Terrarium-Superior - Proyecto MSP

Utilizando un Terrario Como
Modelo Para Explicar el
Funcionamiento de los
Ecosistemas
Prof. Mario Tacher
MSP21-Nivel Superior
Universidad Interamericana
Recinto de Bayamón
Objetivos
 Construir un terrario y utilizarlo como modelo de ecosistema
para:
 Reconocer las relaciones de interdependencia entre los
componentes de un ecosistema a través de cadenas alimenticias
 Visualizar como los ciclos biogeoquímicos transforman y
transportan la materia en los ecosistemas.
 Visualizar como se transforma la energía en los ecosistemas.
 Interpretar las reacciones químicas de los procesos de fotosíntesis
y respiración celular utilizando un modelo de ecosistema,
enfatizando las entradas y salidas de la materia y la transferencia
de la energía llevada a cabo por sus componentes.
Preguntas Esenciales (PE) y Comprensión
Duradera (CD)-(Unidad B3)
 PE1 ¿De qué forma el ciclo de los elementos apoya la vida
en la Tierra?
CD1 Los ciclos biogeoquímicos, incluyendo el ciclo del
carbono, transportan materia a través de los océanos, la
atmósfera, el suelo y la biosfera.
 PE2 ¿Cómo se combinan el carbono, el hidrógeno y el
oxígeno con otros elementos para formar los
aminoácidos?
CD2 Los átomos forman moléculas orgánicas, tales como
los aminoácidos, a través de reacciones que son
catalizadas por enzimas..
Preguntas Esenciales (PE) y Comprensión
Duradera (CD)-(Unidad B7)
 PE1. ¿Por qué son importantes los ciclos biogeoquímicos
para el ecosistema?
CD1. Los ciclos de la materia y la energía en los
ecosistemas proporcionan los materiales necesarios en los
procesos de fotosíntesis y respiración celular.
 PE4. ¿Cómo los humanos impactan a los ecosistemas y a
la biodiversidad?
CD4. Las actividades humanas suelen tener impactos
adversos sobre los ecosistemas y la biodiversidad como
resultado de la sobrepoblación, sobrexplotación de
recursos, destrucción de hábitats y contaminación.
Preguntas Esenciales (PE) y Comprensión
Duradera (CD)-(Unidad A.3)
 PE1 ¿Cómo la energía se transforma a través de un
sistema biológico?
CD1 En un ecosistema, los organismos están enlazados
unos a otros a través del flujo de energía.
 PE2 ¿Por qué son importantes las interacciones entre las
especies en un ecosistema?
CD2 Todos los animales y la mayoría de las plantas
dependen tanto de otros organismos, como de su
ambiente, para satisfacer sus necesidades básicas.
Preguntas Esenciales (PE) y Comprensión
Duradera (CD)-(Unidad A.3)
 PE3 ¿Cómo el entendimiento sobre el flujo de la materia y
la energía a través de los sistemas vivientes afecta las
decisiones personales y de política pública?
 CD3 Todos los seres vivientes requieren energía para
sostener un ecosistema próspero, lo que influye las
decisiones políticas.
Preguntas Esenciales (PE) y Comprensión
Duradera (CD)-(Unidad A.4)
 PE3 ¿Cómo se recicla la naturaleza a si misma?
CD3 A pesar de que la materia y la energía se conservan
a través de escalas de tiempo geológicas y cosmológicas,
los recursos naturales no son infinitos.
 PE4 ¿Las personas están utilizando información correcta
al tomar decisiones sobre el medio ambiente?
CD4 Los avances tecnológicos deben ser balanceados
con la responsabilidad inherente que tienen los humanos
hacia el ambiente.
Objetivos de Transferencia (T) y
Adquisición (A)-(B.3)
 T1. Al terminar la unidad, el estudiante utiliza su
aprendizaje sobre los ciclos de la materia a través de los
subsistemas de la Tierra y la transferencia de energía y
materia durante la biosíntesis de moléculas orgánicas para
tomar decisiones informadas respecto a la conservación y
propagación de las plantas como productoras de alimento,
controlar los efectos dañinos a los ciclos de la materia y la
energía en los ecosistemas y mantener una dieta
balanceada.
 A2. Evaluar y explicar modelos de los ciclos
biogeoquímicos.
Objetivos de Transferencia (T) y
Adquisición (A)-(B.3)
 A3. Interpretar las reacciones químicas involucradas e
ilustrar el rol de la fotosíntesis y la respiración celular en
los subsistemas del Planeta Tierra.
