Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-38

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C a p t a c ió n d e U e n e r g ía s o la r , la f o i o i í m t s r s 1 2 5
E s tu d io d e ca so o t r o v i s t a z o
¿Los dinosaurios murieron 
por falta de luz so lar?
Los paleontólogos (los c ien tíficos que estudian fósiles) han 
registrado la extinc ión de aproxim adam ente 70% d e las especies 
que habla en aquel tiem po por la desaparición d e sus fósiles 
al final d e l C retáceo. En yacim ientos d e todo e l m undo, los 
investigadores han v is to una capa delgada d e arcilla depositada 
face unos 6 S m illones de años, la cu a l tien e unas 30 veces más 
las concentraciones características d e un elem ento raro llamado 
W d lo , abundante e n a lgunos m eteoritos. La arcilla contiene 
om b lén hollín, co m o el que se habría asentado después de 
grandes incendios.
¿Un meteorito acabó con los dinosaurios? M uchos científicos 
piensan eso. Desde luego, en la penínsu la d e Yucatán hay pruebas 
claras del choque d e un enorm e m eteorito hace 65 m illones de 
años. Pero otros científicos creen q ue cam b ios clim áticos más 
graduales, provocados ta l v e z por erupciones vo lcán icas, crearon 
unas condiciones en las que ya no podían sobrevivir los reptiles
gigantescos. Los vo lcanes tam bién despidieron hollín y cen izas; 
además, se encuentra mucho m ás irid io e n e l m anto fund ido d e la 
T ierra q ue e n la superficie, asi q ue una actividad vo lcán ica intensa 
también explicarla la capa de irid io.
Cualquiera d e los dos escenarios reduciría notablem ente 
b cantidad d e luz so lar y tendría un efecto inm ediato en la 
producción de la fotosíntesis. H erb ívo ros grandes, com o el 
Triceratops, q ue necesitaban com er c ien to s d e k ilos d iarios de 
vegetación, habrían sufrido si d ism inuyó de m anera im portante el 
crecim iento vegeta l. Los depredadores, como e l tiranosaurio, que 
se alim entaban d e herbívoros, tam bién se habrían quedado sin 
com ida. En e l C retáceo, lo m ism o q ue hoy. Interrum p ir este vital 
lu jo d e energ ía sería una catástrofe.
C o n s id e ra e s to
Osefta un experim ento para poner a prueba los efectos e n la 
fotosíntesis s i g randes cantidades d e hollín obstacu lizaran el paso 
de la lu z so lar (com o el hollín q ue habría llenado la atm ósfera 
con el choque d e un m eteorito enorm e). ¿Q ué m edirías para 
determ inar las cantidades re lativas de fotos ín tes is en condiciones 
norm ales y con hollín?
1
Repaso del capítulo
Resum en de conceptos d ave
7.1 ¿ Q u é e s la fo to s ín te s is ?
l a fotosíntesis capta energ ía de la lu z so lar y la usa para convertir 
m oléculas inorgánicas d e d ióx ido d e ca rbono y agua en un a m olé­
cu la energética d e g lucosa y liberar oxigeno com o subproducto . En 
las p lantas, la fotosíntesis tien e lugar e n los clo roplastos y sigue dos 
fases principales: la fase lum inosa donde se realizan las reaedones 
lum inosas y la fase oscura o o c io d e C a lv in .
7 .2 R e a e d o n e s lu m in o s a s : ¿ c ó m o se c o n v ie r te 
la e n e rg ía lu m in o s a en en e rg ía q u ím ic a ?
la s reaedones lum inosas ocurren e n los tilacoides d e los c lo rop las­
tos. La lu z exd la electrones d e las m oléculas d e los cloroplastos 
situadas e n los fotosistemas I I y I. Ix » electrones energizados saltan 
a un a m olécula aceptora p rim aria q ue los traslada a una cadena de 
transporte contigua, l a energía q ue se libera con fo rm e los electro­
nes avanzan por la E C T I I se usa para bom bear iones d e h id rógeno 
al e sp ad o tilaco idal y crear u n grad iente de I I 4 a través d e la m em ­
brana tilacoidal. Los ion es de h id rógeno bajan p o r e l grad iente de 
concen tradón a lo largo d e canales de A T P sintasa e im pu lsan la 
síntesis d e A T P . Po r cada dos electrones q ue cruzan la E T C I, 
se form a un a m o lécu la d e l portado r d e energ ía N A D P H a partir 
de N A D P * y H * . Los e lectrones perdidos e n e l fotosistema I I son 
reem plazados p o r los electrones liberados al rom perse los enlaces 
de la m olécula d e agua, lo cual tam b ién produce H * y O ,.
7 .3 C id o d e C a lv in : ¿ c ó m o se a lm a c e n a la energ ía 
q u ím ic a en m o lé cu la s d e g lu c o sa ?
