1.- A continuació s'exposen algunes dades corresponents a moments

històrics importants de l'estudi de la fotosíntesi:

Van Helmont (1577-1644): Vaig agafar un test, hi vaig posar 90 kg de terra que prèviament havia assecat en un forn i vaig plantar-hi un plançó de salze que pesava 2,26 kg. Al cap de cinc anys, l'arbre pesava uns 77 kg. Però sempre el vaig regar amb aigua de pluja. Finalment, vaig assecar novament la terra del test i va pesar els mateixos 90 kg menys uns 56 g. Pertant, 74 kg de fusta, escorça i arrel havian crescut tant sols de l'aigua.

Priestley (1733-1804): La vegetació regenera l'aire viciat per la respiració dels animals o per la combustió.

Ingen-Housz (1730-1799): Les parts verdes de les plantes tenen la capacitat de purificar "l'aire dolent", però només quan estan exposades a la llum del sol.

Warburg (1883-1970): L'oxigen desprès per les plantes procedeix de la fotòlisi del diòxid de carboni.

a) En l'experiment de Van Helmont, d'on apareix el material que suposa el guany de pes del salze?  Raoneu la resposta. (1 punt)

b) Què volgueren dir Priestley i Ingen-Housz? Per il·lustrar la vostra explicació, feu un esquema metabòlic general de la fotosíntesi, i indiqueu els processos que es donen en cada una de les fases. (1 punt)

c) En un hivernacle de conreu mesurem la concentració de CO2 en l'aire. Repetim aquesta mesura cada 3 hores durant 24 hores. Els resultats obtinguts es presenten en la taula següent.  

   hora del dia  2 5 8 11 14 17 20 23    CO2 (unitats arbitràries)    85    100    90    80    65    50    55    70 

Representeu aquests resultats en un gràfic. Expliqueu els canvis en la concentració de CO2 i indiqueu en quines hores es va produir la fotosíntesi i en quines hores la respiració. Per què? (1 punt)

d) Per tal de comprovar la hipòtesi de Warburg, es va fer créixer una planta verda en presència d'aigua l'oxigen de la qual estava marcat radioactivament, i CO2 amb l'oxigen no marcat. L'oxigen alliberat estarà marcar

radioactivament? Expliqueu la resposta. (1 punt)  

2.- En funció de la naturalesa de la font d’energia i de la font de carboni que utilitzen, els organismes poden classificar-se com s’indica a la taula següent:  

Font d'energiaLlum 

(fotòtrof)Substrats oxidables

(quimiòtrof)

Font de carboni

Matèria orgànica  

(heteròtrof)fotoheteròtrof quimioheteròtrof

Matèria inorgànica  (autòtrof)

fotoautòtrof quimioautòtrof

 

1) Pel que fa a aquesta terminologia, què dirieu que és un gerani? Per què? I un humà, què es? Per què?  

2) Trobeu dues espècies bacterianes desconegudes i voleu determinar alguna de les seves característiques. Per això feu crèixer les dues espècies bacterianes en les condicions que es deriven de combinar:

- a) la presència o no de llum

- b) la presència o no de sacarosa en el medi

Cada mitja hora preneu una mostra de cada cultiu i feu un comptatge de cèl·lules per tal de veure si es dóna (+) o no (-) creixement de la població bacteriana. Anoteu al quadern els següents resultats:  

Condicions de creixementEspècie 1 Espècie 2

llum sacarosaSI SI + +

NO SI - +NO NO - -SI NO + -

Què podeu dir de cada espècie pel que fa a les seves fonts de carboni i d’energia ?  Perquè ?  

3) Fem crèixer el fong Neurospora crasa en un medi amb glucosa i amoníac. Després d’exposar-lo a la llum ultraviolada  no pot sobreviure en aquest medi: ara necessita també l’aminoàcid arginina. Què creieu que pot haver fet la irradiació? Creieu que aquests resultats estàn d’acord amb la idea un gen = un enzim ? Per què ?   

3.- Elodea canadiensis és una planta aquàtica especialment recomanada per a

aquaris d’aigüa freda. El muntatge que es mostra al dibuix s’ha dissenyat per tal de determinar a quina temperatura es realitza la fotosíntesi a major intensitat. L’activitat fotosintètica es mesurarà a través del volum de gas acumulat a la part superior del tub d’assaig.

