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Transcript
Procesos energéticos en las plantas
Guía de lectura
¿Qué opinas?
Conceptos clave
PREGUNTAS IMPORTANTES
Antes de leer, piensa si estás de acuerdo o no con las siguientes afirmaciones. A medida que leas el capítulo, decide si cambias
• ¿Cómo se mueven los materiales dentro de las
de opinión sobre alguna de ellas.
plantas?
• ¿Cómo las plantas llevan a cabo la fotosíntesis?
1. Las plantas no llevan a cabo respiración celular.
• ¿Qué es la respiración celular?
2. Las plantas son los únicos organismos que llevan a cabo la fotosíntesis.
• ¿Cómo se relacionan la fotosíntesis y la
respiración celular?
Vocabulario
fotosíntesis
respiración celular
Haz un boletín tríptico. Deja un espacio de 2 cm
entre las solapas. Rotúlalo como se muestra. Usa el
boletín como un diagrama de la estructura de la
hoja.
¿Todas las células de la hoja?
Dr. Dennis Kunkel/Visuals Unlimited/Getty Images
Estás mirando un corte transversal ampliado de una hoja. Como puedes ver, las células del centro de la hoja son diferentes de las células de los bordes. ¿Cómo piensas que se relaciona esto con
los procesos celulares que lleva a cabo una hoja y le permiten sobrevivir a una planta?
Laboratorio de inicio: ¿Cómo puedes mostrar el movimiento de materiales
dentro de una planta?
2.C.ii 2.C.iv 2.E.i 4.A.xxv 4.A.xxix 4.A.lv 4.B .i 4.B .ii 4.B .iii 1.A.i 2.A.v 2.A.vii
La mayoría de las partes de una planta necesitan agua. Ellas también necesitan un sistema para mover el agua por toda la planta para que las células puedan usarla en los procesos
vegetales.
Hutchings Photography/Digital Light Source
1. Lee y completa un formulario de seguridad en el laboratorio.
2. Con suavidad, tira desde su base dos tallos de apio. Deja un tallo completo. Usa un cuchillo para pelar fruta para cortar con cuidado la parte inferior del segundo tallo.
3. Vierte 100 ml de agua en cada uno de los dos vasos graduados. Agrega de 3 a 4 gotas de colorante azul al agua. Pon un tallo de apio en cada vaso graduado.
4. Después de 20 minutos, observa el apio cerca de la base de cada tallo. Observa nuevamente luego de 24 horas. Anota tus observaciones en tu diario de ciencias.
Piensa
1. ¿Qué ocurrió en cada tallo de apio?
2. Concepto clave ¿Qué hizo el agua coloreada? ¿Por qué piensas que ocurrió esto?
13.B .i 13.B .ii
Materiales para los procesos vegetales
Para sobrevivir necesitas alimento, agua y oxígeno. Algunos de tus sistemas de órganos procesan estos materiales y otros los transportan por el cuerpo. Las plantas necesitan lo mismo para
sobrevivir. A diferencia tuya, las plantas no ingieren alimento. La mayoría de ellas lo producen.
Movimiento de los materiales en las plantas
Es posible que recuerdes haber leído sobre el xilema y el floema, los tejidos vasculares de la mayoría de las plantas. Estos tejidos transportan materiales por toda la planta.
Después de que el agua entra en las raíces de una planta, se mueve hacia el xilema. Luego, el agua fluye dentro del xilema por toda la planta. Sin suficiente agua, sus células se marchitan,
como se muestra en la Figura 1.
La mayoría de las plantas producen su propio alimento: un azúcar líquido. Este sale de las células que producen alimento, entra al floema y fluye hacia todas las células de la planta. Las células
descomponen el azúcar y liberan energía. Algunas células vegetales pueden almacenar alimento.
Las plantas requieren oxígeno y dióxido de carbono para producir alimento. Como tú, generan vapor de agua como producto de desecho. El dióxido de carbono, el oxígeno y el vapor de agua
entran y salen de la planta por diminutas aberturas en las hojas.
1. Verificación de concepto clave ¿Cómo se mueven los materiales en las plantas?
Figura 1 Esta planta se marchitó debido a la falta de agua en el suelo.
5.A.i
The McGraw-Hill Companies
Fotosíntesis
Las plantas necesitan alimento, pero no pueden comer como lo hacen las personas. Ellas producen su propio alimento, y las hojas son sus principales órganos productores de alimento. Esto
significa que las hojas son los lugares de la fotosíntesis. La fotosíntesis es una serie de reacciones quí micas que convierten la energí a lumí nica, el agua y el dióxido de carbono en
glucosa, una molécula de energí a alimentaria, y liberan oxí geno. La estructura de la hoja está bien adaptada para su función en la fotosíntesis.
Hojas y fotosíntesis
Como se muestra en la Figura 2, las hojas tienen muchos tipos de células. Las células que componen las capas superior e inferior de la hoja, llamadas células epidérmicas, son planas y de
forma irregular. En la capa epidérmica inferior de la mayoría de hojas hay aberturas pequeñas llamadas estomas. El dióxido de carbono, el vapor de agua y el oxígeno pasan por los estomas.
