Biología_3er _curso_Plan_Específico_2_de_setiembre

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BIOLOGÍA 
 
CURSO: Tercero 
CAPACIDAD: Analiza el metabolismo celular con la participación de los organelos transductores 
de energía. 
TEMA: Captura de energía: Fotosíntesis y quimiosíntesis. 
INDICADORES: 
➢ Establece la diferencia entre fotosíntesis y quimiosíntesis. 
➢ Interpreta la relación entre la fotosíntesis y el cloroplasto. 
➢ Describe el proceso de la fotosíntesis y sus fases. 
➢ Explica las principales reacciones del proceso fotosintético. 
➢ Menciona la importancia biológica de la fotosíntesis. 
Observación: Queda a criterio del docente agregar más indicadores y/o aumentar puntaje (1 
punto por indicador). 
DESARROLLO DE LA ESTRATEGIA METODOLÓGICA 
 
I- Recordamos las diferencias entre anabolismo y catabolismo, así como la estructura 
de un cloroplasto. 
II- Leemos la información, observamos el video de apoyo y elaboramos un mapa 
conceptual u otra forma de resumen de lo leído. 
 
Captura de energía. Fotosíntesis y quimiosíntesis 
 
Si observamos a los seres vivos del entorno, veremos que los animales se desplazan en busca 
de alimentos y otras necesidades, pero otros, como las plantas, permanecen más bien inmóviles 
o no cambian por sí solas, hasta dan la apariencia de que no se alimentan. Sin embargo, absorben 
agua y minerales del suelo y son dependientes de la luz solar. Y es que las plantas verdes, 
también, se alimentan, pero por un proceso distinto al de los animales, llamado fotosíntesis. De 
acuerdo con la forma de obtener alimento, lo que de manera efectiva significa energía para 
desarrollar los procesos vitales, los seres vivos se clasifican en autótrofos y heterótrofos. Las 
plantas y las algas verdes son seres autótrofos porque tienen la capacidad de elaborar su propio 
alimento, mientras que los animales son seres heterótrofos porque no elaboran su alimento, sino 
que se alimentan de las sustancias orgánicas elaboradas por otros seres vivos. Los organismos 
autótrofos producen su propia materia orgánica por fotosíntesis o por quimiosíntesis. 
 
 
La fotosíntesis es el proceso metabólico mediante el cual los organismos provistos de clorofila 
son capaces de absorber la energía luminosa del sol y transformar la materia inorgánica en 
materia orgánica. Los organismos capaces de realizar fotosíntesis, como las plantas verdes y las 
algas son llamados seres fotosintéticos. La fotosíntesis es un proceso anabólico, pues convierte 
sustancias simples en otras más complejas, materia inorgánica, como dióxido de carbono y agua, 
en materia orgánica (glucosa), con producción de oxígeno y almacenamiento de energía. 
 
La fotosíntesis ocurre en los orgánulos celulares llamados cloroplastos, un tipo de plastos o 
plastidios. Recordemos que los cloroplastos son orgánulos de doble membrana, con una cavidad 
interna llamada estroma, en el que los tilacoides están suspendidos de la membrana interna. Los 
sacos tilacoidales apilados unos sobre otros constituyen los grana o el granum. Entonces, 
destacan la doble membrana, el espacio intermembranoso, los tilacoides, el estroma, además, de 
su material genético (ADN) y ribosomas propios. La clorofila, los carotenoides y otros pigmentos 
fotosintéticos se localizan en el interior de los tilacoides. Una parte de la fotosíntesis ocurre en los 
tilacoides y la otra parte, en el estroma. 
 
La clorofila es el pigmento fotosintético más abundante en los organismos autótrofos y tiene la 
capacidad de absorber la energía luminosa del sol para convertirla en energía química que se 
almacena en los enlaces químicos de las moléculas sintetizadas. El color verde de las plantas se 
debe a la clorofila, presente en los cloroplastos. Los cloroplastos son, especialmente, abundantes 
en las partes verdes de una planta y, por lo tanto, las hojas son los órganos vegetales por 
excelencia para la fotosíntesis. 
 
