Metabolismo: fotosintesis y respiracion celular

Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia
Escuela de Biología
Curso: Biología General I

Metabolismo: Fotosíntesis y respiración celular
Informe de practica no. 6.

INTRODUCCION
El metabolismo es el “conjunto de reacciones bioquímicas que sufren todos los organismos en las células con el objetivo de obtener e intercambiar materia y energía con el medio ambiente” (Campbell y Reece, 2001, p. 56). Este proceso tiene una extensa variedad de compuestos en la cual la fotosíntesis es el principal precursor de las cadenas carbonadas iniciales.
La fotosíntesis es el proceso bioquímico mas importante de la Biosfera, produce sustancias organicas a partir de moléculas inorganicas. El presente trabajo tiene como objetivo presentar la utilización de dióxido de carbono en un proceso fotosintético llevado a cabo en la planta fotoautótrofa, se efectuara un analisis produciendo un experimento sencillo con plantas de Egeria y reacciones de esta a partir de diferentes reactivos. Luego se experimentara una separación de pigmentos por medio de un método de separación de componentes llamado cromatografía en papel. Al finalizar se observara la utilización de glucosa por células de levadura mediante la respiración celular teniendo como resultado producción de CO2, tomando en cuenta que un mejor resultadodepende de la cantidad de levadura y el tiempo.

OBJETIVOS
1. Comprobar la utilización del dióxido de carbono durante la fotosíntesis en plantas de Egeria, a través de un experimento sencillo.
2. Observar, en tubos de ensayo, la producción de oxigeno durante la fotosíntesis en plantas de Egeria, a través del conteo de burbujas de dicho gas, liberadas de las hojas.
3. Separar diferentes pigmentos contenidos en las hojas de varias especies vegetales por medio de cromatografía en papel.
4. Comprobar la producción de dióxido de carbono a partir del proceso de respiración celular en levaduras, mediante un experimento sencillo.
 
METODOLOGIA
MATERIALES
• Estufas
• Termómetros
• Pinzas de disección
• Tubos de ensayo con tapa de rosca
• Gradillas
• Vasos de precipitar de 250 y 500 ml
• Probetas de 10,100,250 y 500 ml
• Varillas agitadoras, de vidrio
• Morteros con pistilo
• Frascos de vidrio de 500ml con tapa
• Papel filtro en tiras
• Papel absorbente
• Rejilla de asbesto
• Tijeras
• Pajillas de plastico
• Masking tape
• Tubos de vidrio(capilares) sin heparina
• Regla graduada
• Espatula
• Cuchara medidora
• Mecheros
• Agua
• Destilada
• Azul de bromotimol en alcohol al 1%
• Acetona
• Solución de HCL 0.01N en gotero
• Solución de NaOH 0.01 N en gotero
• Arena de río limpia
• Hojas de hierba de pollo
• Hojas de capa de rey
• Hojas de crotón largo
•Hojas de yerbabuena
• Ramas de Egeria
• Azúcar
• Levadura seca
• Globos

PRIMERA PARTE
Proceso fotosintético
• Se enumeró de 1 a 4 los tubos de ensayo con tapadera de rosca, utilizando un papel adhesivo y marcador, después se llenaron hasta la mitad de agua destilada, agregandoles 2 gotas de ph, azul bromotimol, a cada tubo de ensayo.
Si el agua de los tubos no es neutra (color verde) se le agrega acido (HCL 0.01 N) o base (NaOH 0.01N) para obtener una coloración verde. Luego se burbujeó con una pajilla en los tubos 1 y 2 durante 2 minutos, se observaron y anotaron los cambios.
Por consiguiente se coloco una rama de Egeria en los tubos 1 y 3, realizado este procedimiento se taparon los tubos y se pusieron bajo la luz solar. En donde fueron anotados y observados los cambios entre los tubos 1 y 3 y 2 y 4 los cuales eran los tubos control.
Separación de pigmentos fotosintéticos
• Se colocó hojas de hierba de pollo, crotón largo, capa de rey y hierbabuena en morteros separados, luego se agrego un poco de arena limpia y se trituro utilizando un pistilo, se le agrego 10 ml de acetona a cada mortero.
En el extremo de una tira de papel filtro, se colocó una gota de extracto de cada tipo de hoja con una micropipeta (con capilares). Luego se colocó el papel filtro con los extractos en un frasco con 3 ml de acetona, dejando correr el solvente hasta un centímetro del bordesuperior de la tira de papel filtro. Se compararon los resultados obtenidos con los diferentes tipos de hojas utilizadas e identificamos los pigmentos que se presentaban en cada uno según el color obtenido.
SEGUNDA PARTE:
Respiración de CO2 durante la respiración celular
• Ser vertió 100 ml de H2O en un beaker de 250 ml, luego se coloco en una estufa y se calentó hasta 40 grados, a las 40 grados se le agregó 2 gramos de azúcar, se mesclo hasta disolverlo.
En un tubo de rosca se colocó 1 gramo de levadura seca y se agregó 25 ml de la solución de azúcar, colocando un globo sobre la abertura del tubo de ensayo a medida que ocurra la respiración celular por consiguiente el globo se empezó a llenar de dióxido de carbono y se infló.
Con la regla graduada se midió el volumen inicial del cultivo de levadura y se observo cada minuto durante 15 minutos. Se anotaron los resultados y discutimos los cambios durante el experimento y después de este.
RESULTADOS
PRIMERA PARTE: FOTOSÍNTESIS

