PROGRAMA DE BIOLOGÍA

Práctica de laboratorio #7: Fotosíntesis

Vanessa Olier Quesedo, Victor Ortega Fuentes, María del Mar Pardo Jiménez, & Lauren

Yuliana Yepez Serpa.

Docente de Biología: Yaleyvis Amparo Buelvas.

Resumen

La fotosíntesis se define como un proceso vital en el cual las plantas son capaces de convertir la energía solar en energía química, produciendo oxígeno y glucosa a partir de dióxido de carbono y agua. El bicarbonato es esencial para este proceso al proporcionar carbono a las plantas, pero un exceso puede afectar negativamente la absorción de nutrientes y dañar las células vegetales. En esta experiencia de laboratorio se demostró que la adición de plantas a soluciones de soda sin gas puede aumentar la disponibilidad de carbono y potencialmente mejorar la tasa de fotosíntesis. También se demostró como la luz es crucial para la fotosíntesis, tal y como fue demostrado al disminuir la producción de oxígeno en condiciones de oscuridad, aunque la soda sin gas siguió siendo efectiva en este proceso.

Palabras claves: Fotosíntesis, carbono, fase luminosa, cromatografía y soda.

1. Introducción.

Todos los organismos, incluidos los seres humanos, necesitan energía para provocar las reacciones metabólicas del crecimiento, desarrollo y reproducción. No obstante, los organismos no pueden utilizar energía de la luz directamente para sus necesidades metabólicas, ya que esta primero debe convertirse en energía química mediante el proceso de fotosíntesis. La fotosíntesis es el proceso en el que la energía de la luz se convierte en energía química, creando moléculas de glucosa a partir de agua y dióxido de carbono, liberando oxígeno como subproducto. La glucosa proporciona energía y carbono fijo a los organismos (2024,Khanacademy).

La importancia de la fotosíntesis es vital en nuestro planeta. Sin la acción durante millones de años de los primeros organismos fotosintéticos, la atmósfera no se habría cargado de los niveles de oxígeno que permitieron la formación de la capa de ozono (2023,Belen).

En la presente práctica de laboratorio, se analizó como la fotosíntesis y sus dos diferentes fases, contribuyen a las plantas para crear materia orgánica a partir de materia inorgánica y luz teniendo en cuenta la importancia de esta.

1. Metodología

Con el objetivo de identificar procesos y destacar la importancia de la fotosíntesis. Se realizaron ejercicios de observación por medio de técnicas como el análisis del efecto de la intensidad lumínica y cromatografía. Una vez listos los materiales a utilizar, se aplicaron tres ejercicios para llevar a cabo el objetivo planteado.

Para el primer ejercicio, se necesitó de una soda, la cual fue destapada y agitada sin derramarla para eliminar completamente las burbujas producidas por esta. Después se procedió a colocar montajes con 2 tubos de ensayos, al primero se le agregó 15 ml de soda, al segundo 15 ml de solución de bicarbonato de sodio y a los dos se le agregó 5 cm de Elodea. Ese montaje se colocó bajo el efecto de la luz por 10 minutos y se contó el número de burbujas

producidas. Como finalización se tuvo en cuenta la elaboración de una gráfica de CO2 vs cantidad de burbujas de oxígeno producidas, por medio de los resultados obtenidos.

Para el segundo ejercicio se tomaron otros dos tubos de ensayos adicionales y se realizó el mismo procedimiento del punto anterior. Destacando que después ese nuevo montaje fue colocado en un sitio donde llegó muy poca luz, también se estableció el mismo proceso de observación y graficación del punto anterior.

Finalmente en el último ejercicio se tomó un papel de filtro o papel cromatográfico de 2 x 10 cm, evitando tocar el papel con las manos sucias y sujetándolo sólo por los bordes. Se trazó una línea horizontal a 2 cm del extremo inferior del papel. En el centro de esa línea, se colocó una gota del extracto de clorofila extraído de las espinacas.

Despues para extraer la clorofila, se tomó un mortero y se picaron en trozos pequeños las espinacas, adicionando 20 ml de acetona y macerado hasta obtener un extracto de color verde oscuro intenso. Se tomó una muestra de este extracto con ayuda de una pipeta Pasteur y se llevó a la cámara cromatográfica. Se añadieron unos 50 ml de etanol absoluto a la cámara y se tapó, procurando que se formara una atmósfera de alcohol. La cámara se dejó por 20 minutos, cuidando que la muestra de clorofila colocada en el papel cromatográfico no tuviera contacto con el etanol.