 A4. Formular una explicación sobre la síntesis de los
aminoácidos y otras moléculas de carbono.
A5. Diseñar un modelo que demuestre que la respiración
celular es el proceso químico que resulta en la
transferencia neta de energía.
 A7. Ilustrar cómo los procesos de fotosíntesis y de
respiración transforman la energía de la luz en energía
química almacenada.
Objetivos de Transferencia (T) y
Adquisición (A)-(B.6)
 A1. Construir y revisar una explicación sobre cómo los
átomos y las moléculas (carbono, oxígeno, hidrógeno y
nitrógeno) se conservan cuando pasan a través de un
ecosistema.
 A6. Explicar la relación entre población, comunidades y
ecosistemas en una biosfera.
Objetivos de Transferencia (T) y
Adquisición (A)-(A.3)
 T1. Al terminar la unidad, el estudiante usará sus
conocimientos sobre las relaciones entre la ecología, el
flujo de energía, y el agua en el ambiente, para tomar
decisiones informadas sobre la calidad de sus vidas, la
conservación del ambiente en que vive y el mundo en
general.
 A1. Evaluar las relaciones de interdependencia entre los
elementos de un ecosistema, entre los mismos
ecosistemas, y el planeta.
Objetivos de Transferencia (T) y
Adquisición (A)-(A.3)
 A4. Representar y analizar la interdependencia del
alimento con diagramas de cadenas y redes.
 A6. Identificar a la entropía como un factor principal en la
pérdida de la energía disponible en el alimento a través de
los niveles tróficos.
Objetivos de Transferencia (T) y
Adquisición (A)-(A.4)
 A6. Analizar los modelos de ciclos biogeoquímicos.
 A7. Describir el papel de la fotosíntesis y respiración
celular en los ciclos del carbono en la biosfera, la
atmósfera y la litosfera.
Estándares e Indicadores (B.2)
 Interacciones y energía
 ES.B.CB1.IE.3
 Diseña un modelo que ilustre que la respiración celular es
un proceso químico a través del cual los enlaces de las
moléculas de alimento y las moléculas de oxígeno se
rompen y se forman nuevos enlaces, resultando en una
transferencia de energía neta. El énfasis está en la
comprensión conceptual de los procesos de entrada y
salida durante la respiración celular.
Estándares e Indicadores (B.2)
 Interacciones y energía
 ES.B.CB1.IE.4
 Usa modelos para ilustrar cómo la fotosíntesis y la
respiración transforman la energía de la luz en energía
química almacenada. El énfasis está en la ilustración de
las entradas y salidas de la materia y la transferencia y
transformación de energía en la fotosíntesis por parte de
las plantas y otros organismos fotosintéticos. Ejemplos de
modelos podrían incluir diagramas, ecuaciones químicas y
modelos conceptuales.
Estándares e Indicadores (B.3)
 Interacciones y energía
 ES.B.CB1.IE.2
 Construye y revisa una explicación basada en evidencia
de cómo el carbono, el hidrógeno y el oxígeno de las
moléculas de azúcar pueden combinarse con otros
elementos para formar aminoácidos y otras moléculas de
carbono. El énfasis está en el uso de modelos y
simulaciones que apoyen esta explicación.
Estándares e Indicadores (B.3)
 Interacciones y energía
 ES.B.CB1.IE.3
 Diseña un modelo que ilustre que la respiración celular es
un proceso químico a través del cual los enlaces de las
moléculas de alimento y las moléculas de oxígeno se
rompen y se forman nuevos enlaces, resultando en una
transferencia de energía neta. El énfasis está en la
comprensión conceptual de los procesos de entrada y
salida durante la respiración celular.
Estándares e Indicadores (B.3)
 Interacciones y energía
 ES.B.CB1.IE.4
 Usa modelos para ilustrar cómo la fotosíntesis y la
respiración transforman la energía de la luz en energía
química almacenada. El énfasis está en la ilustración de
las entradas y salidas de la materia y la transferencia y
transformación de energía en la fotosíntesis por parte de
las plantas y otros organismos fotosintéticos. Ejemplos de
modelos podrían incluir diagramas, ecuaciones químicas y
modelos conceptuales.
