Avances tecnològicos de industria allimenticia

Los 15 principales avances científicos en alimentación 

Desde el año 2011 y hasta 2014, el proyecto RECAPT (Retailer and consumer acceptance of promising novel technologies and collaborative innovation management), financiado por la Unión Europea, trabaja en la creación de una plataforma que apoye y refuerce la colaboración entre investigadores en el campo de la alimentación y la industria alimentaria y otros implicados del sector. En lo que lleva de andadura, el proyecto ha identificado las 15 principales tecnologías desarrolladas en el ámbito de la alimentación.A través del proyecto RECAPT se han identificado 15 avances científicos en el campo de la alimentación claves para el sector:
Envases Activos
 Estos envases proporcionan un ambiente interno modificado que protege el alimento contra cualquier efecto no deseado que afecte la calidad o seguridad. Este tipo de envases interactúan con su contenido para aumentar el tiempo de conservación o mantener la calidad durante el almacenamiento. 
Películas biodegradables.
 Ofrecen una barrera entre el alimento y su entorno y crea una protección contra los efectos no deseados como microorganismos. Este tipo de películas tienen capacidad para descomponerse a través de la acción de los organismos vivos, y se perciben como más respetuosos con el medio ambiente. 
Plasma frío. 
 Mediante esta tecnología se consigue eliminar patógenos del aire y de las superficies en contacto con los alimentos. De creciente interés para su incorporación en las líneas de procesado. 
Recubrimientos comestibles. 
 Se aplican a muchos productos alimenticios para controlar la transferencia de humedad para mejorar la seguridad y preservar la calidad nutricional y sensorial. También se usan para mejorar el aspecto, olor y sabor y vida útil. Una de las principales particularidades es que son aptos para el consumo. Irradiación a través de haz electrones. 
 Es una forma de energía ionizante de baja intensidad útil sobre todo en productos envasados. 
Homogeneización de alta presión. 
A través de este proceso mecánico se somete un producto líquido a alta presión. Alta presión. Las altas presiones se usan con otras técnicas para lograr la desinfección y conservación de alimentos con un procesado mínimo que no afecta al contenido nutricional. La combinación de las altas presiones con otro tratamiento térmico permite que la temperatura aplicada sea menor. 
Presión hidrodinámica.
 Este proceso suele utilizarse para ablandar la carne tras el sacrificio. Consiste en aplicar ondas de presión a través de la conversión de energía eléctrica en mecánica.
 Envases inteligentes. 
 Una serie de sensores proporcionan información sobre el estado de un alimento o sobre las condiciones en las que se ha almacenado y que están vinculadas a ciertas características de seguridad. Calentamiento por infrarrojos. 
 Destaca su capacidad para calentar alimentos sin necesidad de que entren en contacto directo con la fuente de calor. Se ha utilizado para calentar, dorar, descongelar y tostar, así como otros tipos de cocción. 
Calentamiento óhmico.
 Los alimentos se calientan al pasar electricidad. La energía eléctrica se disipa en calor, lo que se traduce en un calentamiento rápido y uniforme. Una de las particularidades de este sistema es que el calentamiento se produce en el interior del alimento. 
Campos eléctricos pulsados. 
No se produce un calentamiento de los alimentos sino que busca inactivar grandes cantidades de microorganismos, lo que implica una reducción de la actividad biológica en el producto. RFID. La identificación por radiofrecuencia puede considerarse como una forma de código de barras inteligente. A diferencia del código de barras, los datos almacenados en etiquetas RFID se pueden cambiar y actualizar. 
Extracción supercrítica de fluido. 
Un material soluble se extrae de un material alimenticio a través de un disolvente (la sacarosa de la remolacha o el café de los granos). 
Corte por ultrasonidos.
 La aplicación de ultrasonidos mejora la calidad de la superficie del corte en el alimento. A diferencia de otras máquinas de corte, los ultrasonidos pueden cortar materiales blandos, producen bajos niveles de calor y una mínima distorsión.

Realiza un mapa sinóptico de resumen
consulta sobre una industria alimenticia colombiana y realiza una presentación sobre las tecnologías que emplean durante sus procesos.
Envía dicha presentación a mi correo. para 10.3 y 10,4 este:
fanygugan@hotmail.com
para 10º.1 y 10º-2 este
fanygugan@gmail.com

La microbiología en la alimentacion

LA MICROBIOLOGÍA EN LA ALIMENTACIÓN

Justificación

Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos"

Por su pequeño tamaño los microorganismos resultan muy útiles, esto facilita el rápido transporte de nutrientes al interior de la célula y permite, por consiguiente, una elevada tasa metabólica. Así, la tasa de producción de proteína en las levaduras es varios órdenes de magnitud superior que en la planta de soja, que, a su vez, es 10 veces más alta que en el ganado. Esta velocidad de biosíntesis microbiana extremadamente alta permite que algunos microorganismos se reproduzcan en tan solo 20 minutos (Escherichia coli). Los ambientes capaces de albergar vida microbiana son muy variados. Se han encontrado especies que viven a temperaturas comprendidas entre el punto de congelación del agua y el punto de ebullición, en agua salada y dulce, en presencia y en ausencia de aire. Algunos han desarrollado ciclos de vida que incluyen una fase de latencia en respuesta a la falta de nutrientes: en forma de esporas permanecen inactivos durante años hasta que el medio ambiente, más favorable, permita el desarrollo de las células. Los microorganismos se hallan capacitados para acometer una extensa gama de reacciones metabólicas y adaptarse así a muchas fuentes de nutrición. Versatilidad que hace posible el que las fermentaciones industriales se basen en nutrientes baratos.

