Trabajo Experimental. Grupo 710. Equipo 2.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

ESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES. PLANTEL VALLEJO.

Actividad experimental “Fotosíntesis”

Biología III

Profesor: Rubio Rubio José Cupertino.

Integrantes:

García Reyes Jimena.

Granados Hoffay Lizeth.

Badillo Andrade Daniela Lizette.

Ozawa Flores André Yukio

Fecha de realización del experimento: 11/09/2019

Grupo 710

Propósito de la actividad:

Comparar dos plantas, las cuáles son de la misma familia y se encuentran en las misma condiciones controladas para poder determinar cuál de las dos tiene más absorción de CO2.

Planteamiento del problema:

El equipo desea conocer cuáles son las diferentes características de las dos plantas a tratar, además se desea determinar el tipo de planta que son: C3, C4 o CAM. Y cuál de las dos tiene más absorción de carbonos.

¿Por qué nos interesa que absorban más o menos carbono?
La importancia de la absorción del carbono es de suma importancia. Existe algo llamado sumidero de carbono que es un depósito natural o artificial de carbono, que absorbe el carbono de la atmósfera y contribuye a reducir la cantidad de CO2 del aire. Los principales sumideros eran los procesos biológicos de producción de carbón, petróleo, gas natural, los hidratos de metano y las rocas calizas. Hoy día son los océanos, y ciertos medios vegetales (bosques en formación).

El secuestro de carbono es el proceso de extracción del carbono o del CO2 de la atmósfera y almacenarlo en un depósito.

La fotosíntesis es el principal mecanismo de secuestro de carbono. Las bacterias fotosintéticas, las plantas y la cadena alimentaria, son consideradas como sumideros de carbono.

El concepto de sumidero de carbono se ha difundido con el Protocolo de Kyoto, creado para reducir la elevada y creciente concentración de CO2 del aire y así luchar contra el calentamiento global. Se están explorando diversas formas de mejorar la retención natural de carbono, y se trata de desarrollar técnicas (naturales o artificial) para capturar y almacenar el carbono.

Un sumidero de carbono no tiene por objeto reducir las emisiones de CO2, sino de disminuir su concentración en la atmósfera.

El almacenamiento de CO2 puede incluso aumentar las emisiones de CO2, pues inevitablemente esta actividad consume energía (que produce CO2), pero la cantidad de CO2 necesaria para esta actividad es menor que el CO2 atrapado.


Hipótesis:
En esta práctica creemos saber qué es lo que pasara debido a todos los conocimientos que adquirimos al empezar con este tema, creemos que ambas plantas siendo de la misma familia, tendrán un nivel similar de absorción de CO2. Suponemos que ambas plantas son CAM pues están adaptadas a climas secos.

Después del trabajo experimental podemos observar la absorción de CO2 por parte de dos plantas CAM, este trabajo nos ayuda a la comparación de datos de dicha absorción entre la planta Chamaecereus silvestrii y Gymnocalycium mihanovichii.
Los resultados de la absorción de CO2 son similares entre sí, pero también en la primera planta su constante es 10015 C y en la segunda era de 10009.

Una vez teniendo esos resultados podemos observar que la primera planta, tiene mayor absorción de (CO2) a pesar de que su nivel de absorción sea similar.

Asimismo, sin el proceso de la fotosíntesis, no sería posible la presencia del oxígeno en la atmósfera, son muchos los seres vivos que dependen del oxigeno que se libera durante la fotosíntesis.Y no solo del oxígeno desprendido sino que la mayor parte de estructuras de los seres vivos para su desarrollo necesitan los productos orgánicos formados durante la fotosíntesis junto a materia inorgánica del propio media ambiente. por tanto puede decirse que la material que forma a los seres vivos está formada por materia orgánica

Pero quizá el hombre depende de forma más directa de la fotosíntesis que el resto de los animales" las plantas y animales emplean el oxígeno con una misión única de subsistencia mientras que el hombre no solo necesita la fotosíntesis para existir sino la creciente demanda de alimentos" el aumento delas necesidades hace que dependamos de una mayor cantidad de oxígeno y por tanto de fotosíntesis.
El equipo considera que el trabajo puede mejorarse haciendo distintas pruebas de niveles de CO2 en distintos tipos de planta, no sólo del tipo CAM con la finalidad de poder tener un conocimiento más abundante sobre la fotorrespiración y sobre la absorción del carbono de distintas plantas(y de distintas familias) y su impacto en el ambiente.