Estándares e Indicadores (B.3)
 Interacciones y energía
 ES.B.CB2.IE.3
 Desarrolla modelos para ilustrar el papel de la fotosíntesis
y la respiración celular en los ciclos de carbono en la
biosfera, atmosfera, hidrosfera y geosfera. Ejemplos de
modelos podrían incluir simulaciones y modelos
matemáticos. La evaluación no incluye los pasos químicos
específicos de la fotosíntesis y la respiración.
Estándares e Indicadores (B.7)
 Conservación y Cambio
 ES.B.CB2.CC.3
 Explica la relación entre las poblaciones, las comunidades,
los ecosistemas de la biosfera.
 ES.B.CB2.CC.4
 Diseña, evalúa y refina una solución para reducir los
impactos de las actividades humanas en el ambiente y en
la biodiversidad. Ejemplos de las actividades pueden
incluir la urbanización, la construcción de represas y la
diseminación de especies invasoras.
Estándares e Indicadores (B.7)
 Interacciones y energía
 ES.B.CB2.IE.1
 Construye y revisa una explicación, a base de evidencia,
sobre los ciclos de la materia y el flujo de la energía en
condiciones aeróbicas y anaeróbicas. El énfasis está en la
comprensión conceptual de los papeles de la respiración
aeróbica y anaeróbica en diferentes ambientes.
Estándares e Indicadores (A.3)
 Interacciones y energía
 ES.A.CB1.IE.11
 Revisa evidencia para apoyar el hecho de que la entropía es el factor
principal de pérdida de energía disponible en los alimentos a través de
los niveles tróficos.
 ES.A.CB1.IE.12: Analiza el rol que desempeñan y establece
conexiones entre los productores, los consumidores y los
descomponedores en la cadena y en la red alimentaria de un
ecosistema, y explica que la cadena alimentaria o trófica es un
ejemplo de la relación mutua de supervivencia entre las especies.
Incluye representar la interdependencia alimentaria mediante el uso de
diagramas.
Estándares e Indicadores (A.3)
 Interacciones y energía
 ES.A.CB1.IE.13
 Representa la interdependencia alimentaria con diagramas
que ilustren cadenas y redes tróficas, y establece
relaciones de interdependencia entre los elementos de un
ecosistema, entre los ecosistemas entre sí y entre estos y
el planeta.
Estándares e Indicadores (A.4)
 Interacciones y energía
 ES.A.CB1.IE.8
 Representa y describe el ciclo del carbono en la
hidrosfera, atmósfera, la geosfera y la biosfera. El énfasis
está en ilustrar los ciclos biogeoquímicos. Debe incluir el
ciclo del carbono por océanos, atmósfera, suelos y
biósfera (incluyendo los seres humanos).
 ES.A.CB1.IE.9
 Describe el papel de la fotosíntesis y la respiración celular
en los ciclos de carbono en la biosfera, atmosfera
hidrosfera y geosfera. Ejemplos podrían ser modelos o
incluir simulaciones u organizadores gráficos.
Procesos y Destrezas
 PD2: Desarrolla y usa modelos: El estudiante utiliza,
sintetiza y desarrolla modelos para predecir y demostrar
las relaciones entre los sistemas y sus componentes.
Desarrolla un modelo a base de evidencias para ilustrar
estas relaciones.
Procesos y Destrezas
 PD8: Obtiene, evalúa y comunica información: El
estudiante evalúa la validez y confiabilidad de las
suposiciones, métodos y diseños. Comunica información
técnica y científica en múltiples formatos (incluyendo
formatos verbales, gráficos, textuales y matemáticos).
 PD2: Desarrolla y usa modelos: El estudiante utiliza,
sintetiza y desarrolla modelos para predecir y demostrar
las relaciones entre los sistemas y sus componentes.
Desarrolla un modelo basado en evidencias para ilustrar y
predecir las relaciones entre sistemas y sus componentes.
Estos proveen una explicación mecánica del fenómeno.

Definición de Ecosistema
 Consiste de todos los organismos (factores bióticos)
interaccionando en un área dada y de todos los componentes
físicos y químicos (factores abióticos) de los que dependen.
Factores Bióticos
 Incluye todos los seres vivos y sus interacciones:
 Interacciones intra-específicas: relaciones entre
organismos de la misma especie.
 Interacciones inter-específicas: relaciones entre
organismos de diferentes especies.
Factores Abióticos Presentes
en los Ecosistemas:





Temperatura
Agua
Luz solar
Viento
Rocas y suelos (complejidad física, pH, minerales).