Fig. 1. Localización y estructura de los cloroplastos. Los cloroplastos son los plastos más abundantes en los 
tejidos vegetales, especialmente, en el mesófilo de las hojas verdes. 
 
Fuentes: 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3c/Leaf_Tissue_Structure_es.svg/1024px-Leaf_Tissue_Structure_es.svg.png y 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/39/Cloroplasto.svg/648px-Cloroplasto.svg.png. 
 
 
 
 
Para comprender la relación entre la fotosíntesis, la clorofila y la absorción de la energía luminosa, 
es necesario conocer la composición del espectro electromagnético. El espectro 
electromagnético es la distribución energética del conjunto de ondas electromagnéticas y la luz 
visible o luz blanca representa una parte de ese espectro. 
En el espectro electromagnético, se asume que la luz viaja en forma de ondas. La longitud de 
onda (λ) es la distancia entre la cresta de una onda y la de la siguiente. Por otro lado, la luz está 
compuesta de pequeñas partículas o paquetes de energía, llamados fotones. Si una molécula 
absorbe un fotón de energía luminosa, uno de sus electrones queda energizado y puede ser 
absorbido por una molécula aceptora de electrones, con lo que la misma queda en estado 
reducido, hecho que ocurre en la fotosíntesis. 
 
En condiciones naturales, el sol proporciona la energía luminosa para iniciar el proceso de 
fotosíntesis. Las plantas utilizan una parte específica del espectro solar (luz) para la fotosíntesis, 
lo que se conoce como radiación fotosintéticamente activa (RFA). La RFA es la región del 
espectro electromagnético de la radiación solar, entre 400 y 700 nanómetros (nm). 
 
Fig. 2. Espectro electromagnético. Las longitudes de onda se expresan en metros (m) y más frecuentemente, en 
nanómetros (nm). Las longitudes de onda de la luz blanca o luz visible se encuentran entre los 400 y 700 nm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/10/Espectro_Electromagn%C3%A9tico.JPG. 
 
Las reacciones de la fotosíntesis ocurren en dos fases: la fase luminosa, dependiente de la luz 
y la fase oscura, de fijación de carbono, independiente de la luz. Por su lado, la fase luminosa se 
organiza en fotosistemas (I y II). La fase luminosa de la fotosíntesis ocurre en los tilacoides del 
cloroplasto, a expensas de la energía luminosa del sol y en ella se produce la fotólisis o 
descomposición del agua por acción de la luz, la formación de oxígeno molecular (O2), de 
adenosin trifosfato (ATP) y de nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido (NADPH). En 
esta fase, la energía radiante de la luz solar efectúa la fosforilación del adenosín difosfato (ADP), 
con lo que se produce ATP (ADP + Pi → ATP), a su vez, la NADP+ se reduce a NADPH (gana H+ 
y e-) y la energía capturada queda, temporalmente, almacenada en el ATP y la NADPH. 
 
 
 
Ondas electromagéticas Cresta 
Luz 
visible Infrarrojos 
Rayos gamma 
Frecuencia 
Espectro 
visible 
Longitud de onda ( λ) Menor a 500 nm Mayor a 700 nm 
Metros (m) 
Frecuencia de las ondas (f) f aumenta cuando disminuye λ 
 
 
Fase luminosa de la fotosíntesis: ecuación resumida 
12 H2O + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi 6 O2 + 12 NADHP + 18 ATP 
En la fase luminosa están involucradas dos tipos de unidades fotosintéticas, los fotosistemas I y 
II, que son complejos de clorofila a y b, otros pigmentos, enzimas y otras proteínas, en los que se 
producen una serie de reacciones, incluida la trasferencia de electrones. 
 