           

Branquetes de Elodea canadiensis                                   Muntatge model utilitzat per a realitzar l’estudi  Disposem de diversos muntatges idèntics amb les corresponents instal·lacions que ens permeten controlar la temperatura, la concentració de diòxid de carboni a l’aigua així com les condicions de llum. Podem modificar aquests factors per assolir els valors que s’indiquen a continuació:

-         temperatura de l’aigua: 15 ºC, 20 ºC, 25 ºC,-         concentració de diòxid de carboni a l’aigua: elevada, mitjana, baixa.-         condicions de llum: molt intensa, intensa, atenuada.

 1) (1 punt)

a) Formuleu en forma de pregunta el problema que es vol investigar.b) Identifiqueu les variables independent i dependent.

 2) (1 punt)En les condicions de l’enunciat de la pregunta, dissenyeu un experiment per tal de poder donar resposta al problema que es planteja en aquesta recerca. 3) (1 punt)

A partir de l’equació general de la fotosíntesi, justifiqueu la importància del diòxid de carboni en aquest procés i expliqueu quin és el gas que s’acumula a la part superior del tub i la seva procedència. 

4.- Els bacteris del sofre Sulfobolus, microorganismes capaços de viure a les

xemeneies hidrotermals de les dorsals oceàniques a gran profunditat, obtenen l’energia a partir de compostos inorgànics. Poblacions d’aquest bacteri sostenen un complex ecosistema en absència de llum. Milers de metres més amunt, prop de la superfície, es desenvolupen comunitats d’algues microscòpiques que constitueixen l’aliment de gran varietat de peixos planctívors. 1. (1 punt)Completeu la taula següent, indicant quin és l’origen de l’energia (radiació solar, compostos orgànics, compostos inorgànics) i del carboni (CO2, matèria orgànica) pels tres tipus metabòlics que s’especifiquen. Indiqueu també quins serien els organismes fotoautòtrofs i els quimioheteròtrofs a partir dels ambients marins de l’exemple . 

Tipus d’organismes segons el seu metabolisme

Origen (font)de l’energia

Origen (font)del carboni

Exemples d’organismes

  

Fotoautòtrofs  

       

  

Quimioautòtrofs  

     Bacteris del sofreSulfolobus

  

Quimioheteròtrofs  

       

 2. (1 punt)Raoneu si les següents afirmacions són o no certes:

a) Les cèl·lules dels organismes quimioheteròtrofs són sempre aeròbiques 

b) La fotosíntesi i la respiració cel·lular són mutuament excloents: una cèl·lula que fa la fotosíntesi no respira

5.- En un estudi sobre un grup de plantes de climes temperats s’han obtingut les

dades que es mostren al gràfic de sota, el qual indica la relació entre la temperatura i

l’activitat fotosintètica (mesurada a partir de la quantitat d’oxigen alliberat).

 

 

1. (1 punt)

Feu servir les dades que mostra el gràfic per respondre les qüestions següents.

a) Ompliu la taula amb els valors corresponents:

Temperatura (ºC) 0 10 25 40

Activitat fotosintètica (oxigen alliberat)        

 

b) Es considera que la temperatura òptima per a la fotosíntesi permet alliberar

quantitats d’oxigen superiors a 15 unitats. D’acord amb aquest criteri assenyaleu

clarament en el gràfic quina és la franja de temperatura òptima.

 

2. (1 punt)

L’anàlisi de la forma de corba en el gràfic ha conduït a la següent conclusió: “La

temperatura influeix en l’activitat fotosintètica”. Useu els vostres coneixements sobre el

procés de la fotosíntesi per explicar la causa d’aquesta conclusió.

 

3. (1 punt)

Escriviu l’equació general de la fotosíntesi, expliqueu d’on prové l’oxigen alliberat i

justifiqueu per què es fa servir l’alliberament d’oxigen com una mesura de l’activitat

fotosintètica.

 

6.- El gràfic mostra la intensitat en què una mongetera realitza la fotosíntesi i la

respiració al llarg d’un dia. La intensitat de la fotosíntesi i la de la respiració es representen en el gràfic a través del consum i producció de diòxid de carboni (variables expressades en un sol eix). 

