Contenido: 4.    FOTOSÍNTESIS Y RESPIRACIÓN CELULAR

(Copiar este contenido en el cuaderno de Teoría o guardar en la Canaima)

FOTOSÍNTESIS

Es el proceso mediante el cual los organismos autótrofos (plantas, algas, cianobacterias y bacterias fotosintéticas) transforman la energía lumínica del sol en energía química (alimento); es decir, usando la luz solar, convierten el dióxido de carbono (CO₂) que toman del aire, junto con el agua (H₂O) que toman del aire y suelo,  en azucares (glucosa) a partir de la glucosa se forma el almidón, proteínas,  lípidos y otros complementos necesarios para los organismos para poder vivir, crecer y reproducirse,  y en ese proceso liberan oxígeno a la atmósfera.

¿Dónde se realiza la fotosíntesis?

Se lleva a cabo en los cloroplastos de las células vegetales. Dentro de los cloroplastos están los tilacoides, que son sacos o vesículas aplanadas y en su membrana están los pigmentos fotosintéticos, como la clorofila. En su interior se realizan las reacciones de captación de la luz de la fotosíntesis. Estos tilacoides están inmersos en una solución llamada estroma que es donde se lleva a cabo el proceso de fijación del CO₂.

Fases de la Fotosíntesis

1)        Fase dependiente de la luz (Reacción de Hill)

Comienza cuando un rayo de luz solar cae sobre la hoja, un fotón de luz llega a un cloroplasto donde se encuentran los tilacoides. Al llegar a la membrana del tilacoides el fotón de luz choca con una molécula de clorofila y la hace perder un electrón que salta cargado de energía, iniciando una cadena de reacciones que generarán dos moléculas energéticas llamadas ATP y NADPH₂. Sin embargo, el electrón que se liberó de la clorofila no vuelve a ella, y como la clorofila necesita recuperar su electrón para volver a su estabilidad, actúa sobre la molécula de agua y la rompe, aquí se produce la fotólisis del agua (H₂O). El oxígeno que se desprende sale por los estomas de la hoja y se libera al aire,  el hidrógeno que queda es retenido y de él la clorofila obtiene su electrón.

Entonces, en la fase dependiente de la luz, la energía luminosa se transformó en energía eléctrica (electrones excitados) se utilizó el agua y la luz, se liberó oxigeno (O₂) y se produjo ATP y NADPH₂ (energía química)

2)        Fase no dependiente de la luz (Ciclo de Calvin)

Comienza cuando el CO₂ proveniente del aire es fijado en el estroma dentro del cloroplasto por una molécula llamada ribulosa disfosfato (rubisco) Allí el hidrógeno proveniente del agua captado en el NADPH₂ (durante la fase dependiente de la luz) se combina con el dióxido de carbono utilizando el ATP (energía) (que se produjo en la fase dependiente de la luz) y como resultado de esta reacción se forman azucares como glucosa, y fructosa, que luego sintetizarán carbohidratos más complejos como almidón, celulosa, sacarosas, proteínas, grasas y otros, a través del ciclo de Calvin.

Entonces, en la fase no dependiente de la luz, se utilizó el CO₂ para la formación de materia orgánica (glucosa) para que esto suceda, el ciclo de Calvin debe ocurrir 6 veces. 

Elementos que intervienen en la Fotosíntesis

-En la primera fase (dependiente de la luz)

1.      Energía lumínica: Proviene del sol, la luz impacta sobre las hojas y es absorbida por el pigmento fotosintético (clorofila)
2.  Agua: La pueden adquirir del suelo o del aire.
3. Clorofila: Pigmento de color verde contenido en los cloroplastos, se encarga de la absorción de la  luz para llevar a cabo la fotosíntesis.

        -En la segunda fase (no dependiente de la luz)

         1. Dióxido de carbono: Es absorbido por los estomas que se encuentran en la parte inferior de la hoja. 

         2. Rubisco: Se encuentra en el cloroplasto de los organismos autótrofos. Es Carboxilasa-Oxigenasa pues fija carbono y también oxígeno.