Bosque Tropical
Ecosistema Terrestre
El Terrario Como Ecosistema
Artificial
 Dibuje la composición de su terrario.
Dibujo # 2
Terrario
 Identifique factores bióticos y abióticos asociados a su
terrario.
 Mencione algún tipo de relación interespecífica y/o
intraespecífica que esté ocurriendo en su terrario.
Terrario
 Identifique factores bióticos y abióticos asociados a su
terrario.
Terrario
 Mencione algún tipo de relación interespecífica y/o
intraespecífica que este ocurriendo en su terrario:
Dinámica de los Ecosistemas
 La dinámica de los ecosistemas envuelve dos vertientes claves
para entender su funcionamiento:
 El flujo de energía
 El reciclaje de la materia.
Flujo de Energía en los
Ecosistemas:
 Definición de energía: capacidad para realizar trabajo.
 Los seres vivos la utilizan para reproducción, desarrollo y
para procesos metabólicos que los mantienen vivos.
 Sin energía, no habría vida.
¿ Cómo
Entra la Energía en los
Ecosistemas ?
 La energía entra en la mayoría de los ecosistemas en la forma de
fotones de luz solar y es capturada por organismos
fotoautótrofos.
 Fotoautótrofos: organismos que producen su propio
alimento (i.e plantas, algas, procariótas fotosintéticos).
 Los fotoautótrofos transforman la energía del sol en energía
química (carbohidratos) vía el proceso de fotosíntesis.
Ecuación que Resume el Proceso de Fotosíntesis
6 CO2 + 12 H2O + Fotones
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Photo by Nasim Mansurov (http://photographylife.com
Terrario
 Identifique los organismos autótrofos en su
terrario.
 ¿ Donde ocurre el proceso de fotosíntesis en su
terrario ?
Terrario
 Identifique los organismos autótrofos en su
terrario:
 ¿ Donde ocurre el proceso de fotosíntesis en su
terrario ?
Fotosíntesis en los Cloroplastos
Bio.miami.edu
Terrario
 Describa el proceso de fotosíntesis en su terrario,
indicando donde están los productos y reactivos
de su ecuación.
6 CO2 + 12 H2O + Fotones
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Dibujo # 2
Flujo de Energía en los
Ecosistemas:
 Una vez incorporada en la planta (enlaces químicos de los
carbohidratos), la energía pasa a los organismos consumidores
(heterótrofos) en forma de compuestos orgánicos en su alimento.
Terrario
 ¿ Están presentes organismos heterótrofos en su
terrario ?
 ¿ Cuál o cuáles ?
Flujo de Energía en los
Ecosistemas:
 En las células de los heterótrofos se transforma la energía de los
compuestos orgánicos en energía para llevar a cabo los procesos
metabólicos (ATP) mediante el proceso de respiración celular en las
mitocondrias.
 C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + Energía (ATP + calor).
Terrario
 Ilustre el proceso de respiración celular en su
terrario.
 Indique donde están los productos y reactivos de
la ecuación.
 C6H12O6 + 6 O2
calor).
6 CO2 + 6 H2O + Energía (ATP +
Flujo de Energía en un Ecosistema
“Primera Ley de Termodinámica”
Transferencia de Energía Entre
los Niveles Tróficos:
 La transferencia de energía entre los niveles tróficos es
usualmente poco eficiente.
 Nivel trófico: posición que ocupa un organismo en la cadena de
alimento en un ecosistema.
Flujo de Energía
Tet.jnlive.mobi
Transferencia de Energía Entre
los Niveles Tróficos:
 Como resultado, se va perdiendo energía a la vez que
esta fluye a través de los diferentes niveles tróficos en un
ecosistema.
Terrario
 Conteste asumiendo que su terrrarium nunca se
abriera.
 ¿ Cuál sería la fuente de CO2 en su terrario ?
 ¿ Cuál sería la fuente de O2 en su terrario ?
Terrario
 Ilustre en su terrario la integración de los procesos
de fotosíntesis y respiración celular:
Reciclaje de la Materia en los
Ecosistemas:
 La segunda vertiente clave en el funcionamiento de los
ecosistemas es el reciclaje de materia o elementos
químicos.
¿ Cómo
se Mueve la Materia en
los Ecosistemas ?
 Los elementos químicos (i.e. carbono, fósforo y nitrógeno) se
mueven de forma cíclica entre los componentes bióticos y
abióticos de un ecosistema.