1) (1 punt)Encercleu l’opció correcta i després justifiqueu la vostra elecció. 

A. En quin moment del dia es produeix una major quantitat de glúcids:a. 8:00b. 12:00c. 14:00d. 18:00

justificació     

B. Aquest gràfic:a. no pot correspondre a una planta: les plantes no respiren.

b. permet observar que les plantes fan la fotosíntesi de dia i respiren de nit.c. està equivocat, la línia discontínua representa la respiració i la contínua

la fotosíntesi.d. mostra un període en què les plantes realitzen la fotosíntesi i la respiració

simultàniamentjustificació     2) (1 punt)Per quina raó s’utilitza el consum de diòxid de carboni com una mesura de la intensitat en què es realitza la fotosíntesi? Expliqueu el paper que exerceix aquest gas en la fotosíntesi i en quina fase intervé. 3) (1 punt)S’ha realitzat un experiment per tal de comprovar que les deficiències (escassetat en el medi de cultiu) en fòsfor i nitrogen pertorben el creixement de la mongetera i causen alteracions en  les fulles. S’ha vigilat que en tots els grups de plantes utilitzats les condicions fossin les mateixes excepte el tipus de substrat de creixement. La taula mostra els resultats de l’experiment. Tipus de substrat de creixement ResultatsSubstrat amb els requeriments normals de fòsfor i nitrogen

Creixement normal, fulles ben desenvolupades

Substrat amb dèficit de fòsfor i nitrogen

Menor creixement, alteracions en el color i la forma de les fulles

 Aquestes són unes de les possibles conclusions de l’experiment:“El fòsfor i el nitrogen són necessaris tant pel creixement normal de la mongetera com per la formació de fulles ben desenvolupades.” 

a)      S’han fet crítiques al disseny de l’experiment que invaliden les conclusions. Un company ha argumentat: “Potser la causa del resultat és exclusivament l’escassetat en fòsfor”. Creieu que està fonamentada aquesta crítica? Expliqueu-ho.

 b)      Feu un disseny de l’experiment en el que es pugui comprovar la validesa de la

crítica anterior.  

7.- En una pràctica de laboratori, un grup de segon de batxillerat ha fet un

experiment per demostrar que la llum es necessària en el procés de la fotosíntesi. Per això ha fet dos muntatges com els que mostren els dibuixos. L’única diferència, ja que s’ha vigilat que la resta de condicions fossin les mateixes, ha estat que un d’ells ha estat il·luminat continuadament més d’una hora (l’assenyalat amb la lletra A) i l’altre s’ha mantingut, durant el mateix període, a les fosques (l’assenyalat amb la lletra B).

   

 1)              (1 punt). Observeu el muntatge A. Per què creieu que pot ajudar a

demostrar que la llum és necessària per a la fotosíntesi? Relacioneu la vostra explicació amb l’equació general de la fotosíntesi i justifiqueu com es genera el gas que s’acumula a la part superior del tub A.

 2)              (1 punt). Un alumne del grup, en observar la petita acumulació de gas en

el tub d’assaig del muntatge B, ha afirmat: “La planta ha fet la fotosíntesi a les fosques!” No obstant això, la resta de companys l’han intentat convèncer que l’experiment havia donat el resultat esperat.

 a)      Per què creieu que aquest alumne ha fet l’afirmació anterior?b)      Per quina raó la resta de companys entenen que l’experiment ha donat el

resultat esperat? 

3)          (1 punt).a) Quina és la variable independent de l’experiment? I la variable dependent?b) Quin és el control de l’experiment? Per a què serveix que hi hagi un control en els experiments? 

8.- En una parcel·la hi ha 100 presseguers de la mateixa varietat, edat i mida.

Volem determinar la quantitat mínima d’aigua de reg necessària per obtenir una producció de préssecs òptima (estimada en 45 kg de préssecs per arbre).

La parcel·la s’ha dividit en 4 parts equivalents amb el mateix nombre d’arbres distribuïts uniformement. Disposem també d’un dispositiu per regar cada part amb diferents quantitats d’aigua:  (1 L·h-1, 2 L·h-1, 3 L·h-1, 4 L·h-1). 1) (1 punt)a)  Quina és la variable independent? 

   

 Quina és la variable dependent? 