Un microorganismo de uso industrial debe producir la sustancia de interés; debe estar disponible en cultivo puro; debe ser genéticamente estable y debe crecer en cultivos a gran escala. Otra característica importante es que el microorganismo industrial crezca rápidamente y produzca el producto deseado en un corto período de tiempo. El microorganismo debe también crecer en un relativamente barato medio de cultivo disponible en grandes cantidades. Además, un microorganismo industrial no debe ser patógeno para el hombre o para los animales o plantas. Otro requisito importante es la facilidad de separar las células microbianas del medio de cultivo; la centrifugación es dificultosa o cara a gran escala. Los microorganismos industriales más favorables para esto son aquellos de mayor tamaño celular (hongos filamentosos, levaduras y bacterias filamentosas) ya que estas células sedimentan más fácilmente que las bacterias unicelulares e incluso son más fáciles de filtrar.

Los microorganismos que sintetizan productos útiles para el hombre representan, como máximo, unos pocos centenares de especies de entre las más de 100000 descritas en la Naturaleza. Los pocos que se han encontrado con utilidad industrial son apreciados por elaborar alguna sustancia que no se puede obtener de manera fácil o barata por otros métodos.Su uso, se debe a que los microorganismos, al realizar procesos de fermentación, liberan moléculas orgánicas al medio donde se desarrollan, algunas de las cuales tienen utilidad para el hombre; es el caso del ácido láctico (fermentación láctica) y el alcohol etílico y CO2 (fermentación alcohólica).

Los microorganismos que realizan fermentación láctica ( bacterias y algunos hongos) son utilizados industrialmente para la obtención del queso y otros productos lácteos; los que realizan fermentación alcohólica (levaduras) son utilizados para la obtención del vino, cerveza y otras bebidas alcohólicas.

Los peincipales microorganismos usados en la industria alimenticia son:

1.- Levaduras

Las levaduras se vienen utilizando desde hace miles de años para la fabricación de pan y bebidas alcohólicas. La levadura que sin duda fué la primera y aún hoy en día sigue siendo la más utilizada por el hombre es Saccharomyces cerevisiae de la que se emplean diferentes cepas para la fabricación de cerveza, vino, sake, pan y alcoholes industriales. Se basan en la acción de levaduras (hongos unicelulares) sobre materiales ricos en glucosa. Estas levaduras degradan la glucosa a alcohol etílico, liberando CO2. Esta degradación proporciona a las levaduras energía (los 2 ATP de la glucosilis)

Fabricación del vino

El vino es un producto que se obtiene de la fermentación alcohólica del zumo de uva, realizada por levaduras (Sacharomyces ellipsoideus) que están en la superficie de las uvas.

Kluyveromyces fragilises una especie fermentadora de la lactosa que se explota en pequeña escala para la producción de alcohol a partir del suero de la leche. 

Yarrowia lipolytica es una fuente industrial de ácido cítrico. Trichosporum cutaneum desempeña un importante papel en los sistemas de digestión aeróbica de aguas residuales debido a su enorme capacidad de oxidación de compuestos orgánicos, incluídos algunos que son tóxicos para otras levaduras y hongos, como los derivados fenólicos

2-Hongos filamentosos

Los hongos son la base de muchas fermentaciones como la combinación de soja, habichuelas, arroz y cebada que dan lugar a los alimentos orientales miso, shoyu y tempeh. Los hongos son también la fuente de muchos enzimas comerciales (amilasas, proteasas, pectinasas), ácidos orgánicos (cítrico, láctico), antibióticos (penicilina), quesos especiales (Camembert, Roquefort) y, evidentemente, de las setas.

3-Bacterias

Cabe destacar las bacterias Clostridium acetobutylicum que puede fermentar los azúcares originando acetona y butanol. Las bacterias del ácido láctico incluyen, entre otras, las especies de los géneros Streptococcus y Lactobacillus que producen yogur.

La elaboración del queso y otros productos lácteos, como yogurth, cuajada y requesón, se debe fundamentalmente a las bacterias lácticas (Lactobacillus, Streptococus y Leuconostoc) , que se desarrollan en la leche. Hidrolizan el azúcar de la leche, la lactosa, en glucosa; por fermentación, la glucosa se degrada liberando energía (los 2 ATP de la glucolisis) y como

producto final se obtiene ácido láctico. Las técnicas de fabricación del queso y de las leches fermentadas son muy antiguas y se cree que nacieron como un medio de conservar la leche, ya que el ácido láctico actúa como un conservante natural, evitando, por el pH ácido que origina en la leche, que se desarrollen en ella microorganismos patógenos.