 En los ecosistemas se puede aplicar la Ley de Conservación de
Masa, que postula:
 “ La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma”
Pasos del Reciclaje de la Materia
en los Ecosistemas:
 1- Los organismos fotosintéticos asimilan los elementos en forma
inorgánica (i.e. nitratos, fosfatos) del suelo, aire y agua.
 2-Procesos metabólicos transforman los elementos inorgánicos
en compuestos orgánicos formando las diferentes estructuras de
la planta (i.e hojas, tallos, frutos y semillas).
Pasos en el Reciclaje de la
Materia:
 3-Parte de estas estructuras son consumidas por animales
herbívoros integrando esta materia orgánica en su cuerpo.
 4-Otros animales se alimentan de los herbívoros.
 5-Los desechos orgánicos de los animales son convertidos a
materia inorgánica vía el proceso de descomposición bacterias y
hongos).
 6-Los elementos son devueltos en forma inorgánica al aire, suelo
y agua para ser reutilizados por los autótrofos.
Niveles Tróficos
Terrario
 De ejemplos de compuestos orgánicos en su terrario
 De ejemplos de compuestos inorgánicos en su terrario
Terrario
 De ejemplos de compuestos orgánicos en su terrario:
Membrana plasmática de una célula eucariótica.
Fibers of extracellular matrix (ECM)
Glycoprotein
Carbohydrate
Glycolipid
EXTRACELLULAR
SIDE OF
MEMBRANE
Cholesterol
Microfilaments
of cytoskeleton
Peripheral
proteins
Integral
protein
CYTOPLASMIC SIDE
OF MEMBRANE
Terrario
 De ejemplos de compuestos inorgánicos en su terrario:
Diferencia entre Materia y
Energía
 A diferencia de la materia, la energía no se recicla, por tanto se
necesita una fuente de energía constante, en la mayoría de los
casos, el sol.
 Por el otro lado, al reciclarse la materia, se mantiene constante.
 Fuera de meteoritos ocasionales, la materia que existe en nuestro
planeta es prácticamente la misma desde su formación.
La Materia se Mueve en los
Ecosistemas a través de Ciclos:
 La mayoría de los componentes químicos en un ser vivo
están en un constante intercambio donde se asimilan
nuevos nutrientes y se excretan una vez utilizados.
 Estos procesos pueden ser visualizados en ciclos.
 Ya que el reciclaje de los nutrientes envuelven
componentes bióticos y abióticos, se les conoce como
ciclos biogeoquímicos.
Ciclo del Agua
Transport
over land
Solar energy
Net movement of
water vapor by wind
Precipitation
over ocean
Evaporation
from ocean
Precipitation
over land
Evapotranspiration
from land
Percolation
through
soil
Runoff and
groundwater
Terrario
 Ilustre como ocurriría el ciclo del agua en su
terrario.
Ciclo del Carbono
Ciclo de Carbono
www.windows2universe.org
Terrario
 Ilustre como ocurriría el ciclo del carbono en su
terrario.
Ciclo del Fósforo
Ciclo de Carbono
www.biology tutorvista.com
Terrario
 Ilustre como ocurriría el ciclo del fósforo en su
terrario.
Ciclo de Carbono
www.biology tutorvista.com
Terrario
 Ilustre como ocurriría el ciclo del nitrógeno en su
terrario.
FOTOSINTESIS
Definición de Fotosíntesis:
 Proceso por el cual ciertos organismos transforman la
energía solar en energía química y la almacenan en
moléculas orgánicas.
Importancia de Fotosíntesis:
 Principal fuente energética del planeta.
 Directa o indirectamente, proporciona el alimento a la
mayoría de los organismos.
 Es la fuente principal de oxígeno.
 Los organismos fotosintéticos Integran carbono de forma
estructural, reduciendo el CO2 atmosférico (asociado a el
calentamiento global).
FOTOSINTESIS:
 Ecuación que resume la fotosíntesis:
 6 CO2 + 12 H2O + energía de luz  C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
 Ocurre solamente en estructuras especializadas dentro
de las células.
 Este proceso incluye un número significativo de enzimas
(catalizadores biológicos).
Fig. 10-4
El O2 producido proviene de la molécula de agua
Reactants:
Products:
6 CO2
C6H12O6
12 H2O
6 H2O
6 O2
DETALLES DE FOTOSINTESIS:
 La fotosíntesis es llevada a cabo por plantas, algas,
algunos protistos y bacterias.