INVESTIGACIÓN TEÓRICA PREVIA:

TIPO DE PLANTAS
La fotorrespiración es una vía metabólica derrochadora que ocurre cuando la enzima RuBisCO del ciclo de Calvin actúa sobre el oxígeno en vez del dióxido de carbono.
La mayoría de las plantas son C3​, y no tienen características especiales para combatir la fotorrespiración.
Las plantas C4 reducen al mínimo la fotorrespiración separando la fijación inicial de CO2​ y el ciclo de Calvin en el espacio al realizar estos pasos en tipos de células diferentes.
Las plantas con metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM) reducen al mínimo la fotorrespiración y ahorran agua mediante la separación de estos pasos en el tiempo, entre el día y la noche.

Plantas C3​
Una planta "normal" —que no tiene adaptaciones fotosintéticas para reducir la fotorrespiración— se llama planta C3​. El primer paso del ciclo de Calvin es la fijación de dióxido de carbono mediante la rubisco, y las plantas que utilizan solo este mecanismo "estándar" de fijación de carbono se llaman plantas C3​ por el compuesto de tres carbonos (3-PGA) que produce la reacción. Casi 85% de las especies de plantas del planeta son C3​, como arroz, trigo, soya y todos los árboles.


Plantas C4​

En las plantas C4, las reacciones dependientes de la luz y el ciclo de Calvin están separadas físicamente: las reacciones dependientes de la luz se producen en las células del mesófilo (tejido esponjoso en el centro de la hoja) y el ciclo de Calvin ocurre en células especiales alrededor de las venas de la hoja. Estas células se llaman células del haz vascular.

Para ver cómo ayuda esta división, veamos un ejemplo de la fotosíntesis C4 en acción. Primero, el CO2​ atmosférico se fija en las células del mesófilo para formar un ácido orgánico simple de 444 carbonos (oxaloacetato). Este paso se lleva a cabo mediante una enzima no rubisco, PEP carboxilasa, que no tiende a unirse al O2​. Después, el oxaloacetato se convierte en una molécula similar, malato, que puede transportarse hacia las células del haz vascular. Dentro de estas, el malato se descompone y libera una molécula de CO2. Luego, la rubisco fija el CO2​ y lo convierte en azúcares a través del ciclo de Calvin, exactamente como en la fotosíntesis C3.

Este proceso tiene su precio energético: se debe gastar ATP para que la molécula de tres carbonos “ferry” regrese a la célula del haz vascular y quede lista para recoger otra molécula de CO2​ atmosférico. Sin embargo, dado que las células del mesófilo constantemente bombean CO2​ hacia las células del haz vascular vecinas en forma de malato, siempre hay una alta concentración de CO2​ en comparación con O2 alrededor de la rubisco. Esta estrategia reduce al mínimo la fotorrespiración.

La vía C4​ se utiliza en cerca del 3%de todas las plantas vasculares; algunos ejemplos son el garranchuelo, caña de azúcar y maíz. Las plantas C4​ son comunes en hábitats cálidos, pero son menos abundantes en zonas más frescas. En condiciones cálidas, los beneficios de una menor fotorrespiración probablemente superan el costo en ATP de pasar CO2​ de la célula del mesófilo a las células del haz vascular.

Plantas CAM
Algunas plantas adaptadas a ambientes secos, como las cactáceas y piñas, utilizan la vía del metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM) para reducir al mínimo la fotorrespiración. Este nombre proviene de la familia de las plantas crasuláceas en las cuales los científicos descubrieron por primera vez esta vía.

En vez de separar las reacciones dependientes de la luz y el uso de CO2​ en el ciclo de Calvin en el espacio, las plantas CAM separan estos procesos en el tiempo. Por la noche, abren sus estomas para que el CO2 se difunda en las hojas. Este CO2​ se fija en el oxaloacetato mediante la PEP carboxilasa (el mismo paso que usan las plantas C4​), que luego se convierte en malato o un ácido orgánico de otro tipo.

El ácido orgánico se almacena dentro de vacuolas hasta el día siguiente. Durante el día, las plantas CAM no abren sus estomas, pero todavía pueden llevar a cabo la fotosíntesis. Eso se debe a que los ácidos orgánicos se transportan fuera de las vacuolas y se descomponen para liberar CO2​, que entra en el ciclo de Calvin. Esta liberación controlada mantiene una alta concentración de CO2​ alrededor de la rubisco.