Corynebacterium glutamicum es una importante fuente industrial de lisina (aminoácido)

Otros procesos microbiológicos

También la elaboración de la mantequilla es, en parte, un proceso microbiológico. En su caso, es necesario un agriado inicial, causado por los llamados estreptococos de la leche, para poder separarse después la grasa de la mantequilla durante el batido. Además, estos microorganismos crean pequeñas cantidades de acetoína, una sustancia que se oxida de forma espontánea a diástilo, el compuesto responsable del aroma y sabor de la mantequilla. En algunos países, es costumbre que la leche experimente un proceso mixto de fermentación a base de bacterias lácticas y levaduras y se forme un producto lácteo agrio, pero con contenido en alcohol, como es el caso de kéfir y el kumis, un lácteo elaborado con leche de yegua, que constituía parte importante de la dieta de algunos pueblos guerreros nómadas de Eurasia.Pero las bacterias del ácido láctico no solo pueden desarrollarse en sustratos como la leche. La fermentación láctica también puede ocurrir sobre materiales vegetales. Es el caso de la elaboración de col fermentada ácida o de algunos tipos de aceitunas y encurtidos agrios.

Formación de alimentos exóticos

Mas exótica y lejana resulta la elaboración de la salsa de soja, el miso y el tempeh, que se realiza en Oriente mediante hongos. En la elaboración de la salsa de soja se utilizan el hongo Aspergillus oryzae y otros microorganismos para fermentar una mezcla compuesta de soja y trigo con un fuerte aroma y un color marrón rojizo oscuro. Durante el proceso de fermentación (que puede durar hasta un año), las proteínas y los azúcares se descomponen y los productos de la mezcla inicial dan lugar a una gran variedad de componentes de diversos sabores y aromas tan característicos. El miso, fruto de la fermentación de la pasta de soja que se utiliza como base de sopas y salsas, se obtiene a partir de una mezcla de microorganismos similar. En la producción del tempeh también se usa el hongo Rhizopus oligosporus. El tempeh es una especie de pastel de soja fermentada, básico en la dieta de países como Indonesia, donde se utiliza como fuente principal de proteínas y otros nutrientes esenciales.

Bacterias y aditivos

Pero los microorganismos también se usan para obtener saborizantes y aditivos. El ácido glutámico, un aminoácido usado para obtener glutamato monosódico, es uno de los potenciadores de sabor más comunes en alimentación y se puede obtener mediante fermentaciones. La lisina, un aminoácido esencial, es decir, un componente de las proteínas que el ser humano no puede sintetizar, sino ingerir a través de la alimentación, también puede originarse mediante la fermentación de ciertas bacterias.

De esta manera, puede añadirse lisina a algunos alimentos para mejorar la calidad nutricional de sus proteínas pobres en este aminoácido tan necesario en la dieta. Por otro lado, el ácido cítrico que se agrega a refrescos y productos de confitería se extraía en el pasado de los cítricos. Sin embargo, en la actualidad, la práctica totalidad de su producción procede de la fermentación de Aspergillus niger. Por último, los microorganismos también se utilizan para elaborar aditivos que dan consistencia a los alimentos. Muchas sustancias que se utilizan en la industria alimentaria como espesantes, emulgentes y excipientes, como xantina y la dextrina, se obtienen a partir de determinados microorganismos.

Actividad

 Realiza una síntesis sobre el tema destacando por que se usan microorganismos. Cuales se usan y para  que se usan.

 Representa el proceso de la glucólisis 

 Consulta sobre el proceso industrial en la elaboración del vino

 Consulta sobre el proceso industrial en la elaboración del queso

 Consulta sobre el proceso industrial en la elaboración de la cerveza

 Consulta sobre el proceso industrial en la elaboración del pan

Nota: realizar en cuaderno. Leer sobre  el tema para participar en clase

PRINCIPIOS TERMODINAMICOS EN LOS ECOSISTEMAS.

PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS EN LOS ECOSISTEMAS

La termodinámica es el estudio del comportamiento de la energía calorífica y las formas en que la energía se transforma en calor.La energía de entrada, o energía que entra al ecosistema, es medida en joules o calorías. En el estudio de flujo de energía, los ecólogos tratan de cuantificar la importancia de las diferentes especies y las relaciones tróficas.

FUNCIONAMIENTO DE UN ECOSISTEMA

El funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido. Todos necesitan una fuente de energía que, fluyendo a través de los distintos componentes del ecosistema mantienen la vida y movilizan el agua, los minerales y otros componentes físicos del ecosistema. La fuente primera y principal de energía es el sol, que permite que se realicen todas las actividades de la vida. Las moléculas orgánicas (presentes en los seres vivos) han sido construidas a partir de componentes químicos simples, éstos se obtienen del medio en forma de nutrientes. La energía solar se utiliza y se transforma a través de distintas reacciones químicas y termina convertida en energía calórica que irradia nuevamente al espacio. En tanto los nutrientes químicos se conservan y, aunque cambien su forma y distribución, no se van de la tierra y se regeneran constantemente.

