La luz y la fotosíntesis en las plantas

LABORATORIO DE BIOLOGIA - UNIVERSIDAD DEL VALLE
EFECTO DE LA LUZ SOBRE EL DESARROLLO DE PLÁNTULAS
(PHASEOLUS VULGARIS)
Galeano Sánchez, Nicolás Esteban - Sánchez Varela, Juan Camilo
Vera Pino Lesly Valeria - Zuleta Ortiz Michael Steven
9 de Junio de 2014. Departamento de Biología – Ingeniería agrícola
Universidad del Valle - Colombia
RESUMEN
Para determinar el impacto de la luz en las plantas, tanto cambios morfológicos como nutricionales se trabajó en la
observación y caracterización de plantas de frijol (Phaseolus Vulgaris) expuestas a diferentes longitudes de ondas de
luz y de esta forma ver la influencia de la fotosíntesis en estos organismos. Se hizo con una cantidad de muestra de
semillas de 25 semillas por matera tres tratamientos con papel celofán rojo, tranparente y cartulina negra
respectivamente en macetas independientes estableciendo de esta forma las diferentes longitudes de onda, donde se
pudo observar a lo largo de tres semanas la presencia de fenómenos como etiolación y fotomorfogénesis, asociadas a
hormonas de crecimiento como las auxinas y células como los fitocromos al igual que se detalló la eficacia de
tratamientos donde se desarrollaron las plantas de una forma superior respecto a follaje, color, crecimiento del tallo y
raíz.
Palabras clave: fotomorfogénesis, etiolación, longitudes de ondas, eficiencia en crecimiento, fitocromos, auxinas.
ABSTRACT
To determine the light impact in the plants, both morphological changes as nutritionals, worked on the observation and
characterization of bean plants(Phaseolus Vulgaris) exposed to differents wavelengths of light and this way see the
influence of the photosynthesis in these organisms. It was made with a quantity of 25 seeds for each matera, three
treatments with red celophane paper, transparent and black cardboard respectively in separates flower pots, thereby
establishing the differents wavelengths, where it was observed during three weeks the presence of phenomena as
photomorphogenesis and etiolation, associated with growth hormones such as auxin and cells like phytochrome, well
as detailed treatments efficacy where plants developed in a superior way compared the foliage, color ,growth of the
stalk and root.
Keywords: photomorphogenesis, etiolation, wavelengths, growth efficiency, phytochrome, auxin.
1
OBJETIVOS
 Comprender la importancia de la luz como fuente
de energía en las plantas y factor del desarrollo
integral de estas como un organismo autótrofo.
 Identificar los cambios en las plántulas como
tropismo, crecimiento, morfología, etiolación y sus
causas.
INTRODUCCION
Aunque la luz es un factor primordial para la planta
respecto a la obtención y conversión de energía para su
metabolismo, esta también tiene un papel importante en la
cual actúa como una señal para inducir cambios en el
crecimiento y la forma de las plantas. Las diferentes
respuestas al crecimiento de estos organismos autótrofos
donde la luz es el principal responsable de ello es lo