La vía CAM necesita ATP en varios pasos (no se muestran), así que, al igual que la fotosíntesis C4, no es un "regalo" energético. Sin embargo, las especies de plantas que usan la fotosíntesis CAM no solo evitan la fotorrespiración, sino que también usan el agua de forma muy eficiente. Sus estomas solo se abren por la noche, cuando la humedad tiende a subir y la temperatura a bajar, y ambos factores reducen la pérdida de agua de las hojas. Las plantas CAM suelen predominar en zonas muy cálidas y secas, como los desiertos.

Comparaciones entre plantas C3​, C4​ y CAM

Las plantas C3​, C4 ​y CAM utilizan el ciclo de Calvin para formar azúcares a partir de CO2. Estas vías para fijar CO2​ tienen varias ventajas y desventajas y permiten que las plantas estén aptas para diferentes hábitats. El mecanismo de las plantas C3 funciona bien en ambientes frescos, mientras que las plantas C4​ CAM están adaptadas a climas cálidos y secos.

Las vías C4​ y CAM han evolucionado independientemente muchas veces, lo cual indica que pueden dar a las especies de plantas en climas cálidos una ventaja evolutiva considerable.




Los tipos de plantas utilizadas en nuestro experimento son Chamaecereus silvestrii, mejor conocida como cactus cacahuete, y Gymnocalycium mihanovichii, ambas, provenientes de la familia cacteceae. La familia de las Cactáceas es una de las 10 familias que más táxones aportan a la xenoflora española, con un número superior a 20 y una presencia mayoritaria de especies del género.

Gymnocalycium mihanovichii. es un pequeño cactus globoso de la Familia Cactaceae muy popular en colecciones de todo el mundo como cactus injertado por la ausencia de pigmentos clorofílicos, es decir, las variedades sin clorofila son las más cultivadas en comparación con la especie tipo. Esta especie es originaria de América del Sur pero su valor ornamental ha provocado su expansión hacia colecciones de todos los continentes. se caracteriza por formar un tallo globoso verde con tonos de gris, el ápice deprimido y con una talla de aproximadamente 5-10 cm de altura por 5-8 cm de diámetro, puede que un poco más. Se observan de 6-8 costillas pronunciadas con el margen ondulado y las areolas pronunciadas, es decir, las zonas más bajas del margen de las costillas se observan entre las areolas. Las espinas surgen de las areolas (generalmente 6 pero pueden existir 4-5), tienen menos de 3 cm de largo (en algunas variedades pueden ser un poco más largas), muy curvas y de color pardo. Una peculiaridad de esta especie es que sufre de una pequeña ineficiencia de pigmentos clorofílicos. Esta deficiencia de pigmentos clorofílicos imposibilita la realización de una fotosíntesis óptima y por consiguiente una muerte futura; por esto es necesario acudir al injerto para la supervivencia de dichos cultivares. Al estar injertados se alimentan de los nutrientes producidos por el cactus porta-injerto que si realiza fotosíntesis. El ejemplar obtenido por el equipo apenas se encontraba en una etapa temprana de su vida, debido a esto, la planta aún no contaba con ningún brote de flores ni tenía una ineficiencia notoria de pigmentos clorofílicos.





Chamaecereus silvestrii. Son pequeños cactus, de hasta 15 cm de altura, que forman matas compactas de hasta 50 cm de anchura. Producen flores de color rojo, naranja o amarillo que duran sólo un día pero surgen durante 2-3 semanas. Pueden florecer en primavera y después en verano. Se encuentran ubicado en el Norte de Argentina.

vive bien en una exposición semisombreada en climas cálidos y de pleno sol en zonas más frías. Para florecer precisará de una buena iluminación. Hay que tener en cuenta que no le convienen temperaturas inferiores a los 2 ºC.

Pueden vivir en suelos pobres y secos prefiriendo un suelo arenoso con un poco de estiércol.