         3.  Minerales: los obtienen del suelo (calcio, nitrógeno, magnesio, entre otros)

        4. Temperatura: Debe estar entre los 10°  y  35°C

      5. ATP: "Adenosín trifosfato", molécula que es la fuente principal de energía utilizable por las células para realizar sus actividades.

      6.  NADPH2: Nicotínamida Adenín Dinucleótido Fosfato diHidrogenado (energía química almacenada) se obtiene durante la fase dependiente de la luz y se empleará durante la fase no dependiente de la luz.

 Productos generados en la Fotosíntesis

-En la primera fase (dependiente de la luz)= Oxígeno (O₂),  ATP  y  NADPH₂.

-En la segunda fase (no dependiente de la luz)= C6H12O6  (Glucosa)

Ecuación de la fotosíntesis:

6CO2  +  6H2O  →  C6H12O6  +  6O2

RESPIRACIÓN CÉLULAR

Es el proceso mediante el cual las células adquieren energía rompiendo la molécula de glucosa. Se da en los organismos aeróbicos mediante tres procesos: Glucólisis, Ciclo de Krebs, Cadena transportadora de electrones.

Glucólisis o Ciclo del Citosol

Ocurre en el citoplasma, es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. A través de reacciones enzimáticas se degrada la glucosa a dos piruvatos que luego se oxidan y forman el ácido acético que se combina con la coenzima A para formar el Acetil coenzima A, que será utilizado en el Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs o Ciclo del ácido Cítrico

Ocurre en la matriz mitocondrial, es un conjunto de reacciones bioquímicas que utilizan los organismos aeróbicos para liberar energía química almacenada en el Acetil-COA. Produce la mayor parte de enzimas reducidos NADH y FADH₂ que impulsa la cadena transportadora de electrones.

Transporte de electrones

Este proceso requiere de oxígeno, el transporte de electrones “cadena” ocurre en la membrana interna de las células eucariotas, a través de una serie de reacciones de “alta energía” electrones son pasados a oxígeno. El NADH y el FADH₂ donan sus electrones a un sistema de transporte que genera grandes cantidades de energía mediante la formación de muchas moléculas de ATP. El último elemento de la cadena es el oxígeno molecular que al combinarse con el hidrógeno, produce agua.

Entonces, con el proceso de respiración celular de los organismos aeróbicos las células obtienen 36 moléculas de ATP (energía) a partir de una molécula de glucosa, haciendo uso del oxígeno.

Productos de la Respiración Celular

1.      Agua (H₂O)

2.      Dióxido de Carbono (CO₂)

3.      Energía (36 ATP)

Ecuación de la Respiración Celular:

    C6H12O6  +  6O2  →  6CO2  +  6H2O  +  36 ATP (Energía)

Observación: Cuando se consume demasiada glucosa, las células del hígado tienen que sufrir una adaptación, exceso de glucosa → excedente de ATP, esto dispara una enzima que hace que se produzca ácidos grasos que se van acumulando y se presenta la obesidad. 

Vídeo del  profesor Orlando Quirós Rojas donde explica el proceso de fotosíntesis

Vídeo sobre la respiración

Nota: Recuerden hacer el cuadro comparativo sobre Fotosíntesis y Respiración, (semejanzas y diferencias)

PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº3

(Debes copiarla en el cuaderno de práctica)

Liceo Nacional Bolivariano José Ángel Rodríguez López.

Ciencias Biológicas de 3^er Año de Educación Media General.

Profesora Julybeth Rincon.

Fecha:______/________/________     Sección:__________

Integrantes: _________________________________________________________

Nombre: INTERACCIÓN CELULAR

OBJETIVO:

*Observar la función de transporte de la célula.

MATERIAES E INSTRUMENTOS:

Del laboratorio: *Aguacate. *Papa. *Azúcar. *Sal.

El estudiante debe traer útiles escolares.

PRELABORATORIO

(Antes de ir a clases)

1.      Lee el contenido Nº3, y también puedes consultar otras fuentes de información sobre transporte celular.

LABORATORIO

(En clases)

Actividad Nº1  Observación  en Aguacate

1-Corta el aguacate por la mitad y quita la semilla. En una mitad coloca unos granos de sal y en la otra mitad no colocar nada. Espera unos minutos y observa las 2 mitades.