E l c ic lo d e C a lv in , q u e ocutTe e n e l estrom a d e los cloroplastos, 
ap ro ve d ia la energ ía d e l A T P y e l N A D P H p to d u d d a d u ran te las 
reaedones lum inosas para im p u lsa r la síntesis d e G 3 P ; dos m olé­
cu las d e G 3 P se co m b in an p a ra fo rm ar g lucosa. E l c id o d e C a lv in 
tiene tres etapas p rin ripa les: ( I ) f i ja c ió n d e l c a rb o n o : el d ió x id o
d e ca rbono se co m b in a con ribu losa b ifosfato (R u B P ) para for­
m ar ác id o fosfog licérico (P C A ) . (2 ) S ín te s is d e G 3 P : la m o lécu la 
d e P C A se convie rte e n g licera ldeh ído 3 fo sfa to (C 3 P ) con energía 
d e l A T P y N A D P H . (3 ) R eg en erac ió n d e l R u B P : c o n c in co m o­
léculas d e C 3 P s e regeneran tres m o lécu las R u B P , u san d o energía 
d e l A T P . l in a m o lécu la d e C 3 P sa le d e l d c lo . El C 3 P puede usarse 
para s in te tiza r g lucosa y otras m o lécu las d e carbohidratos.
B io F l ix Ph o to syn th es is (d isp o n ib le en ing lés)
7 .4 ¿ P o r q u é a lg u n a s p la n ta s u tiliz a n o tr a s v ía s 
p a r a f ija r e l c a rb o n o ?
l a enz im a rubisco, q ue cataliza la reaedón en tre R u B P y C O ,, tam ­
b ién p uede catalizar un a reaedón , llam ada fo torresp iradón, entre 
R u B P y O , . E n co n d iao n e s cálidas y secas, los estomas d e las hojas 
se cierran, las concentradones d e C O , bajan y aum entan las de O ,, 
lo q ue p roduce un a costosa fo torresp iradón q ue im p id e la fijadó n 
del carbono. I j s p lantas C , y C A M reducen al m ín im o la fotorres­
p irad ó n . En las células d e l m esó filo d e plantas C 4, e l C O , se com ­
b in a con á r id o fosfoeno lp irúvico ( P E P ) para form ar un a m olécula 
d e oxaloacetato d e cuatro carbonos, la cual se convierte e n m alato 
y pasa a la va in a perivascu lar contigua. A h í, el m ala to se degrada y 
libera C O ,. E s to crea un a concen tradón e levada de C O , e n la va ina 
perivascular. A co n tin uad ó n , e l C O , se fija usando e l r id o d e C a l­
v in . Las células del m esó filo d e las plantas C A M abren los estomas 
d e noche y generan m alato usan d o e l C O , que en tra p o r d ifusión 
en la hoja. E l m esó filo a lm acena e l m alato co m o ác id o m á lico en 
las vacuolas centrales de las células. D urante e l d ía , cu an d o los es­
tom as están cerrados, las célu las d e l m esó filo degradan e l m alato y 
liberan C O , para el a d o de C a lv in .
Térm inos clave
axepto r p r im a r io
d e e lectrones, I I 7 
A T P sintasa. 119 
ca d e n a d e tran sp o rte 
d e e le c tro n e s (E T C ), 117
ca ro len o id es , 1 1 6 
ce n tro d e reacc ió n , 1 1 7 
d d o d e C a lv in . 114 
d o r o f i la a, 1 1 6 
d o ro p la s to , 113
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1 2 6 La vida de la célula
cu tícu la , 113 
e p id e rm is . 113 
espectro
e lectrom ag nético , 1 1 6 
estom a. 113 
e s t ro m a 113
fija c ió n d e l c a rb o n o , 120 
fo tón . 1 1 6 
fo tón-esp iración , 12 2 
fo tos ín tes is . 113 
fo tos istem a. 117 
m e sú filo , 113
m o lé cu la s d e los 
p igm entos. 1 1 6 
p ig m e n to accesorio , 1 1 6 
p la n ta C v 122 
p la n ta C 4, 122 
q u i m i ósm osis . 117 
reacc iones lum ino sas , 
ru b isco , 12 0 
ru ta C y 12 0
ru ta C * 123 
t iia co id e , 113 
v a in a p erívascu la r, 113
114
Razonam iento de conceptos 
L len a lo s e sp ac io s
1 . l a s hojas de las p lantas t ien e n porosllam ados 
p o r los que la p lan ta lib era _______________ y
2 .
3.
l a c lo ro fila capta long itudes de onda correspond ientes a
tres co lores: . ________________ y .