Después de este tiempo, se sacó el papel, se dejó secar al aire libre y, con ayuda de una guía, se observó bajo una lámpara UV.

1. Resultados

[pic 1]

Gráfica #1: Fotosíntesis de la elodea bajo luz directa . En la gráfica #1 se encuentra, en el tubo de ensayo izquierdo, una muestra de elodea sumergida en 15 ml de solución de bicarbonato de sodio y, en el tubo de ensayo derecho, una muestra de elodea sumergida en 15 ml de soda. Ambas muestras se encuentran expuestas a luz directa. Como se observa en la imagen, existe una alta actividad de fotosíntesis o liberación de oxígeno en la muestra de la derecha que se encuentra sumergida en soda. A diferencia de esta, la muestra de la izquierda liberó una cantidad muy baja de oxígeno. Según los cálculos, por cada 10 segundos, la muestra sumergida en soda libera 18 burbujas de oxígeno, mientras que la muestra sumergida en solución de bicarbonato de sodio libera solo 1 o nada (5.56% de producción de oxígeno en relación a la muestra en soda).

[pic 2]

Gráfica #2: Concentración de CO2 (eje X) y cantidad de burbujas producidas (eje Y) en soda. De acuerdo a la gráfica, se observa una relación proporcional entre la cantidad de burbujas de oxígeno producida y el dióxido de carbono presente.

[pic 3]

Gráfica #3: Concentración de CO2 (eje X) y cantidad de burbujas producidas (eje Y) en SBS: solución de bicarbonato de sodio. En esta gráfica se observa la baja capacidad de producción de oxígeno en la solución de bicarbonato de sodio. Este fenómeno se asocia a la forma en que se ha visto afectado el PH de la solución, como se explicará en la discusión de resultados.

[pic 4]

Gráfica #4: Fotosíntesis de la elodea bajo luz reducida. En la gráfica #2, se observa a la izquierda, una muestra de elodea sumergida en 15 ml de soda dentro de un tubo de ensayo. A la derecha, se encuentra una muestra de elodea sumergida en 15 ml de solución de bicarbonato de sodio. Ambas muestras se encuentran en un sitio de poca luz.  De acuerdo a lo observado, la muestra sumergida en soda mostró mayor actividad fotosintética en comparación a la muestra sumergida en solución de bicarbonato de sodio. Sin embargo, se vió reducida en general la liberación de oxígeno de ambas muestras en relación al primer experimento de la gráfica #1.

Para explicar este fenómeno, se tiene en cuenta la fase fotoquímica de las plantas, la cual se trata de la primera fase de la fotosíntesis. Esta depende directamente de la luz o energía lumínica para poder obtener energía química en forma de ATP y NDPH, a partir de la disociación de moléculas de agua, formando oxígeno e hidrógeno. Al no contar con mucha luz, ambas muestras ven reducida su tasa de fotosíntesis.  

[pic 5]

Gráfica #5: Separación de pigmentos fotosintéticos por cromatografía de papel. En la gráfica #3 se observa papel de cromatografía pasados 20 minutos después de haber añadido una muestra de extracto de clorofila de espinaca. Se puede apreciar como el pigmento varía en relación a la fase estacionaria de la fase móvil. Luego de un primer vistazo, se puso el papel de cromatografía bajo lámpara de luz UV como se ve en la gráfica #6.

[pic 6]

Gráfica #6: Papel de cromatografía bajo lámpara de luz UV. A partir de esto, se logra observar un poco más la distancia entre la fase móvil de la fase estacionaria. Partiendo de la fase móvil, la fase estacionaria llegó hasta el extremo superior del papel, recorriendo 8 cm en 20 minutos.

1. Discusión

La fotosíntesis es un proceso mediante el cual las plantas transforman la energía lumínica del sol en energía química, mediante la producción de oxígeno y glucosa con la ayuda del dióxido de carbono y el agua.  (Fundación Aquae, 2021)

El bicarbonato (HCO3-) proporciona carbono a las plantas, que es un componente esencial para la fotosíntesis, ya que las plantas lo utilizan para producir glucosa. Sin embargo, si la cantidad de bicarbonato es demasiado alta, puede aumentar el pH del agua y afectar la capacidad de la planta para absorber los nutrientes necesarios para llevar a cabo la fotosíntesis de manera eficiente. Además, un exceso de bicarbonato puede causar daño a las células vegetales, inhibiendo la función de los cloroplastos y otros componentes celulares necesarios para la fotosíntesis. (Buddies & Buddies, 2021).

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