-¿Que observas?______________________________________________________

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Actividad Nº2  Observación en papa

1-Quita la concha de la papa, corta un poquito la papa en la base para que pueda sostenerse sin caerse, perfora la papa en el centro cuidando de que no quede orificios hacia afuera, es decir, la papa quedara como un envase, rellena con el azúcar cuidando que no se voltee. Coloca la papa en una placa de Petri con un poco de agua, Espera los resultados.   

-¿Qué observas?_____________________________________________________

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POSTLABORATORIO

(En clases)

FISIOLOGÍA CELULAR

Esta actividad será establecida en el aula de clases por la profesora.

Contenido: 3. INTERACCIÓN CELULAR

(Copiar en el cuaderno de Teoría o guardar en la Canaima)

Proteínas de Transporte

Regulan el movimiento de casi todas las sustancias solubles en el agua a través de la membrana.

Proteínas Receptoras

Unen moléculas con el medio externo, desencadenando cambios en el metabolismo de la célula.

Proteínas de Reconocimiento

Identifican las células así como a las especies y a los tipos celulares.

Transporte Celular

Es el proceso mediante el cual la célula intercambia sustancias necesarias y de desecho con el medio que le rodea.

Transporte de Micromoléculas: Es el transporte de partículas pequeñas.

Transporte de Macromoléculas: Es el transporte de partículas grandes.

1)      Transporte pasivo: Cuando el transporte de sustancias no requiere energía.

a)    Difusión: Consiste en el movimiento de las moléculas desde el punto de mayor concentración hacia otro de menor concentración.

b)   Ósmosis: Es el paso del solvente a través de una membrana semipermeable, desde el medio de menor concentración al de mayor concentración del soluto.

2)      Transporte activo: Cuando el transporte de sustancias requiere energía.

a)     Endocitósis: Entrada de partículas desde el medio exterior hacia el interior de la célula.

b)   Exocitosis: Salida o expulsión de partículas desde el interior de la célula hacia el exterior.

PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº2

(Debes copiarla en el cuaderno de práctica)

Liceo Nacional Bolivariano José Ángel Rodríguez López.

Ciencias Biológicas de 3^er Año de Educación Media General.

Profesora Julybeth Rincon.

Fecha:______/________/________     Sección:__________

Integrantes: _________________________________________________________

Nombre: ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA CELULAR

OBJETIVOS:

*Observar distintos tipos de células e identificar algunos organelos.

*Reconocer que los organismos están formados por células como plantea la teoría celular.

*Comprender la fisiología de organelos celulares.

MATERIAES E INSTRUMENTOS:

Del laboratorio: *Microscopio.  *Portaobjetos.  *Cubreobjetos.  *Goteros. *Azul de metileno. *Lugol *Mechero. *Placa de Petri. *Piseta.  *Papel absorbente. *Pinzas. *Planta de Elodea.

El estudiante debe traer (por grupo):  *Cebolla. *Papa  *Tomate (bien maduro) *Levadura. (Se ponen de acuerdo que traerá cada grupo, pues debe haber sólo: 1 cebolla, 1 papa, 1 Tomate y un poquito de levadura por “toda la sección”) 

PRELABORATORIO

(Antes de ir a clases)

1.      Lee el contenido Nº2, y también puedes consultar otras fuentes de información sobre la célula. Lee sobre la estructura de la célula y qué organelos tiene la célula animal y la vegetal y su función.

LABORATORIO

(En clases)

ANATOMÍA CELULAR

Actividad Nº1  Observación  de células de Elodea

1-Coloca una gota de agua sobre un portaobjetos, desprende una hoja joven de la planta elodea y corta un trozo de la parte más externa cercana a la punta y luego  colócala sobre el portaobjetos

2-Coloca un cubreobjetos encima cuidando que no se formen burbujas y con papel absorbente seque el exceso de humedad.

3-En la platina del microscopio pon la preparación y haz todos los pasos que ya conoces para enfocar la muestra.

-Identifica las partes anatómicas que observas._______________________________

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-Dentro de las células se observa un movimiento denominado __________________

-Y los organelos que se mueven se llaman ___________________________

Actividad Nº2  Observación de las células de cebolla

1-Coloca una gota de azul de metileno en un portaobjetos, desprende una capa delgada y transparente de la cara interna de la cebolla (epidermis) y colócala sobre el portaobjetos, luego  repite los pasos 2 y 3.