 A estos se les conoce como fotoautótrofos.
 Fotoautótrofos: organismos que usan la energía solar
para producir moléculas orgánicas a partir de compuestos
inorgánicos.
Organismos
Fotosintéticos
Plantas
Protistos unicelulares
10 µm
Bacterias púrpuras
1.5 µm
De azufre
Algas
Cianobacteria
40 µm
En plantas, la fotosíntesis ocurre principalmente en las
células de las hojas.
 Dentro de organelos especializados, llamados
cloroplastos.
 Específicamente en unas estructuras en forma de sacos,
llamadas tilacoides que contienen el pigmento clorofila.
 Los tilacoides se agrupan en estructuras llamadas granas.
 La fotosíntesis culmina en un medio fluido en el cloroplasto
conocido como estroma.
Estructuras
Asociadas a la
Fotosíntesis
Corte de hoja
Vena
Mesófilo
Estoma
CO2 O2
Célula del mesófilo
Cloroplasto
5 µm
Membrana
externa
Grana
Estroma
Espacio
Intermembranoso
Membrana
interna
1 µm
Fotosíntesis en los Cloroplastos
Bio.miami.edu
La luz solar como fuente de
energía:
 La luz es un tipo de radiación electromagnética.
 Se compone de “paquetes” de energía llamados fotones.
 Los fotones tienen asociado una cantidad de energía.
 Esta energía corresponde a su longitud de onda.
La luz es una onda
Longitud de onda (λ)= la distancia entre crestas.
 La longitud de onda determina la cantidad de energía.
A menor λ, mayor energía.
Espectro Electromagnético:
 Nos muestra las diferentes radiaciones que recibe nuestro
planeta.
 Las radiaciones con largo de onda corta son muy
energéticas, pero dañinas para la mayoría de los seres
vivos.
 Las radiaciones con largo de onda larga no tienen la
suficiente energía para impulsar procesos biológicos.
 Las radiaciones intermedias tienen la energía ideal para
procesos biológicos.
Espectro Electromagnético
10–5 nm 10–3 nm
Gamma
rays
103 nm
1 nm
X-rays
106 nm
Infrared
UV
1m
(109 nm)
Microwaves
103 m
Radio
waves
Visible light
380
450
500
550
600
650
700
750 nm
Shorter wavelength
Longer wavelength
Higher energy
Lower energy
Cuando llega luz solar a una hoja
pueden ocurrir diferentes procesos:
 Se refleja (rebota).
 Se transmite (pasa a través).
 Se absorbe.
 La radiación que se absorbe es la que calienta al objeto o
impulsa procesos biológicos como la fotosíntesis.
Los cloroplastos contienen varios tipos de
pigmentos.
 Los pigmentos absorben radiaciones con diferentes largos
de onda.
 Clorofila: pigmento que absorbe luz violeta y roja pero
refleja la verde y amarilla.
 Otros pigmentos llamados accesorios absorben y reflejan
otros largos de onda.
Cloroplasto
Light

•
Reflected
light
Chloroplast
Absorbed
light
Granum
Transmitted
light
Pigmentos accesorios:
 Carotenoides: reflejan la luz amarilla, anaranjada y roja.
 Antocianinas: reflejan la luz roja y violeta
 Ficobilinas: reflejan la luz roja o azul-verde.
 Ficocianinas: reflejan la luz azul o violeta.
 Xantofilas: reflejan, la luz amarilla, azul y violeta.
Los pigmentos sirven de antena o
receptores de energía:
 Al recibir la energía de luz sus electrones son excitados a
un mayor nivel de energía.
 Desencadenando una serie de reacciones cruciales para
el proceso de fotosíntesis.
Capas o Niveles de Electrones
 Un electrón se puede
mover de un nivel a otro.
 Sí absorbe energía sube
a un nivel mas alto.
 Si pierde energía baja de
nivel.
 Las flechas indican
algunos de los cambios
en la energía potencial
que son posibles.
La fotosíntesis envuelve dos tipos de
reacciones que se acoplan:
 Reacciones dependientes de luz.
 Reacciones de fijación de carbono o ciclo de CalvinBenson o Ciclo C3.
Reacciones Dependientes de
Luz:
 Ocurren en los tilacoides de los cloroplastos.
 En estas reacciones, la clorofila y otros pigmentos
capturan energía solar.
 Convierten parte de esta energía solar en energía química
almacenada en moléculas portadoras de energía: trifosfato
de adenosina (ATP y NADPH).