 

 Hi ha rèpliques en aquesta recerca? Expliqueu-ho 

   

 b) Un cop determinada aquesta quantitat d’aigua de reg necessària per obtenir una bona producció, serà la mateixa que cal subministrar a qualsevol altra plantació de presseguers per obtenir la mateixa producció de préssecs per arbre? Justifiqueu la resposta.   2) (1 punt)a) L’aigua resulta clau en el procés de fotosíntesi. Des del punt de vista metabòlic, quina és la funció de l’aigua en aquest procès? b) Des del punt de vista energètic, quina és la importància de la fotosíntesi en el conjunt dels éssers vius?

PREGUNTES AMB PAUTA DE CORRECCIÓ

9.- Un grup d’investigadors prova l’efecte de l’aigua

contaminada sobre la taxa fotosintètica de la planta Elodea. El procediment consisteix a mesurar la taxa fotosintètica a partir de l’oxigen produït per un exemplar d’Elodea submergit en aigua potable i per un altre exemplar submergit en l’aigua d’un riu contaminat. La il·luminació i la temperatura, i també altres factors que poden afectar l’experiment, es mantenen

constants. Els resultats obtinguts es mostren en la taula següent:

1) [1 punt] Responeu a les qüestions següents:

a) Representeu en un mateix gràfic les taxes fotosintètiques (nombre de bombolles de O2 per segon) dels dos exemplars d’Elodea en funció del temps.

- [0.5 punts distribuits de la següent manera]:

    [0.2 punts per situar les unitats i magnituds correctament als eixos de coordenades - 0.1 punts per cada eix]

    [0.3 punts per dibuixar correctament les gràfiques, incloent la llegenda o indicació de què representa cada gràfica - 0.15 punts per cada gràfica]

 

b) Quines són les conclusions d’aquest experiment? Com milloraríeu el disseny per tal que les conclusions fossin més fiables? Raoneu-ho.

 [0.5 punts totals, distribuits com s'indica a la taula]

Conclusions inicials

 

 

RESPOSTA MODEL: La conclusió és que es produeix una disminució en la taxa fotosintètica, mesurada a partir de les bombolles d’O2 despreses, en el cas de la planta submergida en aigua contaminada, al llarg d’un període de 100 segons.  

[0.25 punts]

  

Milloraríem el disseny experimental...

 

 

RESPOSTA MODEL: El disseny experimental és millorable per vàries raons. La més clara d’elles és la falta de rèpliques, la qual cosa fa que les diferències observades –malgrat s’observi una alteració clara de la taxa fotosintètica- poguessin teòricament ser degudes en part a les diferències inicials entre els dos exemplars d’Elodea. De fet, aquí tenim una altra de les mancances del disseny: no s’han pesat les plantes ni s’ha mesurat l’àrea foliar, per tant, diferències individuals a les quals no es fa referència. Per últim, el mètode de mesura del volum d’O2 desprès pot resultar força imprecís.Caldria proposar l’ús d’unitats de volum en comptes de bombolles.

[0.25 punts si parlen de DUES de les TRES coses que es mostren subratllades. Si només parlen d'una cosa, llavors 0.125 punts]

 

 

 

2) [1 punt]

Dos estudiants comenten aquests resultats i mantenen el diàleg següent:

ESTUDIANT A: Segons aquest experiment, l’aigua contaminada afecta la fase lumínica de la fotosíntesi.

ESTUDIANT B: La fase lumínica no, sinó la fase fosca, tal com es dedueix de la disminució de la producció de O2.

Quin dels dos estudiants té raó? Justifiqueu-ho a partir de l’experiment i dels vostres coneixements sobre la fotosíntesi.

 

RESPOSTA MODEL: Té raó l’estudiant A. La taxa fotosintètica que s’està mesurant en aquest experiment fa referència a la producció d’O2 que té lloc a la fase llumínica de la fotosíntesi a partir de la molècula d’aigua.

 

ASPECTES A VALORAR

- fase lluimínica [0.5 punts]

- l'O2 prové de l'aigua [0.5 punts]

10.- Per al seu treball de recerca, la Gisela i en Baldiri han decidit analitzar la

influència del fotoperíode en la generació de matèria orgànica en les plantes, i disposen dels elements següents:— geranis;— aigua;— terra;— testos;— una habitació amb llum solar;— una habitació que poden mantenir completament a les fosques. Han dissenyat l’experiment següent:— Han agafat 40 esqueixos de gerani i els han repartit en quatre grups, amb 10

esqueixos per grup. Han tingut en compte que els esqueixos de cada grup pesin exactament igual, 200 grams, i tinguin la mateixa superfície foliar.