Las células epidérmicas pueden producir una cubierta serosa llamada cutícula.
La mayor parte de la fotosíntesis ocurre en dos tipos de células del mesófilo dentro de la hoja. Estas células tienen cloroplastos, los organelos donde ocurre la fotosíntesis. Cerca de la superficie
superior de la hoja, hay células del mesófilo en empalizada. Ellas están muy juntas. Esta disposición expone la mayoría de células a la luz. Las células del mesófilo esponjoso tienen espacios
abiertos entre ellas. Los gases que se necesitan para la fotosíntesis fluyen por los espacios entre las células.
(l) Siede Preis/Getty Images
Figura 2 La fotosíntesis ocurre dentro de los cloroplastos de las células del mesófilo en la mayoría de las hojas.
Verificación visual ¿Qué capa de células contiene tejido vascular?
Captación de energía lumínica
A medida que leas sobre los pasos de la fotosíntesis, remítete a la Figura 3 como ayuda para entender el proceso. En el primer paso de la fotosíntesis, las plantas capturan la energía lumínica.
Esto ocurre en los cloroplastos. Los cloroplastos contienen pigmentos vegetales. Los pigmentos son químicos que pueden absorber y reflejar la luz. La clorofila, el pigmento vegetal más
común, es necesaria para la fotosíntesis. La mayoría de las plantas se ven verdes porque la clorofila refleja la luz verde. La clorofila absorbe otros colores de la luz. Esta energía lumínica se usa
durante la fotosíntesis.
Una vez que la clorofila atrapa y almacena la energía lumínica, esta energía puede transferirse a otras moléculas. Durante la fotosíntesis se rompen las moléculas de agua. Esto libera oxígeno a
la atmósfera, como se muestra en la Figura 3.
1.
Verificación de la lectura ¿Cómo capturan energía lumínica las plantas?
The McGraw-Hill Companies
Figura 3 La fotosíntesis es una serie de procesos químicos complejos. El primer paso es capturar la energía lumínica. En el segundo
paso, esa energía se usa para producir azúcar.
Producción de azúcares
Los azúcares se producen en el segundo paso de la fotosíntesis. Este puede ocurrir sin luz. En los cloroplastos, el dióxido de carbono del aire se convierte en azúcares al usar la energía que la
clorofila almacena y atrapa. El dióxido de carbono se combina con átomos de hidrógeno provenientes del rompimiento de moléculas de agua y forma moléculas de azúcar. Las plantas pueden
usar este azúcar como fuente de energía o pueden almacenarla. Las papas y las zanahorias son ejemplos de estructuras vegetales donde se almacena el exceso de azúcar.
2. Verificación de concepto clave ¿Cuáles son los dos pasos de la fotosíntesis?
¿Por qué es importante la fotosíntesis?
Intenta imaginar un mundo sin plantas. ¿De qué manera los humanos y otros animales podrían tomar el oxígeno que necesitan? Las plantas ayudan a mantener la atmósfera que respiras. La
fotosíntesis produce la mayor parte del oxígeno de la atmósfera.
ORIGEN DE LAS PALABRAS
fotosíntesis
del griego photo, que significa “luz”, y synthesis, que significa “composición”
5.A.i
Respiración celular
Todos los organismos requieren energía para sobrevivir. La energía se encuentra en los enlaces químicos de las moléculas de alimento. Un proceso de dos etapas llamado respiración celular
libera energía. La respiración celular es una serie de reacciones quí micas que convierten la energí a de las moléculas de alimento en una forma de energí a utilizable llamada
ATP.
Los azúcares liberan energía
Las moléculas de glucosa se descomponen durante la respiración celular. Gran parte de la energía que se libera durante este proceso se usa para producir ATP, una molécula que almacena
energía. Este proceso requiere oxígeno, produce agua y dióxido de carbono como productos de desecho y se lleva a cabo dentro del citoplasma y las mitocondrias de las células.
¿Por qué es importante la respiración celular?
Si tu cuerpo no descompusiera el alimento que comes mediante la respiración celular, no tendrías energía para hacer nada. Las plantas producen azúcar, pero sin la respiración celular, no
podrían crecer, reproducirse o reparar tejidos.
1. Verificación de concepto clave ¿Qué es la respiración celular?
Comparación de la fotosíntesis y la respiración celular
La fotosíntesis requiere energía lumínica y los reactivos (las sustancias que reaccionan entre sí durante el proceso) dióxido de carbono y agua. El oxígeno y la molécula de glucosa rica en
energía son los productos, o sustancias finales, de la fotosíntesis. La mayoría de las plantas, algunos protistas y algunas bacterias llevan a cabo la fotosíntesis.
