Producción de oxígeno e identificación de glucosa en Elodea expuesta a la luz y a la oscuridad

Autores:

Andrea Ximena Suárez Ortíz
Mariela Velasco Vázquez
Miguel Angel González Gómez
Felix Alberto Nieto García

Preguntas generadoras:

¿Qué organismos producen el oxígeno en el planeta?

Los organismos fotosintéticos al realizar la fotosíntesis, como producto final obtienen glucosa y liberan oxígeno de la molécula de agua. La mayor parte de los organismos fotosintéticos son las plantas que se encargan de este proceso, pero también existen bacterias y algas que lo realizan.

¿Qué necesitan para producir oxígeno?

Es necesario que el organismo fotosintético tenga materias primas para producir su alimento y liberar oxígeno, estas materias primas son el dióxido de carbono y agua. También debe de estar en presencia de luz para poder comenzar las reacciones luminosas y también absorber. A estos factores se les llama factores limitantes ya que sin ellos no se podría realizar la fotosíntesis y por consiguiente no se libera oxígeno.

¿Qué papel desempeña la luz en el proceso fotosintético?

Cuando incide un fotón sobre un electrón de un pigmento fotosintético, el electrón capta la energía del fotón y asciende a posiciones más alejadas del núcleo atómico. En el supuesto caso de que el pigmento estuviese aislado, al descender al nivel inicial, la energía captada se liberaría en forma de calor o de radiación de mayor longitud de onda. La energía de la luz es la encarga de separar el HO del agua

Planteamiento de las hipótesis:

Al meter la pajilla de escoba segundos después de ser apagada dentro del tubo de ensaye con el oxígeno, se observa una llama que dura pocos segundos.
La elodea producirá oxígeno ya que contiene todos los materias primas.
Al realizar la prueba de Felling saldrá positiva, colocando la muestra del tubo de ensaye con color ladrillo debido a la presencia de glucosa.

Introducción

Las plantas verdes liberan oxígeno molecular (O2) como producto de la fotosíntesis y representa el 20% de la atmósfera terrestre. Este oxígeno satisface los requerimientos de todos los organismos terrestres que lo respiran, además cuando se disuelve en agua, cubre las necesidades de los organismos acuáticos.

La luz es uno de los recursos esenciales para las plantas; es una forma de energía procedente del sol y no una sustancia. La luz se transforma por procesos biofísicos en energía química durante la fotosíntesis. La luz que se usa en la fotosíntesis corresponde a las longitudes de onda que van de los 380 a 760 nanómetros, es decir una fracción pequeña de todo el espectro de energía radiante que el sol emite. La energía contenida en la luz permite que los cloroplastos puedan modificar la estructura química del dióxido de carbono y el agua, para transformarlos en compuestos orgánicos.

La radiación dentro de la franja visible del espectro excita ciertos tipos de moléculas biológicas, moviendo electrones hacia altos niveles energéticos. La radiación con longitudes de onda mayores que la luz visible no tiene suficiente energía para estimular a esas moléculas biológicas. La radiación con longitudes de onda menores que la luz visible es tan energética que rompería los enlaces de muchas moléculas biológicas. Así, la luz visible tiene justamente la correcta cantidad de energía para producir los tipos de cambios reversibles en las moléculas que son útiles en la fotosíntesis.

Cuando una molécula absorbe un fotón de energía luminosa, uno de sus electrones queda energizado, lo que significa que el electrón se transfiere de un orbital atómico de baja energía a otro orbital de alta energía más alejado del núcleo atómico. Entonces pueden presentarse dos situaciones para este electrón, dependiendo del átomo y sus alrededores.

El átomo puede retornar a su estado fundamental, condición en la que todos sus electrones se encuentran en sus niveles normales de más baja energía. Cuando un electrón regresa a su estado fundamental, su energía se disipa como calor o como emisión de luz con longitud de onda más grande que en la luz absorbida; esta emisión de luz se llama fluorescencia. Alternativamente, el electrón energizado puede abandonar el núcleo y ser capturado por una molécula aceptora de electrones, la cual queda reducida en el proceso; esto es lo que sucede en la fotosíntesis.