2
conocido como fotomorfogénesis. Durante esta
investigación se describen algunas diferencias de
los tipos de longitudes de onda del espectro visible
específicamente las formas cualitativas en que estas
influyen en las plantas observándose características a
causa de los tratamientos especiales (ausencia de luz, luz
roja) respecto con tratamientos en condiciones normales.
MARCO TEÓRICO
Hasta hace aproximadamente 400 años, los observadores
del mundo biológico, al notar que los procesos vitales de
los animales dependían del alimento que ingerían,
pensaban que las plantas tomaban su alimento del suelo.
Este concepto fue aceptado hasta que el médico Belga
Jan Baptist van Helmont (1577-1644) ofreció la primera
evidencia en contra.
Van Helmont hizo crecer un pequeño sauce en una
maceta durante cinco años, a la que solo le añadía agua.
Al final de los cinco años, el sauce había incrementado de
peso en 74 Kg, mientras que la tierra de la maceta había
disminuido se peso solamente 57 g.
Los organismos fotosintéticos son organismos autótrofos,
es decir que no necesitan incorporar sustancias orgánicas
previamente sintetizadas. Se sabe desde hace varios
siglos que una fuente de energía (la luz), una fuente de
carbono (CO2) y agua son suficientes para producir la
materia orgánica necesaria para la alimentación de estos
organismos.
La luz por ende cumple un papel, importante en el
desarrollo de las plantas. Hace aproximadamente 300
años, Isaac Newton (1642-1727) dispersó la luz en un
espectro de colores haciendo pasar un haz de luz a través
de un prisma obteniendo haces luminosos de varios
colores diferentes que van desde rojo hasta violeta.
El físico ingles James Clerk Maxwell (1831-1879), en el
siglo XIX demostró que la luz visible en realidad era un
parte muy pequeña del amplio espectro continuo de
radiación del espectro electromagnético. Según Maxwell
todas las radiaciones de este espectro actúan en forma de
ondas.
Sin embargo en 1905, Albert Einstein postula que la luz se
comporta en forma de paquetes de energía, denominados
cuantos de luz o fotones El modelo ondulatorio les permite
a algunos físicos describir matemáticamente ciertos
aspectos de la luz y el modelo fotónico permite describir
otro tipo de cálculos. Estos dos modelos se consideran
complementarios para la descripción de la luz como un
fenómeno.
Para que las plantas puedan utilizar la energía lumínica, y
realizar su fotosíntesis, esta energía debe de ser
absorbida. Este papel lo cumplen los pigmentos
representados en la planta por la clorofila, la cual está
ubicada en los tilacoides de los cloroplastos. Este proceso
de absorción se conoce como la fase luminosa de la
fotosíntesis y es donde se transforma la energía lumínica a
química necesaria para el metabolismo de la planta.
MÉTODOS Y MATERIALES
 Tierra para maceta: Se utilizó un sustrato para
el desarrollo de las plantas el cual estuviera
libre de enfermedades o tuviera menor
cantidad de estas y presencia de hongos y
bacterias que afectaran las plantas
 3 Recipientes de plástico de al menos 30cm
de largo X 20 cm de ancho X 10 cm de
profundidad: Para contener el sustrato se
utilizaron recipientes plásticos y de esta forma
manejar mejor las plantas. Estos recipientes
deben de ser perforados para el drenaje del
exceso de agua y evitar sobresaturación del
sustrato
 Semillas de fríjol u otra dicotiledónea.
 75 palos de madera de 30 cm de largo: Para la
separación de cada plántula y tomar las
medidas individuales llevando un seguimiento

3
se marcan palillos para caracterizar cada
planta.
 2 Pliegos de cartulina cartoncillo negro: Se usa
como inhibidor de los rayos solares, brindando
un ambiente en ausencia de luz para las
plantas de este tratamiento.
 2 Pliegos de celofán transparente: este
tratamiento tiene un ambiente normal como en
el exterior para observar las diferencias de los
otros tratamientos
 2 Pliegos de celofán rojo, azul o verde (un
color por equipo): dependiendo de la longitud
de onda estos papeles generaran cambios en
la planta y es por ello su inclusión en el
experimento.
 Regla: Para llevar a cabo el control de las
longitudes las plantas durante el periodo del
experimento.
DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS
Grafica 1. Longitudes promedio de cada tratamiento.
Tabla tratamiento en oscuridad
n 22 22 0
Media 17,2 19,3 0,0
Des. Std. 1,75 0,85 0,00
Intervalo de
(16,85 -17,5) (18,91 - 19,7) 0
confianza 0,05
Tabla tratamiento en celofán color rojo
n 23 20 20
Media 11,1 20,0 31,9
Des. Std. 1,41 3,25 1,45
Intervalo de
(18,47-
(31,22 -
(10,52 - 1,74)
confianza 0,05
21,48)
32,57)
Tabla tratamiento luz blanca
n 16 15 15
Media 7,7 12,9 17,5
Des. Std. 1,30 3,43 3,50
Intervalo de
(7,04 - 8,38) (11,06-14,74) (15,65-19,39)
confianza 0,05
Figura 1. Formación de los diferentes plastos dependiendo de la
presencia o ausencia de luz
Tratamientos plantas durante 21 días
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
17.2
19.3
31.9
0.0
11.1
20.0
7.7
12.9
17.5
7 días 14 días 21 días
Longitud en cm
Tiempo en días
Oscuridad Papel rojo Normalidad

4
Fotos plantas tratamiento oscuridad
Figura 2. Fototropismo a causa de entrada de luz por un
pequeño espacio. 1ra semana
Figura 3 Plantas de tallo muy largo respecto a los demás
tratamientos. 2da semana
Figura 4 Plantas mueren por ausencia de luz y consumo de
reservas de energía. 3ra semana
Fotos plantas tratamiento luz blanca
Figura 5. Crecimiento uniforme de las plantas. 2da semana
Figura 6.Plantas de crecimiento no uniforme. Hojas de color
normal. 3ra semana
Fotos plantas tratamiento luz roja
Figura 7.Tratamiento de mayor germinación. 1ra semana

