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Bioenergética

AQA · GCSE · Biology · Tema 4

4.1

Bioenergética: fotosíntesis y respiración

Las plantas capturan la energía del Sol; cada célula la libera nuevamente. Esta referencia cubre AQA GCSE Biología 8461, tema 4.4 Bioenergética.

Cómo trata este tema el examen:

  • El papel 1 incluye Bioenergética. RP6: intensidad de luz y tasa de fotosíntesis usando hidrileja.
  • Gráficos de factor limitante con dos o tres factores, la ley del inverso del cuadrado y economía de invernaderos son solo HT.
  • Las ecuaciones son ecuaciones verbales — también se deben conocer las formas simbólicas (CO₂, H₂O, O₂, C₆H₁₂O₆).
4.1

Fotosíntesis (4.4.1.1)

Syllabus

Fotosíntesis (declaraciones AQA 8461 statements 4.4.1.1-4.4.1.2, RP6).

  1. Escriba las ecuaciones verbales y simbólicas de la fotosíntesis, y descríbala como endotérmica.
  2. Explique cómo la intensidad de la luz, la concentración de CO2 y la temperatura limitan la tasa de fotosíntesis, incluyendo la interpretación de gráficos de factores limitantes.
  3. (HT) Utilice la relación inversa al cuadrado entre la intensidad de la luz y la distancia, y las razones económicas de los invernaderos.
  4. Describir RP6: intensidad de la luz y la tasa de fotosíntesis con chara, sus controles y el cálculo de la tasa.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

$$\text{carbon dioxide} + \text{water} \xrightarrow{\ \text{light}\ } \text{glucose} + \text{oxygen}$$
$$6\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\,\text{O}_2$$

La fotosíntesis es una reacción endotérmica: la energía se transfiere del entorno a los cloroplastos mediante la luz.

4.1

Tasa de fotosíntesis y factores limitantes (4.4.1.2)

Syllabus

Fotosíntesis (declaraciones AQA 8461 statements 4.4.1.1-4.4.1.2, RP6).

  1. Escriba las ecuaciones verbales y simbólicas de la fotosíntesis, y descríbala como endotérmica.
  2. Explique cómo la intensidad de la luz, la concentración de CO2 y la temperatura limitan la tasa de fotosíntesis, incluyendo la interpretación de gráficos de factores limitantes.
  3. (HT) Utilice la relación inversa al cuadrado entre la intensidad de la luz y la distancia, y las razones económicas de los invernaderos.
  4. Describir RP6: intensidad de la luz y la tasa de fotosíntesis con chara, sus controles y el cálculo de la tasa.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Tasa de fotosíntesis frente a un factor limitante a la vez.
Cada curva asciende y luego se aplan donde otro factor limita.

La tasa aumenta con: intensidad de luz, concentración de CO₂, temperatura (hasta el óptimo enzimático) y la cantidad de clorofila.

Lectura de gráficos de un solo factor: la parte plana indica que otro factor se ha convertido en el factor limitante. (HT) En gráficos de dos o tres factores, determine qué factor limita en cada punto.

(HT) Ley del inverso del cuadrado: duplicar la distancia de la lámpara reduce a la cuarta parte la intensidad de luz:

$$\text{light intensity} \propto \frac{1}{\text{distance}^2}$$

(HT) Economía de invernaderos: añadir calor, luz o CO₂ eleva la tasa — pero cada uno tiene costo; el productor añade el factor más barato que sea limitante, hasta el punto donde el rendimiento adicional ya no justifica el gasto.

Configuración de RP6: hidrileja bajo un embudo invertido en un vaso de precipitados, con una lámpara a distancia medida.

RP6: enrañadora en agua a diferentes distancias de lámpara; cuenta las burbujas de oxígeno por minuto (o recolecta el gas); controla la temperatura y el CO₂ (bicarbonato sódico); repite y calcula la media; velocidad = burbujas ÷ tiempo.

Ejemplo resuelto. Burbujas: 30 por minuto a 10 cm; a 20 cm la intensidad lumínica es un cuarto, así que se esperan aproximadamente 8 por minuto (si la luz sigue siendo limitante).

4.1

Usos de la glucosa (4.4.1.3)

Syllabus

Fotosíntesis (declaraciones AQA 8461 statements 4.4.1.1-4.4.1.2, RP6).

  1. Escriba las ecuaciones verbales y simbólicas de la fotosíntesis, y descríbala como endotérmica.
  2. Explique cómo la intensidad de la luz, la concentración de CO2 y la temperatura limitan la tasa de fotosíntesis, incluyendo la interpretación de gráficos de factores limitantes.
  3. (HT) Utilice la relación inversa al cuadrado entre la intensidad de la luz y la distancia, y las razones económicas de los invernaderos.
  4. Describir RP6: intensidad de la luz y la tasa de fotosíntesis con chara, sus controles y el cálculo de la tasa.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

La glucosa de la fotosíntesis se utiliza para:

  • respiración;
  • convertirse en almidón insoluble para almacenamiento;
  • grasa o aceite para almacenamiento;
  • celulosa para paredes celulares;
  • aminoácidos para proteínas — esto también requiere iones nitrato del suelo.
4.2

Respiración (4.4.2.1)

Syllabus

Respiración y metabolismo (declaraciones AQA 8461 4.4.1.3, 4.4.2.1-4.4.2.3).