 Se libera O2 a partir de H2O.
Reacciones de Fijación de Carbono
(Ciclo de Calvin-Benson o Ciclo
C3):
 Ocurren en el estroma de los cloroplastos.
 Las enzimas del estroma utilizan la energía de los
portadores (ATP y NADPH) producidas en las RDL.
 Esa energía se utiliza para sintetizar glucosa a partir de
CO2.
Reacciones Durante Fotosíntesis
Light reactions
Calvin cycle
H2O
CO2
Light
NADP+
ADP
+ Pi
RuBP
Photosystem II
Electron transport
chain
Photosystem I
ATP
NADPH
3-Phosphoglycerate
G3P
Starch
(storage)
Amino acids
Fatty acids
Chloroplast
O2
Sucrose (export)
Detalles de las reacciones
dependiente de luz:
 Las membranas tilacoideas contienen sistemas altamente
organizados de proteínas, clorofila, pigmentos accesorios
y moléculas portadoras de electrones.
 A estos sistemas se les conoce como fotosistemas.
Existen dos tipos de
fotosistemas:
 Fotosistema I y Fotosistema II.
 Cada fotosistema consiste de:
 Un complejo recolector de luz con pigmentos.
 Un centro de reacción con moléculas especiales de clorofila y otra
molécula aceptadora de electrones.
 Un sistema de transporte de electrones.
LE 10-12
Thylakoid
Photosystem
Photon
Thylakoid membrane
Light-harvesting
complexes
Reaction
center
STROMA
Primary electron
acceptor
e–
Transfer
of energy
Special
chlorophyll a
molecules
Pigment
molecules
THYLAKOID SPACE
(INTERIOR OF THYLAKOID)
LE 10-13_1
H2O
CO2
Light
NADP+
ADP
CALVIN
CYCLE
LIGHT
REACTIONS
ATP
NADPH
O2
[CH2O] (sugar)
Primary
acceptor
Energy of electrons
e–
Light
P680
Photosystem II
(PS II)
LE 10-13_2
H2O
CO2
Light
NADP+
ADP
CALVIN
CYCLE
LIGHT
REACTIONS
ATP
NADPH
O2
[CH2O] (sugar)
Energy of electrons
Primary
acceptor
2
H+
1/ 2
+
O2
Light
H2O
e–
e–
e–
P680
Photosystem II
(PS II)
LE 10-13_3
H2O
CO2
Light
NADP+
ADP
CALVIN
CYCLE
LIGHT
REACTIONS
ATP
NADPH
O2
[CH2O] (sugar)
Primary
acceptor
Energy of electrons
Pq
2 H+
+
1/ 2 O 2
Light
H2O
e–
Cytochrome
complex
Pc
e–
e–
P680
ATP
Photosystem II
(PS II)
LE 10-13_4
H2O
CO2
Light
NADP+
ADP
CALVIN
CYCLE
LIGHT
REACTIONS
ATP
NADPH
O2
[CH2O] (sugar)
Primary
acceptor
Primary
acceptor
e–
Energy of electrons
Pq
2
H+
1/ 2
+
O2
Light
H2O
e–
Cytochrome
complex
Pc
e–
e–
P700
P680
Light
ATP
Photosystem II
(PS II)
Photosystem I
(PS I)
LE 10-13_5
H2 O
CO2
Light
NADP+
ADP
CALVIN
CYCLE
LIGHT
REACTIONS
ATP
NADPH
O2
[CH2O] (sugar)
Primary
acceptor
Primary
acceptor
e–
Pq
Energy of electrons
2
H+
e–
H2O
Cytochrome
complex
+
1/2 O2
Light
Fd
e–
e–
NADP+
reductase
Pc
e–
e–
NADPH
+ H+
P700
P680
Light
ATP
Photosystem II
(PS II)
NADP+
+ 2 H+
Photosystem I
(PS I)
Productos de Reacciones de Luz
 Los productos de las reacciones dependientes de luz son:
ATP, NADPH y O2.
Reacciones de Fijación de Carbono
o Ciclo de Calvin-Benson:
 Estas reacciones ocurren en la estroma del cloroplasto.
 Enzimas en el estroma catalizan estas reacciones utilizando la
energía del ATP y NADPH provenientes de las RDL.
 Los productos de estas reacciones son glucosa, ADP y NADP+
(portadores descargados).