Objetivos:

Conocer el efecto que produce la luz sobre las plantas de Elodea en condiciones de luminosidad y oscuridad.

Comprobar que las plantas producen oxígeno.

Material:

1 palangana

1 pliego de papel aluminio

1 vaso de precipitados de 250 ml

2 vasos de precipitados de 600 ml

1 caja de Petri ó vidrio de reloj

2 embudos de vidrio de tallo corto

2 tubos de ensayo

1 probeta de 10 ml

1 gotero

1 espátula

1 varilla de ignición (o pajilla de escoba de mijo)

Cerillos o encendedor

Material biológico:

2 ramas de Elodea

Sustancias:

Fehling A

Fehling B

Glucosa

Agua destilada

Equipo:

Balanza granataria electrónica

Parrilla con agitador magnético

Microscopio óptico

Procedimiento:

A. Montaje de los dispositivos.

Enjuaga con agua de la llave la planta de Elodea que se utilizará en la práctica. Selecciona dos ramas jóvenes. Verifica en la balanza granataria electrónica que las ramas pesen exactamente lo mismo.

Llena la palangana con agua de la llave. Lo siguiente deberá hacerse dentro de la palangana, por debajo del agua.

Introduce un vaso de precipitados de 600 ml
Coloca una rama de Elodea dentro de un embudo de vidrio de tallo corto e introduce el embudo en forma invertida al vaso de precipitados de 600 ml, cuidando que la planta se mantenga dentro del embudo.
Posteriormente introduce un tubo de ensayo y colócalo en forma invertida en el tallo del embudo, verificando que no contenga burbujas.
Saca el montaje y colócalo sobre la mesa.

Repite la misma operación con la otra rama de Elodea.

Una vez que ya se tienen los dos montajes, colócalos a temperatura ambiente. Uno de ellos se dejará en condiciones de luminosidad natural y el otro se cubrirá con papel aluminio. Deja transcurrir 48 horas.

B. Después de transcurridas las 48 horas.

Antes de iniciar la actividad observa ¿Que se formó en los tubos de ensaye de los montajes que dejaste en luz y en oscuridad? Burbujas de oxígeno

Enseguida toma el montaje que se dejó en condiciones de luminosidad natural y agrega más agua al dispositivo, de tal manera que al sumergir la mano al vaso de precipitados, puedas tapar con el dedo pulgar ó índice la boca del tubo de ensayo que se encuentra invertido en el vaso de precipitados, con el propósito de impedir la salida del gas contenido en el interior del tubo.

Enciende una varilla de ignición (utiliza una pajilla de escoba de mijo), y espera hasta que aparezca una pequeña brasa, apaga la flama de la pajilla e introdúcela al interior del tubo que contiene el gas, observa qué le sucede a la brasa de la pajilla.

Repite los pasos 2 y 3 con el montaje que se dejó envuelto con el papel aluminio.

C. Preparación de las soluciones para realizar la prueba control y la prueba de identificación de glucosa

Pesa 1 gr de glucosa, colócala en un vaso de precipitados de 250 ml y agrega 100 ml de agua destilada para preparar una disolución de glucosa al 1%. Rotula el vaso de precipitados con la leyenda: Glucosa al 1%.

Toma todas las hojas de la planta de Elodea del montaje que se dejó en condiciones de luz, y tritúralas en un mortero hasta obtener un homogenizado.

Procede a realizar la prueba control y la prueba de identificación de glucosa y anota tus observaciones.

Prueba control:

Mezcla 2 ml de Fehling A y 2 ml de Fehling B en un tubo de ensayo, agrega 10 ml de la solución de glucosa al 1%. Agita suavemente. Calienta en baño maria hasta la ebullición y observa lo que sucede.

Prueba de identificación de glucosa:

Mezcla 2 ml de Fehling A y 2 ml de Fehling B en un tubo de ensayo, coloca el macerado de las hojas de Elodea. Ponlos a calentar en baño maria hasta la ebullición. Realiza una preparación temporal de Elodea y observa al microscopio con el objetivo de 10x.

Repite la parte C desde el paso 2, con el montaje que se dejó en condiciones de oscuridad.