Como podemos ver en la Fig. 3, el centro de reacción del fotosistema I (FSI) consiste en un par 
de moléculas de clorofila a con un pico de absorción en 700 nm (P700). Por su lado, el centro de 
reacción del fotosistema II (FSII) está formado por un par de moléculas de clorofila a con un pico 
de absorción en 680 nm (P680). La energía que llega a P700 o P680 hace que un electrón se 
eleve a un nivel de alta energía y ese electrón energizado, luego, es transferido a otras moléculas 
a lo largo de una cadena de transporte de electronesque, finalmente, es donado a un aceptor 
electrónico, NADP+, que se reduce a NADPH (NADP+ + H+ + e- → NADPH) y se libera en el 
estroma para luego alimentar de equivalentes de reducción a la fase oscura. 
 
Tanto, el FSI como el FSII se activan cuando absorben un fotón de energía luminosa, lo que 
provoca el movimiento del electrón, que pasa por un proceso de donación y que a su vez es 
reemplazado cuando la fotólisis del agua descompone a la molécula en sus componentes (H2O 
→ ½O2 + H+ + 2e-). Por lo tanto, el agua es la fuente de los electrones que viajan por la cadena 
de transporte de electrones y que conectan al FSI y FSII. Parte de la energía liberada en la fotólisis 
es utilizada para bombear protones (H+) desde el estroma al lumen tilacoidal y esto genera un 
gradiente de protones, que deriva en la producción de ATP mediante la fosforilación del ADP, 
proceso conocido como quimiósmosis, en el que participa la ATP sintasa. Con todo esto, los 
productos de la fase luminosa son el oxígeno molecular (O2) y la energía convertida en ATP y 
NADPH. 
 
Fig. 3. Estructura molecular de los fotosistemas I (PSI o FSI) y II (PSII o FSII). Nótese que P700 es parte del 
FSI y P680 es del FSII. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/49/Thylakoid_membrane_3.svg/800px-
Thylakoid_membrane_3.svg.png. 
 
Luz 
Clorofil
a 
ATPasa 
Lumen del 
tilacoide 
Estroma del cloroplasto 
Ferredoxina-NADP reductasa 
Citocromo 
Platoquinona 
Plastocianina 
ATP sintasa 
Ferredoxina 
Fotólisis del agua 
Membrana 
tilacoidal 
 
 
Cuando la NADP+ acepta dos electrones y un protón queda reducido a NADPH. Así, esta 
coenzima contiene los equivalentes de reducción (H+), es un transportador de hidrógeno y tiene 
la capacidad de proporcionar electrones (e-) de alta energía para impulsar las reacciones 
anabólicas que se producirán en la fase oscura y que, naturalmente, demandan mayor gasto 
energético. Esto significa, que el ATP y NADPH producidos en la fase luminosa aportan la energía 
que será utilizada y almacenada durante la fijación del carbono. 
 
Fig. 4. Esquema de la fotosíntesis en el cloroplasto. La fase luminosa ocurre en los tilacoides del cloroplasto con 
intervención de la luz; la fase oscura, ocurre en el estroma del cloroplasto y no requiere de la luz. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9b/Esquema_fotos%C3%ADntesis_.png/800px-
Esquema_fotos%C3%ADntesis_.png. 
 
La fase oscura de la fotosíntesis se lleva a cabo en el estroma del cloroplasto, sin necesidad de 
la luz solar y en ella ocurren las reacciones de fijación del carbono, que involucra la utilización de 
dióxido de carbono (CO2) y la síntesis de la glucosa (C6H12O6) mediante el ciclo de Calvin, que 
es la vía anabólica propiamente dicha de la fotosíntesis. En esta fase se utilizan el ATP y NADHP 
formados en la fase luminosa de la fotosíntesis. Como se muestra en la Fig. 5, el ciclo de Calvin 
presenta 13 reacciones químicas que corresponden a tres fases: de absorción del CO2, de 
reducción del CO2 y de regeneración de la ribulosa bis-fosfato (RuBP). 
 
Fase oscura de la fotosíntesis: ecuación resumida 
12 NADHP + 18 ATP + 6 CO2 → C6H12O6 + 2 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + 6 H2O 
 
En resumen, la fotosíntesis es un proceso anabólico y, por lo tanto, involucra reacciones de 
síntesis de moléculas orgánicas, es un proceso endergónico, con almacenamiento de la energía 
en los enlaces químicos de las sustancias sintetizadas. 
 