REFERENCIAS

· (...) (2016). La capacidad de las plantas para absorber dióxido de carbono depende de un hongo. La Nación Sitio web. Recuperado de: https://www.google.com.mx/amp/s/www.nacion.com/ciencia/medio-ambiente/la-capacidad-de-las-plantas-para-absorber-dioxido-de-carbono-depende-de-un-hongo/GPHURESY5RFVNPYOQCAC63SIPU/story/%3foutputType=amp-type

· Consulta Plantas, C. O. N. S. U. L. T. A. P. L. A. N. T. A. S. (s.f.). Echinopsis chamaecereus o Cactus cacahuete | Cuidados. Recuperado de: http://www.consultaplantas.com/index.php/plantas-por-nombre/plantas-de-la-d-a-la-l/915-cuidados-de-la-planta-echinopsis-chamaecereus-o-cactus-cacahuete

· Silivia Lopez Udias. (2015). "Una nueva especie". General format. Recuperado de https://dialnet.uniroja.net.es

· KarelNT, N. T. Karel. (2018). Un cactus muy colorido, Gymnocalycium mihanovichii. Recuperado de: https://naturalezatropical.com/gymnocalicium-mihanovichii/

· PortalFruticola (2018). “El metabolismo de las plantas C3, C4, CAM y su incidencia en la reproducción vegetal. Recuperado de: https://www.portalfruticola.com/noticias/2018/11/08/el-metabolismo-de-las-plantas-c3-c4-cam-

· M Olmo, R Nave (s.f) “Ciclo de la energía de los seres vivos” Recuperado de: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Biology/phoc.html

· Equipo Editorial INTAGRI (2018) “Plantas C3, C4 y CAM”. Recuperado de: https://www.intagri.com/articulos/nutricion-vegetal/plantas-c3-c4-y-cam

· EcuRed. (s.f.). Cactus cacahuete - EcuRed. Recuperado de: https://www.ecured.cu/Cactus_cacahuete



Materiales:

· Biocámara

· Medidor de CO2.

· Sensor, interfaz

· Lámpara



Procedimiento utilizado:
1. Colocar una planta en la biocámara.

2. Esta planta deberá de estar a la exposición de la luz.

3. Conectar medidor de CO2a la interfaz.

4. Medir el nivel de CO2 por 24 horas.

5. Realizar el mismo procedimiento con la otra planta.

6. Comparar los resultados.

7. Realizar tablas comparativas.

Resultados obtenidos:

Resultados Gymnocalycium mihanovichii:

T	C
h	ppm
0	10009
1	10009
2	10014
3	10010
4	10016
5	10020
6	10018
7	10017
8	10016
9	10015
10	10016
11	10013
12	10014
13	10015
14	10009
15	10009
16	10015
17	10010
18	10012
19	10014
20	10016
21	10014
22	10010
23	10009

Resultados Chamaecereus silvestrii:

T	C
h	ppm
0	10015
1	10009
2	10015
3	10018
4	10015
5	10012
6	10012
7	10021
8	10018
9	10012
10	10012
11	10018
12	10009
13	10009
14	10012
15	10012
16	10015
17	10012
18	10018
19	10018
20	10018
21	10012
22	10012
23	10009

Análisis y discusión de resultados:

Llevando acabo los resultados obtenidos, a través de la medición del tiempo, como del C02 que se producía en cada planta, llegamos a observar que dichos resultados son similares entre sí, pero también en la primera planta su constante es 10015 C y en la segunda era de 10009.

Con base a estos resultados se puede observar que la primera planta, tiene mayor absorción de (CO2) que la segunda planta, a pesar de tener un nivel de absorción similar. Haciendo hincapié en la antes mencionado, el ejemplar obtenido de la especie Gymnocalycium mihanovichii por el equipo apenas se encontraba en una etapa temprana de su vida, debido a esto, la planta aún no contaba con ningún brote de flores ni tenía una ineficiencia notoria de pigmentos clorofílicos, esto se puede saber mediante una comparación de absorción CO2 entre ambas plantas. Ambas especies tuvieron un nivel de absorción similar, lo cual indica que la planta cacahuate no presentaba ninguna deficiencia evidente, sin embargo, esta deficiencia podría ser la causante de un nivel poco menor de absorción de CO2. Probablemente los cambios en la absorción de CO2 sean mucha más evidentes, especialmente en la especie Gymnocalycium mihanovichii cuando esta tenga mayor edad.

Conclusiones:
Como podemos ver en cada tabla de las plantas ambas tienen similar CO2.

En la planta cacahuate la mínima es de 10009, la máxima de 10021, con un promedio de 10449.26

En la segunda planta la mínima es de 10009, la máxima es de 10018, con un promedio de 10448.69

Ambos resultados son similares, sin embargo, podemos notar que hay un nivel ligeramente mayor de absorción de CO2 por parte de Chamaecereus silvestrii.