Resultados:

Parte B. Anota tus observaciones de lo que se formó en el tubo de ensayo que dejaste en luz y en el tubo de ensayo que dejaste envuelto en papel aluminio.

¿Qué sucedió con la pajilla al acercarla a los dos tubos de ensayo?

Volvió a prender por unos instantes

¿Por qué crees que ocurrió esto?

Porque la planta liberó oxígeno y al contacto con la pajilla hubo una pequeña reacción de combustión.

Parte C. Si en la prueba de identificación de glucosa, se observa el cambio de coloración de azul a naranja, indica positivo para la presencia de glucosa.

Si al examinar la preparación en el objetivo de 10x se observan zonas teñidas de color naranja, indican positivo para la presencia de glucosa.

Análisis de los resultados:

¿Cómo se llama lo que se produjo dentro de los tubos de ensayo?

Un monosacárido llamado glucosa que la planta utiliza como alimento.

En tus propias palabras explica

¿Qué factores intervinieron en la producción de lo que apareció dentro de los tubos de ensayo?

Interviene las materias primas (CO2 y H2O), la luz solar, proceso de respiración y los cloroplastos

¿Por qué?

Porque primero es necesario las materias primas para producir la glucosa, la luz solar que será la encargada de proporcionar energía para llevar a cabo una parte del proceso de fotosíntesis, los cloroplastos es donde se lleva el proceso de captación de la energía solar y la respiración que ayudará a tener energía para seguir con el proceso, convirtiéndolo en un proceso continuo.

¿Cuál es la importancia de la luz para la producción de oxígeno?

Será la encargada de romper la molécula de agua con la energía absorbida para poder utilizar el HO en los fosforilación cíclica y no cíclica.

Conceptos clave:

Monosacáridos: Los monosacáridos son los glúcidos o hidratos de carbono más sencillos. Químicamente están constituidos por una sola cadena de polialcoholes con un grupo aldehído o cetona y por esto mismo no se pueden descomponer mediante hidrólisis. Su principal función en los organismos es energética, aunque algunos de ellos entran a formar parte de la composición de moléculas con funciones muy diferentes (ácidos nucleicos, ATP, y distintos nucleótidos).

Glucosa: Es fuente de energía para los seres vivos incluyendo a plantas y vegetales. La glucosa es un monosacárido, un tipo de azúcar simple, de color blanco, cristalina, soluble en agua, que se halla en las células de muchos frutos, miel, sangre y líquidos tisulares de animales.

Su principal función es producir energía para el ser vivo y poder llevar a cabo los procesos que ocurren en el cuerpo como: la digestión, multiplicación de células, reparación de tejidos, entre otros. Asimismo, la glucosa es uno de los principales productos de las fotosíntesis y combustible para la respiración celular.

Reacción: Proceso en que se transforman unos compuestos químicos en otros con producción o consumo de energía.

Reactivo de Fehling: El reactivo de Fehling, es una disolución descubierta por el químico alemán Hermann von Fehling y que se utiliza como reactivo para la determinación de azúcares reductores.

El licor de Fehling consiste en dos soluciones acuosas:

Sulfato cúprico cristalizado, 35 g; agua destilada, hasta 1.000 ml.
Sal de Seignette (tartrato mixto de potasio y sodio), 173 g; solución de hidróxido de sodio al 40%, 3 g; agua, hasta 500 ml.

Oxígeno: El oxígeno es un elemento clave de la química orgánica, al forma parte del agua, de los óxidos, de los seres vivos y de casi todos los ácidos y sustancias orgánicas. Se trata de un gas incoloro, inodoro e insípido, que es muy reactivo y que resulta esencial para la respiración

Resultados:

Conclusiones:

Existen factores limitantes, que no dejan realizar la fotosíntesis si no están presentes
La elodea que estuvo expuesta a la luz produce más CO2 que la que se encontró en un ambiente oscuro, esto se debe a que la elodea de luz realizó la fotosíntesis con más facilidad.
La elodea pudo seguir realizando la fotosíntesis gracias a que produce CO2 como desecho en la respiración y a la vez lo utiliza en la fotosíntesis.
La elodea produce oxígeno como desecho