 
 
 
Fase 
luminosa 
Fase 
oscura 
 
 
 
 
 
Fig. 5. Ciclo de Calvin. Lo importante aquí no es 
conocer cada uno de los compuestos que 
participan en las 13 reacciones, sino reconocer las 
tres fases del ciclo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ac/Calvin-cycle4-sl.svg/500px-
Calvin-cycle4-sl.svg.png. 
 
En las reacciones fotosintéticas ocurren procesos de óxido-reducción (reacciones redox), donde 
los sustratos experimentan el proceso reducción y los productos formados quedan reducidos. La 
energía luminosa es captada por la clorofila y luego convertida y almacenada en forma de energía 
química en los enlaces químicos de los hidratos de carbono, principalmente, glucosa. La 
fotosíntesis implica la síntesis de glucosa (C6H12O6) y la producción de oxígeno molecular (O2), 
como productos finales a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Su resultado es la 
formación de ATP a partir de ADP y Pi y el almacenamiento de la energía en los enlaces químicos 
de la glucosa. 
 
Ecuación resumida de la fotosíntesis 
12 H2O + 6 CO2 → C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 
 
La importancia biológica de fotosíntesis radica en el hecho de que es el proceso metabólico que 
permite la síntesis de alimento, como la glucosa, que a su vez da lugar a la síntesis de 
aminoácidos, vitaminas, ácidos grasos, clorofila y carotenoides, de los componentes lipídicos de 
sus membranas y la reducción de nitritos. Por su lado, el cloroplasto posee un importante papel 
en la producción de sustancias de defensa contra patógenos. Este orgánulo fotosintético posee 
su propio genoma circular (ADN) y se plantea que, al igual que las mitocondrias, se originaron de 
un proceso de simbiosis entre un huésped y una bacteria fotosintética ancestral (teoría 
endosimbiótica). También, gracias a la fotosíntesis hay producción de oxígeno atmosférico y 
captura de dióxido de carbono, lo que depura el aire. 
 
 
 
Absorci
ón del 
CO2 
Reducci
ón del 
Regenec
ión de la 
1,3-
difosfoglicerato 
Fosfato 
inorgánico 
3-
fosfogliceraldehí
Ribulosa-1,5-
difosfato Dióxido de 
 
 
Sin embargo, la fotosíntesis no es la única forma de producción de energía y nutrientes de los 
organismos autótrofos. Las plantas y las algas fotoautótrofas sintetizan su alimento por 
fotosíntesis, pero otros organismos, como ciertas bacterias púrpura no azufradas son 
fotoheterótrofas, capaces de utilizar la energía luminosa, pero que no realizan la fijación del 
carbono. Por último, algunas bacterias son quimioautótrofas y se nutren por quimiosíntesis. La 
quimiosíntesis es un proceso en el que el organismo obtiene la energía a partir de la oxidación 
de moléculas inorgánicas reducidas como el sulfuro de hidrógeno (H2S), nitrito (NO2-) o amoniaco 
(NH3). Parte de la energía es capturada subsecuentemente para la fijación del carbono. 
 
III. Demuestra la comprensión del tema completando las siguientes actividades. 
1. Escribe el concepto de: 
❖ Fotosíntesis......……………….…………………….……………..….……………… 
……………………………………………..………………………………….………… 
❖ Clorofila……………………….……………………………………………………..… 
…………………………………………………………………………………………… 
❖ Quimiosíntesis……………………………………...………………………………… 
2. Cita los procesos biológicos que utilizan los seres autótrofos para obtener su propia 
materia orgánica. 
A. ……………………………………………. B……………………………………….….. 
3. Dibujamos un cloroplasto, señalamos sus componentes. 
4. ¿En qué componente se encuentra la clorofila? 
 