— Han plantat els esqueixos en testos, amb la mateixa quantitat de terra, i els han regat cada dos dies amb la mateixa quantitat d’aigua. També han controlat la temperatura perquè es mantingués constant en els quatre grups de plantes.

— Han sotmès cada grup de plantes al fotoperíode següent:— Grup 1: 4 hores de llum i 20 hores de foscor.— Grup 2: 7 hores de llum i 17 hores de foscor.— Grup 3: 10 hores de llum i 14 hores de foscor.— Grup 4: 13 hores de llum i 11 hores de foscor.

— Trenta dies després de començar l’experiment, han agafat els esqueixos, els han netejat amb cura per a treure’n tota la terra i els han tornat a pesar.

 La taula següent indica el pes mitjà de les plantes de cada grup:

   Pes mitjà de les plantes en grams (g)GRUP 1 250GRUP 2 300GRUP 3 375GRUP 4 500

  

1) Representeu gràficament els resultats de l’experiment. [1 punt] 

Resposta model:

 Puntuació:- per situar bé els eixos i posar els noms correctament: 0,5 punts- per fer les barres de forma correcta: 0,5 punts- si hi ha mancances puntuals, descomptar la part corresponent en funció de la puntuació total.  

2) Respecte l’experiment anterior, responeu a les qüestions següents: [1 punt] a) Indiqueu quin és el problema a investigar i quines són la variable independent i la variable dependent. TOTAL de l’apartat a): 0,4 punts Problema a investigar    

Com afecta el fotoperíode (o les hores de llum) sobre el creixement (o l’increment de pes) de les plantes? Si no es posa l’interrogant al final però la frase té sentit interrogatiu, es valorarà igualment bé. 0,2 punts 

Variable independent  

Les hores de llum (o el fotoperíode) 0,1 punt 

Variable dependent  

El creixement de les plantes (o l’increment de pes de les plantes) 0,1 punt 

   b) Interpreteu els resultats obtinguts. Quines conclusions es poden extreure d’aquest experiment?  TOTAL de l’apartat b): 0,6 punts Resposta model:Han de relacionar les hores de llum a l’increment del pes de les plantes (de matèria orgànica). En aquest sentit, quantes més hores de llum hi ha, més creixen (o més augmenta la seva massa). És possible que parlin de fotosíntesi, però no és imprescindible, atès que ja es pregunta de forma específica a la següent pregunta. La conclusió és que l’increment d’hores de llum fa que incrementi la producció o la síntesi de matèria orgànica (o el pes o la massa de les plantes). Puntuació:0,3 punts per la interpretació0,3 punts per les conclusions (alerta, és possible que ho presentin barrejat) 

3) El procés metabòlic que es veu afectat en aquest experiment és la fotosíntesi. Anomeneu les dues fases d’aquest procés i expliqueu com es veuen afectades en l’experiment. Nom de la FASE I: Fase lluminosa (0,1 punt)

Com es veu afectada? En augmentar el nombre d’hores de llum, incrementa la produccióde NADPH i d’ATPs. (la font d’energia és ATP. El NADPH s’utilitza com a poder reductor) O bé, En disminuir el nombre d’hores de llum, disminueix la producció de NADPH i d’ATPs.  (0,4 punts) Si només parlen dels ATP o del NADPH, llavors la meitat de puntuació. 

Nom de la FASE II: Fase fosca (o fase de fixació del carboni) (0,1 punt)  

Com es veu afectada? Si a la fase lluminosa es formen més NADPHs i més ATPs, al cicle de Calvin es fixarà més CO2 i per tant se sintetitzarà més matèria orgànica (o glucosa) O bé Si a la fase lluminosa es formen menys NADPHs i menys ATPs, al cicle de Calvin es fixarà menys CO2 i per tant se sintetitzarà menys matèria orgànica (o glucosa) (0,4 punts) Si només parlen dels ATP o del NADPH, llavors la meitat de puntuació.