La respiración celular requiere los reactivos glucosa y oxígeno, produce dióxido de carbono y agua, y libera energía en forma de ATP. La mayor parte de los organismos llevan a cabo la
respiración celular. La fotosíntesis y la respiración celular están interrelacionadas, como se muestra en la Figura 4. La glucosa y el oxígeno, se vuelven los reactivos en la respiración celular.
La vida en la Tierra depende del equilibrio de estos dos procesos.
2. Verificación de concepto clave ¿En qué se parecen y en qué se diferencian la respiración y la fotosíntesis?
Figura 4 La relación entre la respiración celular y la fotosíntesis es importante para la vida.
Verificación visual ¿Cuáles son los reactivos de la respiración celular? ¿Cuáles son los productos?
VOCABULARIO ACADÉMICO
energía
(sustantivo) poder utilizable
MiniLab: ¿Puedes observar procesos vegetales?
2.A.xiii 2.A.xv 2.C.ii 2.C.iv 2.E.i 4.A.xxv 4.A.xxix 4.A.lv 4.B .i 4.B .ii 4.B .iii 5.A.i 1.A.i
Las plantas llevan a cabo la fotosíntesis y la respiración celular. ¿Puedes observar ambos procesos en retoños de rábano?
Hutchings Photography/Digital Light Source
1. Lee y completa un formulario de seguridad en el laboratorio.
2. Pon tierra para macetas en el fondo de una bolsa de plástico resellable pequeña, de manera que la tierra tenga de 3 a 4 cm de profundidad. Humedece la tierra.
3. Pon varias semillas de rábano dentro de la bolsa y ciérrala, pero deja una pequeña abertura de manera que el aire puede entrar en la bolsa.
4. Coloca la bolsa boca arriba en un lugar que tenga una fuente lumínica. Cada grupo debe usar una fuente diferente de luz. Observa durante 4 ó 5 días.
5. Coloca con cuidado un recipiente abierto con solución de azul de bromotimol (0.004%) en posición vertical dentro de la bolsa, cerca de los retoños. El azul de bromotimol se vuelve
amarillo en presencia de dióxido de carbono.
6. Cierra la bolsa. Observa la bolsa y su contenido al día siguiente. Anota tus observaciones en tu diario de ciencias.
Analizar y concluir
1. Describe las diferencias en las muestras de retoños entre los grupos. ¿A qué se deben esas diferencias?
2. Evalúa ¿Qué cambio observaste en la solución de azul de bromotimol? ¿Por qué?
3. Concepto clave Explica qué procesos ocurrieron en los retoños.
Repaso de la Lección
Resumen visual
Los materiales que la planta requiere para sobrevivir se mueven por la planta en el tejido vascular, el xilema y el floema.
The McGraw-Hill Companies
Las plantas pueden producir su propio alimento usando energía lumínica, agua y dióxido de carbono.
The McGraw-Hill Companies
Los productos de la fotosíntesis son los reactivos para la respiración celular.
¿Qué opinas AHORA?
Al inicio de este capítulo leíste las siguientes afirmaciones.
1. Las plantas no llevan a cabo respiración celular.
2. Las plantas son los únicos organismos que llevan a cabo la fotosíntesis.
¿Sigues estando de acuerdo o en desacuerdo con las afirmaciones? Reescribe las afirmaciones falsas para hacerlas verdaderas.
5.A.i
Lección Assessment
Usar vocabulario
1. Una serie de reacciones químicas que convierten la energía contenida en las moléculas de alimento en una forma utilizable de alimento, llamada ATP, se llama _________.
2. Define fotosí ntesis con tus propias palabras.
Entender conceptos clave
3. ¿Cuál estructura mueve agua por las plantas?
A. cloroplastos
B. mitocondria
C. núcleo
D. xilema
4. Describe cómo las plantas usan la clorofila para la fotosíntesis.
5. Resume el proceso de la respiración celular.
6. ¿Qué material viaja desde las raíces a las hojas por el xilema?
A. oxígeno
B. azúcar
C. luz solar
D. agua
7. ¿Qué organelo es el lugar donde ocurre la fotosíntesis?
A. cloroplasto
B. mitocondria
C. núcleo
D. ribosoma
8. ¿Cuál es un producto de la respiración celular?
A. ATP
B. luz
C. oxígeno
D. azúcar
Interpretar gráficas
9. Explica cómo está organizada la siguiente estructura para desempeñar su función en la fotosíntesis.
10. Compara y contrasta Copia y llena la siguiente tabla para comparar y contrastar la fotosíntesis y la respiración celular.
Pensamiento crítico
11. Predice el efecto de una enfermedad vegetal que destruya todos los cloroplastos de una planta.
12. Evalúa por qué las plantas llevan a cabo la respiración celular.
13. Infiere qué fue primero: la fotosíntesis o la respiración celular.
14. Evalúa la importancia del transporte de materiales en las plantas.
15. Construye una tabla para comparar los reactivos y los productos de la fotosíntesis y la respiración celular.
16. Evalúa la estructura interna de una hoja como sitio donde se lleva a cabo la fotosíntesis.