LA TERMODINÁMICA EN EL ECOSISTEMA

Entre los seres vivos de un ecosistema, la energía fluye en un solo sentido, desde los organismos autótrofos, o productores, es transferida hacia los consumidores mediante las relaciones alimentarias. En cada transferencia, se producen grandes pérdidas de energía en forma de calor, el cual es emitido al ambiente. Esto determina que la cantidad disponible para el organismo heterótrofo del último nivel trófico de la cadena de transferencia, sea menor en comparación a la cantidad de energía de laque disponen los organismos que se ubican en niveles anteriores. 

Hemos visto que la energía puede transformarse de una forma a otra, de múltiples modos. La energía potencial acumulada se transforma en energía cinética y viceversa. La energía química del combustible se transforma, en un motor de explosión, en energía térmica y luego en energía mecánica. La energía eléctrica se acumula en forma de energía química en una batería, mientras que la energía eléctrica puede convertirse en energía mecánica en un motor eléctrico, por poner sólo algunos ejemplos. 

Todas estas conversiones de la energía vienen determinadas por dos leyes conocidas como Principios de la Termodinámica, que las limitan y que enunciadas de forma sencilla son: 

1ª Ley de la Termodinámica: la energía ni se crea ni se destruye, sólo puede transformarse de una de sus formas en otra. En otras palabras la energía total del Universo es constante. Se conoce también como Ley de Conservación de la Energía. 

2ª Ley de la Termodinámica: la energía se degrada continuamente en energía térmica. Dicho de otro modo en cualquier conversión de energía nunca se puede obtener el 100% de eficacia, puesto que una parte se degrada indefectiblemente y se pierde en forma de calor. 

Ambas leyes tienen consecuencias fundamentales sobre las transformaciones de la energía. En primer lugar la Ley de Conservación de la Energía nos dice que no puede obtenerse algo por nada; la cantidad de energía obtenida en un proceso no puede ser superior a la invertida. Nunca podemos diseñar y fabricar ningún ingenio humano que produzca más energía de la que consume. 

Por otro lado la 2ª Ley de la Termodinámica, nos indica que la calidad de la energía tiende siempre hacia una forma menos útil, lo que equivale a que el desorden en el Universo, tiende a crecer. Este desorden se asocia con un término físico denominado entropía. Esta tendencia al aumento de la entropía se manifiesta en que sin entradas de energía exteriores, los sistemas tienden hacia un mayor desorden. Por ejemplo, las creaciones humanas sin un adecuado mantenimiento tienden de forma natural a disgregarse y desaparecer y no al revés, a auto regenerarse. Otra forma de verlo es que todos los sistemas tienden espontáneamente hacia la menor energía potencial, lo que implica abandonar calor hacia el exterior. Así, el agua siempre tiende a fluir ladera abajo, de forma natural. 

Resumiendo las leyes de la Termodinámica nos dicen que es imposible obtener más energía de la que hemos invertido en un cierto proceso, e incluso que la cantidad de energía obtenida es siempre menor que la invertida porque indefectiblemente, una parte se degradará en forma de calor. Es posible que alcancemos mayores rendimientos en la conversión pero nunca podrán ser del 100% !.

Por ejemplo, la energía de la luz se transforma en materia orgánica (leña), que a su vez se transforma en calor (fuego) y luz; el calor se puede transformar en energía del movimiento (máquinas a vapor); ésta en luz (dinamo que produce electricidad), y así sucesivamente. La segunda ley dice que al pasar de una forma de energía a otra (energía mecánica a química a calor y viceversa) hay pérdida de energía en forma de calor. Cualquier cambio de una forma de energía a otra produce pérdidas por calor.

De esto se deduce que un ecosistema no puede ser auto abastecido de energía en el corto plazo y que todos los procesos naturales son irreversibles en cuanto al flujo de energía, es decir, el flujo de energía sigue una sola dirección. 

RELACIÓN DE LA TERMODINÁMICA Y LA CADENA TRÓFICA 

Consiste en que la energía solar que llega a la superficie de un ecosistema se aprovecha sólo un 1 % aproximadamente, porque las pérdidas son considerables hasta llegar a la producción primaria. En efecto, sólo el 45% de la luz disponible es absorbible por los orgánulos fotosintéticos; una parte de la radiación potencial es reflejada; otra parte es transmitida por los órganos vegetales, 0 sea, que pasa por ellos, y la energía absorbida es transformada en calor. En el mismo ecosistema hay pérdida de energía, porque cerca de la mitad de la producción primaria bruta es gastada por los productores en su metabolismo y se pierde como calor, y sólo la otra mitad está disponible para los consumidores como alimento (carbohidratos, celulosa, lignina, grasas, proteínas, etc.)