-Identifica las partes anatómicas que observas._______________________________

___________________________________________________________________

Actividad Nº3  Observación de las células de papa

1-Coloca una gota de Lugol en un portaobjetos, luego realiza un corte muy delgado de 1 cm de largo por 1 cm de ancho de una papa. En una caja de petri con agua, enjuague el corte para eliminar el exceso de almidón que contiene los tejidos, coloca el trozo de papa sobre el portaobjetos. Repite los pasos 2 y 3.

-Identifica las partes anatómicas que observas._______________________________

___________________________________________________________________

Actividad Nº3  Observación de las células de tomate

1- Agarra un tomate bien maduro y oprímelo varias veces. Realiza un hueco pequeño en la punta, y oprime con cuidado para lograr colocar dos o tres gotas del jugo sobre el portaobjetos. Repite los pasos 2 y 3.

-Identifica las partes anatómicas que observas._______________________________

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Actividad Nº3  Observación de levaduras

1- Disuelve una pizca de levadura en 10ml de agua en un vaso de precipitados, luego coloca una gota de esta solución en un portaobjetos y encima una gota de azul de metileno. Repite los pasos 2 y 3.

Describe lo que vez _______________________________________________________________

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POSTLABORATORIO

(En clases)

FISIOLOGÍA CELULAR

Esta actividad será establecida en el aula de clases por la profesora.

   Al terminar la práctica asegúrate de dejar todo limpio, recoge los materiales sobrantes, guarda los instrumentos usados cuidando de seguir los pasos recomendados con el microscopio.

Contenido: 2.   ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA CELULAR

(Copiar en el cuaderno de Teoría o guardar en la Canaima)

La Célula

Es la unidad vital, estructural, funcional y reproductiva de los seres vivos, capaz de generar otras semejantes.

Por sus células los organismos pueden clasificarse en:

1.             Según su número:  

a)      Unicelulares: Son organismos formados por una sola célula. Ejm. Bacteria.

b)     Pluricelulares: Son organismos formados por varias células. Ejm. Plantas.

2.             Según la organización de su material genético:

a)    Célula Procariota: Es sencilla, no tiene su núcleo separado por membrana, es decir, no tiene núcleo diferenciado sino que está disperso en el citoplasma. Tiene pared celular y en algunos casos tiene flagelos que le permiten moverse.     

         

b)   Célula Eucariota: Es compleja, se caracteriza por tener un núcleo bien definido, rodeado por membrana nuclear, son más grandes que las procariotas.

       

3.             Según la organización estructural:

a)    Células Vegetales: Poseen una pared celular que ofrece protección y mantiene su forma, tienen cloroplastos para realizar la fotosíntesis.

b)   Células Animales: No presentan pared celular ni cloroplastos.

Forma de la Célula

Es muy variada, depende de su función. Ejemplo:

Tamaño de la Célula

En general es muy pequeña y se necesita el microscopio para poder observarla. Algunas se pueden observar a simple vista. Ejemplo: el huevo de las aves.

Estructura fundamental de la célula. Anatomía (partes) y Fisiología (función)

1.    Membrana Plasmática

Es una envoltura que rodea la célula, compuesta por proteínas y lípidos.

Función: Protege y delimita el contenido celular, regula la entrada y salida de materiales y transmite señales e información entre células.

Pared Celular: Es una estructura que rodea la “célula vegetal”.

Función: proteger la membrana plasmática de la célula vegetal.

2.    Núcleo

Es el centro de información de la célula.

Partes del Núcleo:

a)               Membrana nuclear: rodea el núcleo y tiene poros que permiten el intercambio de materia entre el núcleo y el citoplasma.

b)               Nucléolo: está formado por ARN (ácido ribonucleico), da origen a los componentes ribosómicos para la síntesis de proteínas. El nucléolo desaparece durante la división celular en la metafase pero vuelve a organizarse durante la telofase.

c)                  Nucleoplásma: es un líquido donde se encuentra la cromatina que son hebras muy finas de ADN (ácido desoxirribonucleico).

d)              Cromosomas: son estructuras nucleares capaces de autoduplicarse y que contienen los genes responsables de la transmisión de los caracteres hereditarios.  Durante la división celular, el núcleo sufre transformaciones donde la cromatina se compacta, se engrosa, se fragmenta y forma los cromosomas.