¿ Q u é co lo r refleja la c lo ro f i la ? _______________. Ix m p igm entos
accesorios que re fle jan e l a m a r illo y an aran jado se llam an
E n la p rim era fase d e la fotosíntesis, cap tan la lu z p igm entos 
agrupados e n _______________ y se cana liza al centro d e reac­
c ió n , un a región q ue co n tien e m o lé c u la s espe­
ciales y ______________ . U n e lectrón energ izado p o r la lu z pasa
p o r un a serie d e m o lécu las l la m a d a s _________ . La energía
liberada e n la transferencia se usa para crear u n grad iente d e
_______________. F J p roceso q ue se v a le d e este grad iente para
generar A T P se l la m a _______________ .
z im a q u e ca ta liza la cap tac ión de ca rb o n o es . J
q ue n o es selectiva y q ue se en laz a tan to a l C 0 2 co m o al
5 . L len a los espacios e n b lan co con 'p la n ta s C , ’ , 'p la n ta s C A M '
o 'a m b a s ': V ive n e n m ed ios cá lidos y s e c o s : ;
cap tan ca rb o n o e n la ru ta C 4: ______________ ; cap tan ca rbono y
el c ic lo d e C a lv in ocu rre e n células d ife ren tes :_______________:
c ap tan ca rb o n o y e l c ic lo de C a lv in ocu rre e n las m ism as 
células d e l m esó filo .
l a s reaedones lu m in o sas p rod ucen las m o lécu las p o rta ­
doras d e e n e rg ía ________________y _______________ , q u e a con-
tín u ac ió n se usan e n el d d o _______________ . E n la f i ja d ó n
d e l ca rb o n o se co m b in a e l d ió x id o d e ca rb o n o co n el
azúcar d e d n c o c a rb o n o s _______________. D o s m o lécu las de
________________se co m b in an para p ro d u d r el azúcar d e seis
ca rb o n o s _______________ .
. E n c lim as secos y cá lidos, estos poros se de-
rran para e v i t a r _______________. l a fotos ín tes is se realiza en
organelos llam ado s . q ue se concentran dentro
d e _______________ e n la m ayo ría d e las ho jas . En p lantas que
s iguen la ru ta Q , estos organelos se encuen tran tam b ién e n 1.
P re g u n ta s d e rep aso
1. Escribe la ecuación genera l d e la fotosíntesis. ¿L a ecuación 
general d ifie re en tre p lantas C , y C 4?
2. Traza u n d iagram a s im p le d e u n d o ro p la s to y a n o ta los 
nom bres de sus partes. Explica concre tam en te cuál es la rela­
c ió n en tre la estructura y la fu n d ó n d e l dorop lasto .
Resum e las reaedones lum inosas y e l d c lo d e C a lv in . ¿En 
q ué parte del d o ro p la s to ocurre ca d a cual?
E n la f i ja d ó n del carbono, ¿cuáles son las d iferencias en tre 
p lan tas C * C 4 y C A M ? ¿ E n q u é co n d id o n e s fu n c io n a m ejor 
cada m ecan ism o d e f i ja d ó n del carbono?
absorbe 5. H a z u n d iag ram a del f lu jo d e energ ía e n los d oro p las tos , de 
la lu z so la r a l A T P .
3.
4.
A p licación de conceptos
3.
E l ox igeno p rod uc id o co m o su bp ro du cto de la fotosíntesis
se d e riva d e ________________y los ca rb o n os usados para hacer
g lucosa v ien en d e l_______________. La captación d e ca rb o n o se
_____________. E n la m ayo r p an e d e las plantas, la en- 4.
Supongam os q ue se realiza u n experim ento e n e l q ue la 
p L in ta I re d b e d ió x id o d e ca rb o n o n o rm a l pero con agua 
q ue con tiene á to m o s de ox ígeno rad iactivos. L a p lan ta I I re­
c ib e agua no rm a l y d ió x id o d e ca rbono q ue co n tien e á to ­
m o s d e ox ígeno rad iactivo . Se d e ja q ue las p lantas realicen 
la fotosíntesis y se ve rifica la rad iactiv idad d e l gas oxígeno 
y los carboh id ratos p roducidos. ¿Q u é p lan ta esperarías que 
p rodu jera carboh id ratos rad iactivos y cuál esperarías q u e li­
berara oxígeno rad iactivo ? ¿P o rq u é ?
Verificas constantem ente la p rod ucc ió n d e oxígeno fotosin- 
té t ico e n la ho ja d e u n a p lan ta ilu m in ad a por lu z b lanca . Ex­
p lica có m o cam b iaría la p roducción d e ox ígeno ( y p o r q u é ) 
s i pusieras filtros d e lan te d e la fílen te d e luz, d e m o d o q u e se 
proyectara sobre la ho ja luz ( a ) roja, ( b ) azu l y (c ) verde. 
P o r l o q ue ap rend iste d e l p H e n el cap itu lo 2, s i tuvieras que 
m e d ir el p H e n el espacio q ue rodea a la m em brana tilacoi- 
d a l d e un a p lan ta fo tos in tetizadora activa , ¿esperarías que 
fuera á r id o , b ás ico o neu tro ? Explica tu respuesta.
T e co n vo can a la C o m is ió n d e M e d io s y Recursos d e la C á ­
m ara d e D ip u ta d o s para q u e exp liq ues s i el D epa rtam en to 
d e A g ricu ltu ra d e Estados U n id o s debe seguir f in a n c ia n d o 
las investigaciones d e la fo tos ín tes is . ¿C ó m o justifica rías el 
gasto d e ap lica r m ás in g en ie ría genética p a ra m o d ifica r la 
e n z im a rubisco , hace rla se le ctiva a l C O , y ev ita r q u e reac­
c io n e co n e l O j ? D escrib e los b en e fic io s potencia les d e esta 
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