Ejercicio resuelto de Fase oscura · Biología · 2023

En la imagen de la izquierda se muestra el ciclo que tiene lugar durante la fase oscura de la fotosíntesis. [2 puntos]



a) El ciclo comienza con la fase A. ¿Qué molécula representa el número 1? ¿Qué enzima cataliza este proceso?

b) Las moléculas 2 y 3 son el fosfoglicerato (PG) y el gliceraldehído 3 fosfato (GA3P). ¿Cuál es cada una? Razone su respuesta.

c) ¿De dónde proceden los electrones del NADPH? ¿Y la energía del ATP? Razone su respuesta.

d) La finalidad última de este proceso es la síntesis de 4. ¿Qué molécula es? ¿Por qué se dice que este es un proceso "autótrofo"?

$\textbf{a) El ciclo comienza con la fase A. ¿Qué molécula representa el número 1? ¿Qué enzima cataliza este proceso?}$

El número 1 es la ribulosa-1,5-bisfosfato, un azúcar de cinco carbonos que actúa como aceptor del $\text{CO}_2$.

La enzima X que cataliza la fase A, la fijación o carboxilación, es la rubisco (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa), la proteína más abundante de la biosfera. El compuesto de seis carbonos que se forma es inestable y se escinde de inmediato en dos moléculas de tres carbonos.

$\textbf{b) Las moléculas 2 y 3 son el fosfoglicerato (PG) y el gliceraldehído 3 fosfato (GA3P). ¿Cuál es cada una? Razone su respuesta.}$

La molécula 2 es el ácido 3-fosfoglicérico y la 3 es el gliceraldehído-3-fosfato.

Se razona por su posición en el ciclo: la molécula 2 aparece inmediatamente después de la carboxilación, y es precisamente el producto en que se rompe el compuesto de seis carbonos. La molécula 3 aparece después de la etapa B, que consume ATP y NADPH, es decir, después de la fase de reducción; el gliceraldehído-3-fosfato está más reducido que el ácido 3-fosfoglicérico y es el que, tras salir del ciclo, sirve para sintetizar glucosa.

$\textbf{c) ¿De dónde proceden los electrones del NADPH? ¿Y la energía del ATP? Razone su respuesta.}$

Ambos proceden de la fase luminosa, que se desarrolla en la membrana de los tilacoides.

Los electrones del NADPH proceden en último término del agua: la fotólisis rompe la molécula de agua y cede sus electrones al fotosistema II, desde donde recorren la cadena de transporte hasta el fotosistema I y, tras una segunda excitación por la luz, acaban reduciendo el $\text{NADP}^+$. Por eso se desprende oxígeno.

La energía del ATP procede del gradiente de protones que ese mismo transporte de electrones genera a través de la membrana tilacoidal: al volver los protones al estroma a través de la ATP sintasa, su energía se emplea en fosforilar el ADP. Es la fotofosforilación, un caso de acoplamiento quimiosmótico.

$\textbf{d) La finalidad última de este proceso es la síntesis de 4. ¿Qué molécula es? ¿Por qué se dice que este es un proceso "autótrofo"?}$

La molécula 4 es la glucosa, que se forma a partir de las moléculas de gliceraldehído-3-fosfato que salen del ciclo, y que sirve además de punto de partida para el almidón, la celulosa y el resto de la materia orgánica de la planta.

El proceso es autótrofo porque el organismo fabrica su propia materia orgánica a partir exclusivamente de materia inorgánica (el $\text{CO}_2$ del aire y el agua y las sales del suelo), sin necesidad de tomar compuestos orgánicos del medio; en este caso, además, fotoautótrofo, porque la energía que emplea para ello es la luminosa. Son estos organismos los que introducen la materia y la energía en las cadenas tróficas.