3.    Citoplasma

Es una solución acuosa cuyo componente fundamental es el agua con varios iones (partículas microscópicas con carga eléctrica) y sustancias orgánicas que la célula utiliza para realizar sus funciones. En esta solución se encuentran inmersos los organelos celulares.

Organelos celulares incluidos en el citoplasma:

a)    Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): Es un sistema de canales distribuidos en el citoplasma, están rodeando el núcleo y tiene adheridos a los ribosomas.

Función: Se encarga de la síntesis de proteína, comunica al núcleo con la membrana plasmática a través del citoplasma.

b)   Retículo Endoplasmático Liso (REL): Es un sistema de canales distribuidos en el citoplasma, se encuentra junto al RER pero no tiene adheridos a los ribosomas.  

Función: Se encarga de la producción lípidos, modificación y transporte de proteínas sintetizadas por el RER.

c)    Ribosomas: Son pequeños granulos redondeados que se encuentran en la superficie del retículo endoplasmático, y a veces libres en el citoplasma, también se encuentran dentro de las mitocondrias.  

Función: En los ribosomas se fabrican las proteínas, es decir, cuando el ARN mensajero (ARNm) trae la información del ADN del núcleo, el ribosoma lee el mensaje que trae el ARNm e indica que tipo de proteína debe sintetizar, actuando en combinación con el ARN de transferencia (ARNt). Todo este proceso se conoce como: síntesis de proteína.

            

d)   Aparato de Golgi: Son cúmulos de cavidades o sacos aplanados que se encuentran cerca del núcleo.

Función: incorporar las proteínas provenientes del RER, carbohidratos y lípidos para que intervengan en la formación de la membrana plasmática, también almacena sustancias producidas en el retículo endoplasmático, entre otros.

e)    Mitocondrias: Es una estructura compuesta por una membrana externa y una interna que presenta repliegues formando las crestas mitocondriales. Función: son conocidas como la central eléctrica de las células, ya que permiten la respiración celular para producir energía en forma de Adenosintrifosfato (ATP)

f)    Lisosomas: Son cuerpos ovalados o pequeñas bolsitas que existen en casi todas las células animales.

Función: Contienen enzimas digestivas que le permiten digerir sustancias a nivel celular, degradan materiales peligrosos absorbidos por la célula (constituyentes bacterianos) para luego liberarlos a través de la membrana celular. También se encargan de hacer desaparecer las células dañadas o muy viejas o muertas. Cuando los glóbulos blancos encuentran una bacteria o un elemento extraño lo engloban y “los lisosomas” vierten sobre ellos su contenido para destruirlos.

g)   Centriolos (centrosomas): Cada centriolo está constituido por un cilindro hueco, su pared está formada por nueve (9) grupos de túbulos dispuestos de 3 en 3.

Función: Son los encargados de formar el uso acromático durante la división celular sirviendo como polo de atracción para los cromosomas hacia las células hijas.

h)   Plastos o Plastidios: Son organelos de citoplasma de la célula vegetal. Función: Existen 2 tipos:

-          Plastos Pigmentados:

*Cromoplastos: dan color rojo y naranja. Ejm. Lo contienen el tomate y la naranja. 

*Cloroplastos: dan color verde. Ejm. Lo contienen las plantas.  Los cloroplastos son generadores de energía a través de la fotosíntesis.

-          Plastos incoloros:  

*Leucoplastos: Se localizan en las células no expuestas a la luz, tales como las raíces, tubérculos, semillas. Almacenan almidón, grasas o proteínas.

                

i)     Vacuolas: Son como burbujas que se encuentran en el citoplasma. Función: Algunas tienen funciones digestivas, otras regulan el contenido del agua y otras son gaseosas para ayudar al organismo a flotar en el agua. Las vacuolas abundan en las células vegetales y pueden ocupar hasta el 90% de la célula.

Aquí les dejo unos vídeos de YouTube que les pueden servir. Ustedes pueden buscar más.