5
Figura 8. Plantas de frijol de mayor crecimiento comparación con
demás tratamientos. 3ra semana
DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
Para observar los cambios causados por la luz que ocurre
en las plantas y la forma en que esto influye positiva y
negativamente se realizó el sembrado de semillas de
frijoles en tres diferentes tipos de tratamientos clasificados
por cubrirlos con papel celofán rojo, tranparente y cartulina
negra lo cual cambia los aspectos lumínicos y la forma en
que se desarrollan las plantas en cada uno.
En ausencia de la luz, las plantas utilizan la energía que
tienen almacenadas en las semillas para su crecimiento
etiolado; pero estas reservas son limitadas. Además estas
plantas requieren de la fotosíntesis para generar energía y
realizar su metabolismo en lo cual es necesario que estas
cuenten con los órganos con sus pigmentos
especializados en la recepción de energía lumínica. Es por
ello que estas plantas mueren en la tercera semana
(Véase Figura 4) ya que no poseen cloroplastos sino
etioplastos y no están realizando fotosíntesis.
Estas plantas sufrieron en la primer semana fototropismo
positivo, al haberse dejado un pequeño orificio en la
cubierta de cartulina negra, lo que generó la curvatura de
las plantas hacia la luz. (Véase Figura 2). [3]
Las plantas son estimuladas por hormonas responsables
de la regulación del crecimiento las cuales provocan
curvaturas en su tallo. La auxina es la hormona
responsable de estos cambios fisiológicos, los cuales se
observaron a grandes rasgos en el tratamiento de
oscuridad. Esta sustancia migra de la zona de mayor
iluminación a las zonas de menor iluminación en la planta.
La auxina es una hormona que produce cambios en genes
específicos los cuales por ejemplo alteran la actividad de la
ATPasa respecto al bombeo de protones al apoplasto,
generando un descenso en el pH. Este descenso activa
otras enzimas llamadas expansinas las cuales degradan
los puentes de hidrogeno que se establecen entre las
microfibrillas de celulosa y la hemicelulosa de la pared
celular ablandando el tejido de la pared lo cual permite el
alargamiento de esta células y el crecimiento de los tallos,
lo cual es característico de las plantas en etiolación (Véase
Figura 3). [3]
Otro factor que influye igualmente en la fotomorfogénesis
es la respuesta de las células fotoreceptoras de las plantas
dependiendo de la longitud de onda. Los fitocromos son
una de esas células receptores. Estas proteínas existen en
dos formas: Pr que es la forma inactiva especializada en
las ondas de color rojo y Prf que es la forma inhibidora del
crecimiento que absorbe las ondas de rojo lejano. Estas
dos formas son fotointerconvertibles; cuando Pfr absorbe
luz roja lejana se convierte en Pr y cuando Pr absorbe luz
roja se convierte en Pfr. En el caso de las plantas cuando
no están expuestas a la luz, el fitocromo Pfr se degrada
una parte y el resto se convierte en forma Pr. Al no haber
inhibidor de crecimiento (Pfr) las plántulas en la oscuridad
tienen un acelerado desarrollo de su tallo (Véase Figura
3). [4] Esto mismo ocurre en las plantas en la sombra, las
cuales durante el proceso de des-tiolación absorben el rojo
lejano que reflejan las demás plantas y como este es
tomado por Pfr, se convierte en Pr haciendo que las
plantas crezcan rápidamente en busca de la luz de nuevo
por ausencia de Pfr que es inhibidor de crecimiento.
Cuando las plantas salen a la luz se forma de nuevo Pfr, el
cual hace más lento el alargamiento, evitando que la