Tabla No. 1: Proceso Fotosintético
Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4
Coloración inicial (Agua + azul de bromotimol) azul / verde azul / verde azul / verde azul / verde


Coloración al agregar CO2 (solamente tubos 1 y 2) amarillo amarillo azul azul


Observación Inicial al colocar experimento amarillo amarillo azul azul


15minutos no hay cambio de coloración no hay cambio de coloración no hay cambio de coloración no hay cambio de coloración

30 minutos ligera coloración verde ligera coloración verde no hay cambio de coloración no hay cambio de coloración

45 minutos aumento el color verde ligera coloración verde solo se observa el color azul solo se observa el color azul

60 minutos coloración verde ligera coloración verde no se observaron cambios no se observaron cambios
Fuente: Datos Experimentales

En la coloración inicial al agregarle azul de bromotimol se observo una coloración azul, lo que significa que es basica; luego se le agrego unas gotas de HCl y cambio la coloración de azul a verde lo cual significa que la solución es neutra. Al agregarle CO2 a los Tubos 1 y 2 se observo una coloración amarillo lo que significa que es una solución acida. Cuando se introdujo la rama de Egeria y exponerlos en la luz solar se empezo a realizar el proceso de la fotosintesis cosumiendo el CO2 que se encontraba en los Tubos en los que se coloca le rama de Egaria.

 
Tabla No. 2: Separación de Pigmentos Fotosintéticos. (Cromatografía)
Hojas Coloración Acetona + Arena Papel filtro (3 mL de Acetona) Pigmentos encontrados en las plantas

Capa de Rey verde verde, amarillo y poco de morado clorofila, carotenos y ficobilinas


Hierbabuenaverde amarillo y verde carotenos y clorofila


Hierba de Pollo morada morado ficobilinas


Crotón Largo verde amarillo, y poco de verde carotenos, clorofila

Fuente: Datos Experimentales

La cromatografía hizo que las sustancias de las hojas fueran dividiéndose en fases, haciendo que el disolvente que fue la Acetona arrastrara los pigmentos que son solubles en la Acetona hacia arriba, mientras que los pigmentos mas solubles en agua se quedaran abajo.

SEGUNDA PARTE: RESPIRACIÓN CELULAR

Tabla No. 3: Producción de CO2 durante la Respiración Celular
Cultivo de Levaduras
Tiempo Volumen
0 minutos 8 cm
1 minuto 9 cm
2 minutos 10 cm
3 minutos 11cm
4 minutos 12 cm
5 minutos 14 cm
6 minutos 16 cm
Fuente: Datos Experimentales

En nuestro grupo se vio grande el aumento del volumen por que utilizamos las medidas exactas, al contrario con los otros grupos que no se utilizo la medida exacta de levadura.