  1. Nombrar cinco usos del glucosa procedentes de la fotosíntesis.
  2. Comparar la respiración aeróbica y anaeróbica en músculo y levadura, con ecuaciones verbales, y la importancia económica de la fermentación.
  3. Explicar la respuesta del cuerpo al ejercicio y (HT) la deuda de oxígeno y el papel del hígado.
  4. Definir el metabolismo y listar las reacciones que incluye.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

La respiración es una reacción exotérmica que ocurre continamente en células vivas, transfiriendo energía para: construir moléculas más grandes, movimiento y mantener el calor corporal.

Aerobia Anaerobia (músculo) Anaerobia (planta/levadura)
oxígeno necesaria no necesaria no necesaria
ecuación glucosa + oxígeno → CO₂ + agua glucosa → ácido láctico glucosa → etanol + CO₂
energía mucho más mucho menos mucho menos

La respiración anaerobia en levaduras es fermentación, económicamente importante en pan (el CO₂ lo hace subir) y bebidas alcohólicas.

4.2

Respuesta al ejercicio (4.4.2.2)

Syllabus

Respiración y metabolismo (declaraciones AQA 8461 4.4.1.3, 4.4.2.1-4.4.2.3).

  1. Nombrar cinco usos del glucosa procedentes de la fotosíntesis.
  2. Comparar la respiración aeróbica y anaeróbica en músculo y levadura, con ecuaciones verbales, y la importancia económica de la fermentación.
  3. Explicar la respuesta del cuerpo al ejercicio y (HT) la deuda de oxígeno y el papel del hígado.
  4. Definir el metabolismo y listar las reacciones que incluye.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Durante el ejercicio, la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria y el volumen de aire inhalado/exhalado aumentan para entregar más sangre oxigenada a los músculos. Si el suministro de oxígeno es insuficiente, los músculos cambian a respiración anaerobia: la oxidación incompleta de la glucosa acumula ácido láctico → fatiga; se genera una deuda de oxígeno.

(HT) La sangre transporta el ácido láctico al hígado, que lo convierte nuevamente en glucosa. La deuda de oxígeno es el oxígeno adicional necesario después del ejercicio para reaccionar con y eliminar el ácido láctico acumulado.

4.2

Metabolismo (4.4.2.3)

Syllabus

Respiración y metabolismo (declaraciones AQA 8461 4.4.1.3, 4.4.2.1-4.4.2.3).

  1. Nombrar cinco usos del glucosa procedentes de la fotosíntesis.
  2. Comparar la respiración aeróbica y anaeróbica en músculo y levadura, con ecuaciones verbales, y la importancia económica de la fermentación.
  3. Explicar la respuesta del cuerpo al ejercicio y (HT) la deuda de oxígeno y el papel del hígado.
  4. Definir el metabolismo y listar las reacciones que incluye.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Metabolismo es la suma de todas las reacciones en una célula o cuerpo; la respiración las impulsa. Incluye:

  • glucosa → almidón, glucógeno, celulosa;
  • glicerol + 3 ácidos grasos → lípidos;
  • glucosa + iones nitrato → aminoácidos → proteínas;
  • respiración;
  • descomposición de exceso de proteína → urea para excreción.
Vocabulario Entrenar
English Español
endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ endotérmico
exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ exothermic: exotérmico
fermentation/fɜːmənˈteɪʃn/ fermentación
oxygen debt/ˈɒksɪdʒn det/ déficit de oxígeno
Metabolism/məˈtæbəlɪzəm/ Metabolism: metabolismo
lactic acid/ˈlæktɪk ˈæsɪd/ ácido láctico
limiting factor/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktə/ factor limitante
4.2

Lista de verificación antes de considerar este tema completado

  • Escribe las ecuaciones de palabras y símbolos de la fotosíntesis; indica que es endotérmica + luz→cloroplastos.
  • Explica los cuatro factores de tasa; lee gráficas de aplanamiento de factor único; (HT) ley del inverso al cuadrado y economía de invernadero.
  • Describe RP6 con sus controles y el cálculo de la tasa.
  • Enumera cinco usos de la glucosa (con nitrato para proteínas).
  • Compara las ecuaciones aeróbicas con las anaeróbicas; nombra los dos productos de la fermentación y sus usos.
  • Ejercicio: tres aumentos; ácido láctico y deuda de oxígeno; (HT) el papel del hígado.
  • Define metabolismo con sus cinco componentes.

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