6
plántula se vuelva excesivamente larga y delgada
en presencia de luz.
El tratamiento con papel celofán rojo fue el que estimulo
más el crecimiento de las plantas (Véase Figura 8), ya
que este papel cambia la mayoría de las longitudes de
onda de la luz solar a ondas de color rojo lo cual permite
que las plantas a través de sus cloroplastos, órganos
donde ocurre la fotosíntesis, utilicen esta energía lumínica
la cual absorben en mayor cantidad.
La clorofila es el pigmento encargado de la absorción de
energía lumínica en las plantas. La mayor parte de estas
poseen clorofila a, la cual constituye el 75% de toda la
clorofila de las plantas verdes. Esta clase de clorofila tiene
un espectro de absorción de ondas de color violeta, azul y
roja. Las ondas de color verde se reflejan y es por ello que
este color es característico de las hojas y otras partes de
las plantas. [2]
Al disponer un aumento en la energía química, la planta
metaboliza y realiza la síntesis de sus nutrientes en mayor
cantidad. Esto se refleja en un crecimiento saludable y
uniforme de las plantas de este tratamiento respecto a los
otros, con un color verde intenso en sus hojas, hechos que
se pudieron apreciar desde la primera semana. (Véase
Figura 7).
Las raíces de las plantas del tratamiento en ausencia de
luz, presentaron desarrollo superficial a causa de le
privación de la luz en la matera. Esto generó que el
geotropismo de la raíz el cual es causado igualmente por
las auxinas no empujara las raíces hacia la profundidad del
sustrato. Estas auxinas no se desplazaran solamente a las
partes inferiores de las raíces, lo cual ocurre en
condiciones de luz normal, sino que se distribuyeran a lo
largo de estas, provocando salida superficial de algunas
raíces del sustrato quedando visibles por la oscuridad que
ofrecía el tratamiento. [3]
Las plantas del tratamiento en normalidad lumínica
tuvieron una germinación menor en comparación con los
otros 2 tratamientos. Su desarrollo se vio afectado por
factores desconocidos y su crecimiento no fue uniforme
(Ver gráfica 1).
PREGUNTAS
1. ¿Hubo diferencia significativa entre los
tratamientos? Explique.
Las plantas de cada tratamiento reaccionaron de forma
diferente respecto a los cambios de las ondas de luz y a la
ausencia de esta. Sin presencia de luz solar estas plantas
se diferenciaron de los otros tratamientos drásticamente
mostrando cómo influye la energía lumínica no solo en el
proceso de las fotosíntesis sino igualmente en la forma de
la planta. El crecimiento de las plantas seguido por su
normal desarrollo se apreció significativamente en el
tratamiento del papel celofán rojo
2. ¿Qué tratamiento estimuló más el crecimiento de
las plantas? Explique.
El tratamiento que estimulo más el crecimiento de las
plantas fue el tratamiento cubierto con la cartulina negra,
ya que al tener las plantas en ausencia de luz, las auxinas
hormonas responsables del crecimiento de las plantas
realizan un proceso en el cual alteran ciertos genes que
modifican y promueven el crecimiento del tallo de estos
organismo autótrofos. Al igual los fotoreceptores de ondas
de luz rojo y rojo lejano, los fitocromos se convierten en su
forma Pr en ausencia de luz, quedando sin inhibición de
crecimiento por falta de su forma Pfr. Este cambio de las
formas de fitocromo genera un crecimiento acelerado en el
tallo en busca de la luz y es por ello que las plantas al no
encontrar fuente de luz crecieron en mayor aceleración
respecto a los otros tratamientos [3]
3. ¿Cuál fue el aspecto general de las plantas en
cada tratamiento?
Tratamiento oscuridad: Las plantas del tratamiento sin
presencia de luz solar se diferenciaron de los otros
tratamientos con unos cambios drásticos como el color de