 El movimiento de los materiales es continuo: los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que vuelven cerrándose el ciclo - al suelo o al agua o al aire. La materia se recicla -en un ciclo cerrado- y la energía pasa - fluye- generando organización en el sistema. En un ecosistema las moléculas orgánicas, que contienen energía, producidas por los organismos autotróficos o productores (las plantas y algunos protistas) son la fuente de alimento para los organismos heterotróficos o consumidores. Por ejemplo, una planta puede ser comida por un animal y éste, a su vez, por otro animal. De esta manera la energía es transferida a través de una serie de organismos cada uno de los cuales se alimenta de los organismos que encuentra en el nivel anterior. Esta secuencia se denomina cadena trófica o alimentaria. Cada nivel de esta cadena se llama nivel trófico. En la cadena trófica, al pasar de un eslabón a otro, hay más pérdida de energía a través de la respiración y los procesos metabólicos de los individuos, porque el mantener vivo un organismo implica gastar, en forma de calor, parte de la energía captada; las sustancias no digeribles, que son excretadas o regurgitadas y descompuestas por los detritívoros; y la muerte de individuos, que ocasiona pérdidas, pero la energía es devuelta, en parte, por los desintegradores. La fotosíntesis de las plantas verdes es el proceso fundamental mediante el cual la energía solar es transformada en materia orgánica, que mantiene todas las formas de vida sobre la Tierra. Sin la energía solar no seria posible la vida, y el día en que el Sol cese de producir energía, también se acabará la vida en nuestro planeta indefectiblemente, al menos en forma generalizada. Naturalmente esto sucederá dentro de unos 7000 millones de años. 

FLUJO DE LA ENERGÍA A TRAVÉS DE LOS ECOSISTEMAS 

La vida en la tierra depende de la energía del sol que llega a la superficie terrestre y queda a disposición de los seres vivos. A 150 millones de kilómetros de distancia el sol libera enormes cantidades de energía, una pequeñísima fracción de esta energía llega a la tierra en forma de ondas electromagnéticas, que incluyen calor, luz y radiación ultravioleta. De la energía que llega, gran parte es reflejada por la atmósfera, las nubes y la superficie terrestre. La tierra y su atmósfera absorben una cantidad aún mayor, y sólo queda alrededor de 1% para ser aprovechada por los seres vivos. Del 1% de la energía que llega a la tierra en forma de luz, las plantas verdes y otros organismos fotosintéticos capturan 3% o menos. En conclusión la vida en la tierra se sostiene con menos de 0,03% de la energía que la Tierra recibe del Sol. Como vimos en Elementos de Ecología, todas las transformaciones de la energía obedecen a las Leyes de la Termodinámica. La segunda ley de la Termodinámica gobierna los patrones de flujo de energía a través de los ecosistemas. La fotosíntesis y el flujo de la energía La energía entra a las comunidades por la vía de la fotosíntesis. Esta energía alimenta los procesos del ecosistema. La tasa o intensidad a la cual las plantas (productores de un ecosistema) capturan y almacenan una cantidad dada de energía se denomina productividad primaria bruta, la que está determinada por la cantidad de agua y temperatura disponibles. Y producción primaria neta es la que queda luego de restar la energía que las plantas usan para su mantenimiento (como respiración, construcción de tejidos y reproducción). Parte de esta energía (la que forma los tejidos vegetales) es consumida por animales herbívoros o usada por otros organismos cuando la planta muere. Las plantas contienen mucha menos energía que la que asimilaron debido a la gran cantidad que consumen para su mantenimiento, solo la energía que las plantas no usan para mantenerse está disponible para ser almacenada por los animales.

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ACTIVIDADES

1. ELABORA UNA SÍNTESIS SOBRE LA INFORMACIÓN LEÍDA ACERCA DE LA APLICACIÓN DE PRINCIPIOS DE LA TERMODINÁMICA EN LOS ECOSISTEMAS

2. REPRESENTA CON UNA GRÁFICA COMO SE DA EL FLUJO DE ENERGÍA EN ELLOS.

3. CONSULTA SOBRE EL CICLO BIOGEOQUIMICO DEL NITRÓGENO EN LA NATURALEZA Y RELACIONA ESTE PROCESO CON EL FLUJO DE ENERGÍA Y MATERIA.

PARTICIPA EN LA NACIONALIZACIÓN DEL TEMA EN CLASE

  

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Bioquimica de la fotosíntesis

El  cloroplasto es el organelo de mayor importancia a nivel celular para el proceso de la fotosíntesis y el el se destacan dos regiones: los tilacoides o estructuras membranosas en los cuales se lleva a cabo la primera etapa de la fotosintesis y el estroma o cavidad central,  donde se realiza la segunda parte.

Pigmentos del cloroplasto

La clorofila a absorbe luz de colores rojo y azul, reflejando principalmente el verde de la luz visible. Además existen pigmentos accesorios como clorofila b, clorofila c, y captan luz de colores ligeramente diferentes de los que capta la clorofila a, otros son  los diferentes carotenoides (que captan luz de las gamas verde-azuladas, y reflejan la luz roja, naranja y amarilla). 

En la fotosíntesis, para sintetizar una molécula de glucosa se necesita una fuente de carbono que es el CO₂. El carbono de esta molécula se reduce. Según sea la naturaleza de la molécula que le cede electrones al CO₂ diferenciamos:

Fotosíntesis oxigénica, en la que la fuente de e^- es el H₂O. Se combina el CO₂ con los hidrógenos que proceden del H₂O; ésta al perder sus hidrógenos liberará O₂. La realizan vegetales eucariotas (excepto hongos) y cianobacterias.

Fotosíntesis anoxigénica, en la que la fuente de e- es un compuesto reducido (H₂S) distinto del agua (no se libera O₂) y que realizan determinados tipos de bacterias, puesto que la mayoría son heterótrofas.