LE 10-5_1
H2O
Light
LIGHT
REACTIONS
Chloroplast
LE 10-5_2

H2O
Light
LIGHT
REACTIONS
ATP
NADPH
Chloroplast
O2
LE 10-5_3

H2O
CO2
Light
NADP+
ADP
+ Pi
LIGHT
REACTIONS
CALVIN
CYCLE
ATP
NADPH
Chloroplast
O2
[CH2O]
(sugar)
LE 10-17
H2 O
CO2
Light
NADP+
ADP
CALVIN
CYCLE
LIGHT
REACTIONS
ATP
NADPH
STROMA
(Low H+ concentration)
O2
[CH2O] (sugar)
Cytochrome
complex
Photosystem II
Light
2
Photosystem I
Light
NADP+
reductase
H+
NADP+ + 2H+
Fd
NADPH + H+
Pq
H2O
THYLAKOID SPACE
(High H+ concentration)
1/2
Pc
O2
+2 H+
2 H+
To
Calvin
cycle
Thylakoid
membrane
STROMA
(Low H+ concentration)
ATP
synthase
ADP
+
Pi
ATP
H+
 El ciclo C3 se puede dividir en 3 fases:
 Fijación de carbono
 Reducción o Síntesis de G3P (Gliceraldehido 3-fosfato)
 Regeneración de RuBP (Bifosfato de ribulosa)
Play
LE 10-18_1
H2 O
CO2
Input
Light
(Entering one
CO2 at a time)
3
NADP+
ADP
CALVIN
CYCLE
LIGHT
REACTIONS
ATP
Phase 1: Carbon fixation
NADPH
Rubisco
O2
[CH2O] (sugar)
3 P
Short-lived
intermediate
P
P
6
3-Phosphoglycerate
3 P
P
Ribulose bisphosphate
(RuBP)
6
6 ADP
CALVIN
CYCLE
ATP
LE 10-18_2
H2O
CO2
Input
Light
(Entering one
CO2 at a time)
3
NADP+
ADP
CALVIN
CYCLE
LIGHT
REACTIONS
ATP
Phase 1: Carbon fixation
NADPH
Rubisco
O2
[CH2O] (sugar)
3 P
P
Short-lived
intermediate
3 P
P
6
P
3-Phosphoglycerate
Ribulose bisphosphate
(RuBP)
6
ATP
6 ADP
CALVIN
CYCLE
6 P
P
1,3-Bisphosphoglycerate
6 NADPH
6 NADP+
6 Pi
6
P
Glyceraldehyde-3-phosphate
(G3P)
1
P
G3P
(a sugar)
Output
Glucose and
other organic
compounds
Phase 2:
Reduction
LE 10-18_3
H2O
CO2
Input
Light
(Entering one
CO2 at a time)
3
NADP+
ADP
CALVIN
CYCLE
LIGHT
REACTIONS
ATP
Phase 1: Carbon fixation
NADPH
Rubisco
O2
[CH2O] (sugar)
3 P
P
Short-lived
intermediate
3 P
P
6
P
3-Phosphoglycerate
Ribulose bisphosphate
(RuBP)
6
ATP
6 ADP
3 ADP
3
CALVIN
CYCLE
6 P
ATP
P
1,3-Bisphosphoglycerate
6 NADPH
Phase 3:
Regeneration of
the CO2 acceptor
(RuBP)
6 NADP+
6 Pi
P
5
G3P
6
P
Glyceraldehyde-3-phosphate
(G3P)
1
P
G3P
(a sugar)
Output
Glucose and
other organic
compounds
Phase 2:
Reduction
La importancia de fotosíntesis:
 La energía que entra al cloroplasto como luz solar queda
almacenada como energía química en compuestos
orgánicos.
 El azúcar producido en los cloroplastos suple la energía
química y los esqueletos de carbono para sintetizar las
moléculas orgánicas de las células.
 En adición a la producción de alimento, la fotosíntesis
produce el oxígeno en nuestra atmósfera.
LE 10-21
Light reactions
Calvin cycle
H2O
CO2
Light
NADP+
ADP
+ Pi
RuBP
Photosystem II
Electron transport
chain
Photosystem I
ATP
NADPH
3-Phosphoglycerate
G3P
Starch
(storage)
Amino acids
Fatty acids
Chloroplast
O2
Sucrose (export)
Actividad
 Establecer como las plantas aminoran la cantidad de
CO2 atmosférico vía el proceso de fotosíntesis.