7
la planta en general de tono pálido, con entrenudos
más largos, sus hojas no abrieron y el color de
estas fue verde-amarillo, sus tallos se desarrollaron mucho
más y no brotaron hojas diferentes a los dicotiledóneos
como se aprecia en la figura 3.
.
Tratamiento luz blanca: Velocidad de crecimiento baja,
tamaño de hojas más pequeñas, presentó desarrollo lento
y no uniforme en comparación con las plantas de los otros
tratamientos de luz roja y ausencia de luz.
Tratamiento luz roja: Sus semillas germinaron casi en su
totalidad y con mayor éxito durante el proceso, así mismo
el color de sus hojas se puedo apreciar un verde intenso,
estas plantas alcanzaron alturas en un promedio de 32
centímetros lo cual se observa en la Gráfica 1.
4. Explique el papel que juega la luz en la
diferenciación de los proplastidios a cloroplastos.
Los proplastidios son unidad donde se desarrollan los
demás plastos como los cloroplastos dependiendo las
condiciones en que se encuentren. Crecen junto con las
células peristemáticas; cuando un proplastidio se
desarrolla en la oscuridad da lugar a un etioplasto. Si los
proplastidios se desarrollan en la luz dan lugar a los
cloroplastos. El proceso de formación del etioplasto dura
unos 15 días en el que se produce un aumento progresivo
del tamaño del plasto. Los etioplastos miden entre 3 y 5
μm y pueden convertirse de nuevo en cloroplastos si son
expuestos a la luz. [1]
5. Explique brevemente que es una planta etiolada.
Una planta etiolada es aquella en la cual se ha realizado
una modificación de los tejidos vegetales verdes (con
cloroplastos) en tejidos sin cloroplastos, blancos y muy
semejantes a las raíces. Esto se consigue privando de la
luz a una parte o a toda la planta lo que no permite la
maduración de lo protoplastos en cloroplastos sino la
transformación en etioplastos. La etiolación es sumamente
eficaz para incrementar la formación de raíces en tejidos
de tallos. Los métodos de acodo, acodo aéreo y aporque
usados en la multiplicación de muchas plantas se basan
en este principio. Estas plantas presentan por ello color
amarillo pálido, se generan cambios en sus hormonas de
crecimiento influyendo en tallos muy largos y entrenudos
más separados de lo común.
6. Discuta de donde obtiene la planta los nutrientes
necesarios para su desarrollo como plántula.
La semilla de la plántula es la que contiene en su interior
principalmente en la endosperma los nutrientes en forma
de reserva no accesibles directamente por la plántula. En
un suelo húmedo la semilla absorbe agua por imbibición y
se hincha, el agua reblandece el tegumento y lo hace
permeable al aire. El tegumento acaba rompiéndose y las
sustancias de reserva se ablandan para transformarse en
sustancias más simples, mejor asimilables, y se
desencadena la acción de las hormonas de crecimiento.
Estas sustancias están conformadas principalmente por
lípidos, carbohidratos, en los frijoles principalmente
proteínas en cantidad pero no pueden nutrir al embrión, tal
y como se encuentran, pues están formadas por moléculas
grandes y no asimilables. Durante la germinación el agua,
el calor y las enzimas las modifican y las hacen
asimilables. Las sustancias solubles pasan a los diferentes
órganos del embrión que las utilizará para su desarrollo. La
radícula sale al exterior, y se implanta en el suelo, para
posteriormente convertirse en la raíz. El tallo acompañado
de las hojas y la yema terminal o gémula, empieza a
crecer y perfora la tierra saliendo al exterior, y tomando
color verde por efecto de la luz.
Las sustancias de reserva se van agotando, la semilla
disminuye de volumen, se arruga y deja nutrir a la plántula.
Es el momento en el que las raíces, tallo y hojas cogen el
relevo para asegurar la nutrición. La planta ya puede
fabricar su propio alimento. [5]
7. ¿Qué es la fotomorfogénesis?

8
La fotomorfogénesis son los cambios en el
crecimiento y desarrollo de las plantas directamente
dependientes de la luz pero no relacionados con la
fotosíntesis. Los fenómenos fotomorfogenéticos
son respuestas de alta intensidad (HIR), y muestran
dependencia de la irradiancia. Los cambios de tipo HIR
responden tanto a las variaciones de la longitud de onda
como a la irradiancia total generando cambios en la forma
de planta, a causa de una direccion, cantidad y calidad de
fuente lumínica.
CONCLUSIONES:
 Las plantas son organismos que requieren de una
intensidad lumínica para poder realizar sus
funciones vitales. La ausencia de este factor afecta
no solamente la producción de sus nutrientes sino
que también influye en la morfología de las
plantas.
 La longitud de las ondas lumínicas tienen cierta
clasificación dada para la absorción en mayor
cantidad por los pigmentos de las plantas
(clorofila), esta energía influye en un mejor
aprovechamiento para su desarrollo en general.
REFERENCIAS:
[1] Naab; Ofelia, Fotosensibilidad; Plastidios [Citado 1 de
Junio, 2014]. Disponible en: http://www.agro.unlpam.edu.
ar/cátedras-pdf/PLASTIDIOS%20apunte.pdf
[2] CURTIS, Helena. Fotosíntesis, luz y vida. En: Biología.
(2000) 6.a Edición. Editorial Medica Panamericana. Pág.
246 – Pág. 251
[3] CURTIS, Helena. El crecimiento y desarrollo de las
plantas. En: Biología. (2000) 6.a Edición. Editorial Medica
Panamericana. Pág. 886 – Pág. 901
[4] TAIZ, Lincoln; Zeiger, Eduardo. El fitocromo y el control
por la luz del desarrollo vegetal. En: Fisiología vegetal.
(2006) Universitat Jaurne. Pág. 708 – pág. 719
Disponible en:
http://books.google.com.co/books?id=1PRucJTuVrQC&pg
=PA795&lpg=PA795&dq=fototropina&source=bl&ots=CRb
1BVw3cm&sig=TymHd7FCuDhyEXwdBvWgyj4ZO4s&hl=e
s&sa=X&ei=ZCGTU83lFbe2sASMjYC4Dg&ved=0CCkQ6A
EwAQ#v=onepage&q=fototropina&f=false
[5] Germinación de semillas; Universidad politécnica de
Valencia. [Citado 7 de Junio, 2014] Disponible en:
http://www.euita.upv.es/varios/ biologia/Temas/
tema_17.htm#Proceso

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