Ejercicio resuelto de Fase luminosa · Biología · 2023

Explique en qué consiste la fotólisis del agua y localícela de forma precisa en la célula eucariota (0,5 puntos). Indique la ruta metabólica de la que forma parte y describa su papel en la misma (1 punto).

$\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{consiste}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{fot}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lisis}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{agua}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{local}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{cela}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{forma}}\mathbf{\text{precisa}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{eucariota}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos).}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ruta}}\mathbf{\text{metab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{forma}}\mathbf{\text{parte}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{describa}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{papel}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{misma}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto).}}$

La fotólisis del agua consiste en la rotura de la molécula de agua provocada por la energía de la luz. La molécula se descompone en protones, electrones y oxígeno molecular:

$2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}⟶4{\mathrm{H}}^{+}+4e^{-}+{\mathrm{O}}_2$

Se localiza en el cloroplasto y, dentro de él, en la membrana de los tilacoides, concretamente en el complejo productor de oxígeno asociado al fotosistema II; ese complejo mira hacia el interior del tilacoide, de manera que los protones y el oxígeno quedan liberados en el lumen.

Forma parte de la fase luminosa de la fotosíntesis. Su papel en ella se entiende a partir de lo que ocurre en el fotosistema II: al incidir la luz, la clorofila del centro de reacción se excita y cede electrones a la cadena de transportadores, con lo que queda oxidada y sería incapaz de volver a funcionar. La fotólisis resuelve ese problema, y de ahí se derivan sus tres aportaciones.

En primer lugar, los electrones que libera reponen los que la clorofila ha perdido, de modo que el agua es el dador último de electrones de la fotosíntesis oxigénica y lo que permite que el transporte sea acíclico y continuo.

En segundo lugar, los protones liberados se acumulan en el lumen y contribuyen al gradiente electroquímico a través de la membrana tilacoidal; cuando esos protones regresan al estroma por la ATP-sintasa, la enzima fosforila el ADP. La fotólisis participa así, indirectamente, en la fotofosforilación.

Y en tercer lugar, el oxígeno molecular se desprende como producto de desecho. Para la planta no tiene utilidad, pero es el responsable de que la atmósfera terrestre contenga oxígeno y, con él, de que sea posible la respiración aerobia.

Los electrones acaban su recorrido reduciendo el $\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}{\mathrm{P}}^{+}$ a NADPH, de modo que la fotólisis del agua es, en último término, el origen del poder reductor con el que la fase oscura fija el dióxido de carbono.