La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz.

La velocidad de la primera etapa, llamada reacción lumínica , aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites), pero no con la temperatura, en ella transformamos la energía luminosa de la luz en energía química en forma de ATP y poder reductor, NADPH.

La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula de agua (H ₂ O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O); es decir, el enlace químico que mantiene unidos al hidrógeno y al oxígeno de la molécula de agua, se rompe por efecto de la luz.

El proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP . En consecuencia, cada vez que la luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso descrito.

La fase luminosa, fase clara, fase fotoquímica o reacción de Hill es la primera etapa o fase de la fotosíntesis, que depende directamente de la luz o energía lumínica para poder obtener energía química en forma de ATP y NADPH, a partir de la disociación de moléculas de agua, formando oxígeno e hidrógeno. 

Se diferencian etapas en esta fase como son:

a.        Fotólisis del agua

b.        Síntesis del poder reductor NADPH

c.        Síntesis de energía en forma de ATP

La energía creada en esta fase, será utilizada durante la fase oscura, para de esta forma continuar con la fotosíntesis. Este proceso se realiza en la cadena transportadora de e- del cloroplasto, en los complejos clorofila-proteína que se agrupan en unidades llamadas fotosistemas que están en los tilacoides (membranas internas) de los cloroplastos.

Existen dos tipos de fotosistemas y funcionan gracias a los pigmentos que son los que se encargan de captar la luz, como las clorofilas a y b, o los carotenoides, los cuales absorben diferentes longitudes de onda, formando así tanto al fotosistema I, como al fotosistema II

El esquema muestra el proceso de la fase luminosa partiendo de la fotólisis del H2O hasta la obtención de energía como ATP

FASE OSCURA

En la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad , la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa, ocurre en el estroma de los cloroplastos, es donde se utilizan esos productos obtenidos en la fase lumínica para la reducción del CO₂

En esta fase, el hidrógeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO ₂ ) presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos ; es decir, compuestos cuyas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.

Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATP que da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C ₆ H _I2 O ₆ ) , un tipo de compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho.

Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más.

A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.

Cada uno de estos procesos no requiere de la participación de luz ni de la clorofila, y por ende se realiza durante el día y la noche. Por ejemplo, el almidón producido se mezcla con el agua presente en las hojas y es absorbido por unos tubitos minúsculos que existen en el tallo de la planta y, a través de éstos, es transportado hasta la raíz donde se almacena. Este almidón es utilizado para fabricar celulosa , el principal constituyente de la madera.

El resultado final, y el más trascendental, es que la planta guarda en su interior la energía que proviene del Sol.  Esta condición es la razón de la existencia del mundo vegetal porque constituye la base energética de los demás seres vivientes.

Por una parte, las plantas son para los animales fuente de alimentación, y, por otra, mantienen constante la cantidad necesaria de oxígeno en la atmósfera permitiendo que los seres vivos puedan obtener así la energía necesaria para sus actividades.

Si los químicos lograran reproducir la fotosíntesis por medios artificiales, se abriría la posibilidad de capturar energía solar a gran escala. En la actualidad se trabaja mucho en este tipo de investigación. Todavía no se ha logrado sintetizar una molécula artificial que se mantenga polarizada durante un tiempo suficiente para reaccionar de forma útil con otras moléculas, pero las perspectivas son prometedoras.

La fase oscura consta de dos reacciones llamadas fijación del carbono y ciclo de calvin

Seis vueltas del ciclo, con la introducción de seis átomos de carbono, son necesarios para producir un azúcar de seis carbonos, tal como la glucosa. La ecuación general para la producción de una molécula de glucosa es:

6CO₂ + 12NADPH + 12H⁺ + 18ATP —> C₆H₁₂O₆ + 12NADP⁺ + 18ADP + 18Pi + 6H₂O

En el ciclo de Calvin se utilizan seis moléculas de CO₂ las cuales son utilizadas para generar una molécula de glucosa.

ACTIVIDAD

1.REPRESENTA GRÁFICAMENTE:
A. EL CLOROPLASTO Y SU ESTRUCTURA
B: LA FASE LUMINOSA
C. EL CICLO DE CALVIN

2. ELABORA UN MAPA CONCEPTUAL DONDE EXPRESES LAS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS QUE DIFERENCIAN CADA UNA DE LAS FASES DE LA FOTOSÍNTESIS

3. CONSULTA SOBRE LA IMPORTANCIA QUE TIENE LA FOTOSÍNTESIS PARA LA EXISTENCIA DE VIDA EN LA TIERRA

NOTA: LOS INVITO A VER VIDEOS Y A LEER LA INFORMACIÓN SOBRE ESTE PROCESO PARA PARTICIPAR EN LA PRÓXIMA CLASE YA QUE GIRA EN TORNO AL TEMA.

