Ejercicio resuelto de Fotosíntesis · Biología · 2024

Bloque 2. BIOLOGÍA CELULAR. METABOLISMO. Conteste DOS de las cuatro preguntas siguientes (3 puntos cada una).

La siguiente ecuación global representa un proceso esencial para muchos organismos:
$6{\text{CO}}_2+6{\text{H}}_2\text{O}+\text{Luz}\to {\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6+6{\text{O}}_2$
A) ¿De qué proceso se trata y en qué orgánulo celular se produce? Indique las fases de que consta y los componentes de dicho orgánulo en los que tienen lugar (0,6 puntos).
B) Indique en cuál de esas fases tiene lugar la fijación de ${\text{CO}}_2$ atmosférico y explique de forma concisa cómo se produce; nombre las moléculas que aportan la energía necesaria para el proceso y explique su procedencia (0,6 puntos).

$\mathbf{\text{A)}}\mathbf{\text{¿De}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{trata}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{org}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nulo}}\mathbf{\text{celular}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{produce?}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{fases}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{consta}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{componentes}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{dicho}}\mathbf{\text{org}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nulo}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{tienen}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{(0,6}}\mathbf{\text{puntos).}}$

La ecuación corresponde a la fotosíntesis oxigénica, el proceso por el que los organismos fotoautótrofos transforman la materia inorgánica en materia orgánica utilizando la energía de la luz, con desprendimiento de oxígeno.

Se produce en el cloroplasto, orgánulo exclusivo de las células vegetales y de las algas, delimitado por una envoltura de dos membranas y con un sistema interno de membranas propio.

Consta de dos fases. La fase luminosa se desarrolla en la membrana de los tilacoides, los sáculos aplanados que se apilan formando los grana, y en ella intervienen los fotosistemas, la cadena de transporte de electrones y la ATP-sintasa, todos ellos anclados en esa membrana; la fotólisis del agua vierte sus protones al espacio interno del tilacoide o lumen. La fase oscura o biosintética se desarrolla en el estroma, el medio interno que rodea a los tilacoides, donde se encuentran las enzimas del ciclo de Calvin.



La fijación del dióxido de carbono se produce en la fase oscura, dentro del ciclo de Calvin, en el estroma del cloroplasto.

Se produce del siguiente modo. La enzima ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa-oxigenasa, la rubisco, incorpora una molécula de $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ a una molécula de ribulosa-1,5-bisfosfato, un azúcar de cinco carbonos. El compuesto de seis carbonos resultante es inestable y se escinde de inmediato en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico. Estas se fosforilan y después se reducen hasta gliceraldehído-3-fosfato; de cada seis moléculas de gliceraldehído formadas, cinco se emplean en regenerar la ribulosa-1,5-bisfosfato para que el ciclo pueda continuar, y una sale del ciclo para sintetizar glucosa y otras biomoléculas. Hacen falta, por tanto, seis vueltas del ciclo y seis moléculas de $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ para obtener una de glucosa.

Las moléculas que aportan la energía y el poder reductor necesarios son el ATP y el NADPH, y las dos proceden de la fase luminosa. El ATP se obtiene por fotofosforilación: los electrones arrancados a la clorofila por la luz recorren la cadena transportadora de la membrana tilacoidal y la energía que liberan se emplea en bombear protones al lumen, cuyo retorno a través de la ATP-sintasa fosforila el ADP. El NADPH se obtiene al final de esa misma cadena, cuando los electrones reducen el $\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}{\mathrm{P}}^{+}$; los electrones perdidos por la clorofila los repone la fotólisis del agua, que es también la que libera el oxígeno de la ecuación.

Las dos fases están, en conclusión, acopladas: la luminosa convierte la energía de la luz en ATP y NADPH, y la oscura los gasta para reducir el dióxido de carbono y construir glúcidos.