DISCUSIÓN
El proceso fotosintético es mas eficiente con niveles promedio de luz solar. (Dawes, C., 1989, p. 209). En el presente trabajo se pretendía realizar un breve analisis sobre la utilización de dióxido de Carbono, durante la fotosíntesis en las plantas de Egeria para poder probar la veracidad de dicha enunciación se realizo un experimento sencillo colocandotubos de ensayo con su respectiva solución neutra, de color verde, el cual se produjo de una serie de reacciones agregando a el agua destilada unas gotas de azul de bromotimol (siendo esta una solución basica). Y luego se le agregó HCL para convertir la solución neutra. Teniendo en cuenta que “La acidez de los acidos se debe a los iones hidrógenos positivos o protones, presentan un color amarillo y la basicidad o alcalinidad de los hidróxidos se debe a los iones hidróxido que presentan un color azul (Dawes, C., 1989, p. 78).” En los tubos 1 y 2, refiriéndose a la mezcla de agua destilada, azul de bromotimol y HCl, el resultado de la solución es acida ya que al burbujear la mezcla toma CO2 y libera O2, este oxigeno controla el PH, es decir hace que se convierta en una solución neutra. Por el contrario en los tubos 1 y 3 se observa que gracias a la planta de Egeria la cual capta la luz solar y por medio de varios procesos utiliza el anhídrido carbónico y lo convierte en un compuesto organico (O2), quiere decir que libera oxígeno. “La transformación del anhídrido carbónico en un compuesto organico se conoce como fijación del Carbono Campbell, N.A., Lawrence, L.G., Jane, J.B., 2001,p.165).” Se considera que la temperatura ideal para una productividad maxima se encuentra entre los 20 y los 30 ºC, sin embargo puede producirse entre los 0 y los 50 ºC, de acuerdo a las condiciones enque cada planta se ha ido adaptando a su medio. Es posible incluso con una temperatura de -0,5 ºC. Por debajo del punto de congelación no puede darse la fotosíntesis. (http://www.botanical-online.com/fotosintesis) (Ver anexos imagen 1 y 2).

La levadura que se utiliza desde hace mas de dos mil años para hacer pan y cerveza. Se utilizo un experimento sencillo para determinar que la respiración, que es un mecanismo indispensable para la vida de los organismos aeróbicos, es decir, los que dependen del oxígeno para existir, de la gracias a la utilización de glucosa por las células de levadura utilizadas en este experimento se mescló la levadura con una solución de azúcar en agua tibia. Terminado esto se vertió en un tubo de ensayo, colocandole por encima un globo, a medida en la cual ocurría la respiración celular ya que el volumen del globo fue aumentando en cada minuto y esto se debe a que, levadura contiene CO2 ,de modo que al disolverse en el agua y al someterse al calor, reaccionan entre ellos generando gas. (http://usuarios.multimania.es/nachodiscosweb/articulo/levadura) ( ver anexos imagen 3)
En la extracción y separación de pigmentos vegetales se utilizo hierba de pollo, crotón largo, capa de rey y hierbabuena cada una de estas recibio una preparación colocandoles un poco de arena limpia triturada y acetona. La hierba de pollo se le identifico que contiene un pigmentollamado es la xantofila porque este pigmento va desde el amarillo hasta el color café. A la hierba buena se le identifico pigmentos carotenos, son de los colores amarillos, anaranjados o rojos. Al crotón se le identifico clorofila, que es el principal pigmento de la fotosíntesis, absorbe luz principalmente en las regiones azul, violeta y roja del espectro. La luz verde no se absorbe, o bien no se utiliza: la refleja las plantas y, de hecho, la mayor parte de estas son verdes debido a que sus hojas reflejan gran cantidad de la luz verde que les llega.
Se pudo observar que todas estas sustancias presentan un grado diferente de solubilidad en disolventes apolares, lo que permite su separación cuando una solución de las mismas desciende por a través de una columna de cromatografía, ya que las mas solubles se desplazaran a mayor velocidad, pues acompañaran facilmente al disolvente a medida que éste desciende. Las menos solubles avanzaran menos en la columna. En este caso se observo que la capa de rey, crotón largo y hierbabuena tienen mas afinidad a la acetona ya que sus columnas de pigmentos mas alargadas.
CONCLUSIONES
Para poder captar la energía del sol, las plantas requieren de pigmentos, los cuales ademas les dan el color característico. Pero ¿cómo saber, cuales pigmentos estan presentes en una planta o alga? Para ello existen algunas técnicas, una de ellas es lacromatografía, la cual nos permitira determinar los pigmentos presentes en plantas y algas.

La fotosíntesis es importante no sólo para las plantas. Sin ella, la vida animal nunca podría haber evolucionado ni podría continuar. Al producir alimento, las plantas absorben el dióxido de carbono de la atmósfera, factor importante para controlar el efecto invernadero, y liberan oxígeno.
Las plantas de tierra elaboran sólo el 10% del oxígeno de la Tierra. Gran parte de él procede de una enorme gama de algas marinas.

También podemos apreciar como es el funcionamiento y por el proceso que pasan las plantas para realizar algo tan importante como lo es la respiración celular.

BIBLIOGRAFÍA
• Campbell, N.A., Lawrence, L.G., Jane, J.B. (2001).Biología. México: Pearson Addison Wesley.
• Campbell, N.A., Reece, J.B. (2007) Biologia. España: Médica Panamericana.
• Helena, C.N., Sae B 2006) Biología. México: Editorial Medica.
• Dawes, C. (1989). Botanica Marina. México: Editorial Limusa 209 pp.