POR OTRA PARTE COMO PRODUCTO ESPERADA PARA EL TERCER PERIODO PUEDES TRABAJAR REPRESENTANDO CREATIVAMENTE LOS TEMAS DE PERIODOS II Y III COMO SON: EVOLUCION , CADENAS TRÓFICAS, FOTOSÍNTESIS, PRINCIPIOS TERMODINAMICOS EN LOS ECOSISTEMAS  O USO DE MICROORGANISMOS EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA. HAY LIBERTAD PARA ESCOGER LOS TEMAS Y LA FORMA DE PRESENTARLOS YA SEA CON MAQUETAS, EXPERIMENTOS, MODELOS REPRESENTATIVOS ETC, SINEMBARGO DEBES  AVISAR QUE ESCOGES A MAS TARDAR EL VIERNES 16 DE SEPTIEMBRE.

cadenas tróficas en los ecosistemas

HOLA ESTUDIANTES AQUI ENCONTRARAN LA INFORMACION PARA TRABAJAR LOS TEMAS QUE FALTAN PARA EL 2º PERIODO

CADENAS TRÓFiCAS O ALIMENTARIAS

La cadena trófica describe el proceso de transferencia de sustancias nutritivas a través de las diferentes especies de una comunidad biológica en el que cada uno se alimenta del precedente, es la corriente de energía y nutrientes que se establece entre las distintas especies de un ecosistema en relación con su nutrición.

Las flechas de las cadenas alimentarias van siempre de la presa al consumidor. Al comienzo de toda cadena alimentaria siempre se encuentran los organismos vegetales, denominados productores. Le siguen los consumidores, que pueden ser primarios o de primer orden, secundarios o de segundo orden, etc. de acuerdo al lugar que ocupen dentro de la cadena.

PLANTA (Productor) --> HORMIGA (consumidor 1º) --> RANA (consumidor 2º) --> CULEBRA (consumidor 3º)

ESLABONES O NIVELES TRÓFICOS

Existen varios niveles dentro de la cadena trófica. En este flujo de energía se produce una gran pérdida de la misma en cada traspaso de un eslabón a otro, por lo cual un nivel de consumidor alto (ej: consumidor terciario) recibirá menos energía que uno bajo (ej: consumidor primario)

PRODUCTORES

Son organismos con capacidad de transformar las sustancias inorgánicas en orgánicas, razón por la cual son el primer eslabón de la cadena alimentaria. Los productores están representados por los vegetales y por las algas fotosintetizadoras, que poseen la facultad de transformar la energía lumínica proveniente de los rayos solares en energía química. Posteriormente, esa energía será acumulada en compuestos orgánicos que le permitirán crecer y cumplir con sus funciones vitales. Todos los animales de la comunidad dependen directa o indirectamente de los productores (autótrofos), lo que demuestra que sin las plantas verdes es imposible la vida en nuestro planeta.

CONSUMIDORES

La alimentación de los consumidores es a partir de los productores o bien de otros consumidores. Dentro de este grupo existe una gran cantidad de especies, desde el pequeño zooplancton hasta los grandes predadores. Es fácil observar que los consumidores (heterótrofos) dependen directa o indirectamente de los productores. Los animales que consumen organismos vegetales (vaca, caballo, langosta, jirafa) son consumidores primarios (o de primer orden). Los animales que se alimentan de consumidores primarios (zorro, sapo, tigre, águila) son consumidores secundarios (o de segundo orden). Cada organismo vivo constituye un eslabón de la cadena. Por lo general, cada cadena tiene de dos a cinco o seis eslabones, siendo raro que posea un número mayor de eslabones.

Las especies consumidoras pueden ser, si las clasificamos por la modalidad de explotación del recurso: predadores, descomponedores y detritivoros, parásitos y comensales. Pero si ,miramos el número de términos en la cadena se divide en productores, consumidores de diversos niveles y descomponedores.

PREDADORES: Organismos que ingieren el cuerpo de sus presas, entero o en parte. Esta actividad puede llamarse y se llama a veces predación, pero es más común ver usado este término sólo para la actividad de los carnívoros, es decir, los consumidores de segundo orden o superior (ver más abajo). PARÁSITOS Y COMENSALES. Los parásitos pueden ser depredados, como lo son los pulgones de las plantas por mariquitas, o los parásitos de los grandes herbívoros africanos, depredados por picabueyes y otras aves. Los parásitos suelen a su vez tener sus propios parásitos, de manera que cada parásito primario puede ser la base de una cadena trófica especial de parásitos de distintos órdenes.

Si examinamos el nivel trófico más alto de entre los organismos explotados por una especie, atribuiremos a ésta un orden en la cadena de transferencias, según el número de términos que tengamos que contar desde el principio de la cadena:

CONSUMIDORES PRIMARIOS: los fitófagos o herbívoros. Devoran a los organismos autótrofos, principalmente plantas o algas, se alimentan de ellos de forma parásita, como hacen por ejemplo los pulgones, son comensales o simbiontes de plantas, como las abejas, o se especializan en devorar sus restos muertos, como los ácaros oribátidos o los milpiés.

CONSUMIDORES SECUNDARIOS: los zoófagos o carnívoros, que se alimentan directamente de consumidores primarios, pero también los parásitos de los herbívoros, como por ejemplo el ácaro Varroa, que parasitiza a las abejas.