5. Escribe (L) u (O) según las características correspondientes a la fase luminosa u oscura de 
la fotosíntesis. 
( ) a. Esta fase es dependiente de la luz solar. 
( ) b. En esta fase se produce la fijación del carbono (ciclo de Calvin). 
( ) c. Esta fase ocurre sin necesidad de la luz solar. 
( ) d. Esta fase comprende a los fotosistemas I y II. 
( ) e. Esta fase ocurre en los tilacoides del cloroplasto. 
( ) f. En esta fase, la clorofila absorbe la energía luminosa. 
( ) g. En esta fase se produce la fotólisis del agua. 
( ) h. Los productos de esta fase son H2O, O2, ATP y NADHP. 
( ) i. Esta fase ocurre en el estroma y utiliza el CO2. 
( ) j. El producto principal de esta fase es la formación de glucosa (C6H12O6). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Escribe (FSI) o (FSII), según sea una característica del fotosistema I (PSI) o II (PSII). 
( ) b. Está relacionado con la clorofila P700. 
() c. Está relacionado con la clorofila P680. 
( ) e. Está implicado en la fotólisis o descomposición del agua por la luz solar. 
( ) f. En esta fase, la clorofila absorbe la energía luminosa. 
( ) g. Libera los protones (H+) hacia el interior o lumen del tilacoide. 
( ) h. Transfiere los electrones energizados a la NADPH. 
( ) i. Está directamente relacionado con la síntesis de ATP y NADHP. 
7. Aplica lo aprendido a una situación nueva. 
1. Grafica el desarrollo de la fotosíntesis en el cloroplasto, haciendo notar la fase luminosa y 
la fase oscura. Escribe las ecuaciones generales o resumidas correspondientes. Explica lo 
que ocurriría (o lo que dejaría de ocurrir) en estas regiones del cloroplasto si la planta fuera 
expuesta a la oscuridad por un mes o más tiempo. 
2. Explica lo que suponemos ocurre en el ambiente respecto a la producción de O2, el 
consumo de CO2 y la producción de alimentos, cada vez que se corta un árbol. 
Fundamenta tu respuesta. 
 
7. Responde con (F) o (V), según la expresión sea falsa o verdadera. Justifica las 
respuestas falsas. 
( ) a. El pigmento fotosintético se llama clorofila. 
………………………………………………………………………………………… 
( ) b. La fotosíntesis es un proceso catabólico. 
………………………………………………………………………………………… 
( ) c. La clorofila absorbe el espectro electromagnético de 200 a 400 nm. 
………………………………………………………………………………………… 
( ) d. La fosforilación del ADP y la consiguiente formación de ATP ocurre en la fase oscura 
de la fotosíntesis. 
………………………………………………………………………………………… 
( ) e. La quimiosíntesis es un proceso metabólico que ocurre como parte de la 
fotosíntesis.………………………………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
BIBLIOGRAFÍA 
Solomon, E. P.; Berg, L. R.; Martin, D. W. 2013. Biología. 9ª. ed. México, MX: Mc Graw Hill 
Interamericana. 1263 p. 
Fernández De Casco, B. 2019. Biología 3º Curso. Asunción, PY: El Lector. 250 p. 
RECURSOS DE LA WEB 
Para reforzar lo estudiado sobre metabolismo, acceder al siguiente link: 
https://www.youtube.com/watch?v=jQchvJoOAFo 
https://www.lifeder.com/cloroplastos/ 
Para profundizar lo aprendido acceder al siguiente link: 
https://www.youtube.com/watch?v=2wD1LmxO_4w 
 
✓ Docente responsable del contenido: Lourdes Celia María Sotelo – CRE Encarnación. 
✓ Docente responsable de la edición (revisión corrección y ampliación): Cecilia 
Rodríguez Baroffi (FACEN – UNA). 
✓ Docente responsable de la evaluación: Prof. Lic. Evaluadora Educacional 
Elvira Isabel Gómez Esteche. Catedrática Colegio Técnico “Prof. Luciano Bordón - 
Santa Rosa - Misiones. 
✓ Docente Responsable de la revisión gramatical: Prof. Abg. María Elena Cardozo 
Acosta – BECAL – Colombia 01 
✓ Coordinación General: Lic. María Cristina Carmona Rojas. Becal – Colombia 01 
 
https://www.lifeder.com/cloroplastos/
https://www.youtube.com/watch?v=2wD1LmxO_4w