 CONSUMIDORES TERCIARIOS: los organismos que incluyen de forma habitual consumidores secundarios en su fuente de alimento. En este capítulo están los animales dominantes en los ecosistemas, sobre los que influyen en una medida muy superior a su contribución, siempre escasa, a la biomasa total. En el caso de los grandes animales cazadores, que consumen incluso otros depredadores, les corresponde ser llamados súper predadores (o súper depredadores). En ambientes terrestres son, por ejemplo, las aves de presa y los grandes felinos y cánidos. Éstos siempre han sido considerados como una amenaza para los seres humanos, por padecer directamente su predación o por la competencia por los recursos de caza, y han sido exterminados de manera a menudo sistemática y llevada a la extinción en muchos casos. En este capítulo entrarían también, además de los predadores, los parásitos y comensales de los carnívoros.

DESCOMPONEDORES Y DETRITIVOROS

Los organismos descomponedores están representados por los hongos y las bacterias, mientras que los detritívoros, que son organismos que se alimentan de detritos, es decir, de materia muerta proveniente de la descomposición, son los protozoarios, milpiés, caracoles, pequeños gusanos, lombrices de tierra, etc. Los protozoarios son microorganismos unicelulares eucariotas, como el paramecio, los tripanosomas y las amebas, entre otros. Los descomponedores y detritívoros son los encargados de desintegrar parte de los cuerpos muertos de vegetales y animales. Además, otra fuente de alimentación de estos organismos son los excrementos de los animales, el pelo y la lana que pierden los mamíferos, las hojas y frutos de los árboles que caen al suelo, etc. Si bien en una comunidad hay numerosas especies, no es común ver cadáveres de animales y restos de plantas que perduren en los ecosistemas. Las hojas que caen de los árboles desaparecen casi completamente en el transcurso de un año. En el suelo hay animales que comen cadáveres (carroña) y otros que se alimentan de restos vegetales, como la lombriz de tierra y algunos insectos. Las bacterias y los hongos son los principales organismos vivos que se encargan de transformar la materia orgánica de los organismos muertos en sustancias inorgánicas o minerales, para que queden a disposición de las plantas. Por lo tanto, son los descomponedores los que realizan la transformación de la materia orgánica en inorgánica, y con ello la producción de elementos nutritivos para los vegetales. Por lo menos el 80% del material que se desprende de las plantas en un bosque es desintegrado por los descomponedores. Cualquiera de los eslabones de una cadena alimentaria se transforma, al morir, en sustancias inorgánicas por acción de los descomponedores. De ahí la gran importancia que tienen estos microorganismos en el ecosistema.

Resumiendo, la descomposición de los desechos produce liberación de energía y transformación de sustancias orgánicas en inorgánicas, al desintegrarse en forma gradual la materia orgánica muerta. Es así como los descomponedores hacen posible que los productores puedan captar las sustancias inorgánicas para su beneficio.

La interacción de los organismos vivos puede graficarse de la siguiente manera:

REDES TROFICAS

Desde luego, el mundo real es mucho más complicado que una simple cadena alimenticia. No todos los organismos tienen dietas muy especializadas como los osos hormiguer. Las culebras no limitan sus dietas a ranas, las ranas y sapos comen otras cosas aparte de determinados insectos. Cada ser vivo se alimenta de diferentes tipos de presas y, a su vez, es presa de distintos depredadores. Además, algunos organismos como aves y ratones incluyen en sus dietas tanto vegetales como animales. Esto determina que en un ecosistema se formen redes tróficas (redes alimentarias) que incluyen muchas cadenas alimentarias y una gran cantidad de especies que se comportan como productores, consumidores y descomponedores. La única manera de desenredar las redes es siguiendo el curso de una cadena hacia atrás hasta llegar a la fuente, que son los productores. En síntesis, el conjunto de cadenas alimentarias que tiene eslabones comunes da lugar a una red trófica. En el siguiente esquema puede observarse ejemplos de  redes tróficas

ACTIVIDAD

1.    ELABORA UN ESQUEMA  QUE SINTETICE LO MAS RELEVANTE SOBRE EL TEMA EN TU CUADERNO PARA REVISARLO ANTES DE FINALIZAR EL PERIODO AL ENTRAR EN AGOSTO.

2.    REALIZA Y ENVIA A MI CORREO, MAXIMO POR PAREJA LOS SIGUIENTES PUNTOS

·         UN COMENTARIO MÍNIMO DE UNA PAGINA EN WORD EN EL CUAL COMENTES LA IMPORTANCIA DE LAS CADENAS ALIMENTARIAS Y  REDES TROFICAS EN UN ECOSISTEMA. EN LAS PRIMERAS SEÑALA PORQUE SE DICE QUE  EN UNA CADENA ALIMENTARIA SI FALTA UN ESLABON TRNDRÍA MUCHAS DESVENTAJAS. (Explica o da ejemplo de ello)

·         IMÁGENES DE CADENAS TROFICAS MARINAS Y TERRESTRES Y UN CUADRO COMPARATIVO ENTRE ELLAS.

·         A QUE LLAMAN PIRAMIDES DE BIOMASA CONCEPTO E IMÁGENES DE SU CLASIFICACIÓN

 recuerden mi correo: 

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