Ejercicio resuelto de Fase luminosa · Biología · 2022

La imagen representa la fase luminosa de la fotosíntesis. Responda a las cuestiones referidas a la imagen. [2 puntos]



a) Identifique las moléculas 1 y 2 y diga qué proceso representa la letra A. ¿Qué papel juega 1 en este proceso?

b) Describa el proceso B y las moléculas 4 y 5. ¿Qué papel juega B en la síntesis de 5?

c) Nombre el enzima señalado con la letra C y describa brevemente su funcionamiento.

d) ¿Qué destinos tendrán las moléculas 3 y 5 en la fase oscura de la fotosíntesis?

$\textbf{a) Identifique las moléculas 1 y 2 y diga qué proceso representa la letra A. ¿Qué papel juega 1 en este proceso?}$

La molécula 1 es el agua y la 2 es el oxígeno, que se libera como media molécula por cada agua rota, junto con protones.

La letra A representa la fotólisis del agua o fotooxidación, que tiene lugar en el complejo productor de oxígeno asociado al fotosistema II, en la cara interna de la membrana tilacoidal.

El papel del agua es el de dador de electrones: el $\text{P}_{680}$, al ser excitado por la luz, cede un electrón a la cadena y queda oxidado; la rotura del agua le devuelve ese electrón y le permite volver a funcionar. Los productos secundarios de esa rotura son el oxígeno, que se desprende a la atmósfera, y los protones, que quedan en el interior del tilacoide y contribuyen al gradiente.

$\textbf{b) Describa el proceso B y las moléculas 4 y 5. ¿Qué papel juega B en la síntesis de 5?}$

El proceso B es la cadena de transporte electrónico fotosintético, la sucesión de transportadores (plastoquinona, complejo citocromo $b_6f$ y plastocianina) por la que los electrones descienden en energía desde el fotosistema II hasta el fotosistema I.

La molécula 4 es el ADP, acompañado del fosfato inorgánico, y la 5 es el ATP.

El papel de B en la síntesis del ATP es indirecto pero esencial: al pasar los electrones de un transportador a otro se libera energía que se emplea en bombear protones desde el estroma al interior del tilacoide. Se crea así un gradiente electroquímico de protones, y es la vuelta de esos protones al estroma la que impulsa la fosforilación del ADP. La cadena, por tanto, no fabrica ATP directamente: fabrica el gradiente que lo hace posible.

$\textbf{c) Nombre el enzima señalado con la letra C y describa brevemente su funcionamiento.}$

La letra C es la ATP sintasa o ATPasa fotosintética.

Es un complejo enzimático con dos porciones: una insertada en la membrana del tilacoide, que forma un canal para los protones, y otra que sobresale hacia el estroma, donde reside la actividad catalítica. Los protones acumulados en el lumen del tilacoide solo pueden salir por ese canal, y al hacerlo a favor de gradiente su energía provoca un giro en el complejo que se transmite a la porción catalítica y le permite unir el fosfato al ADP. Es la explicación quimiosmótica de Mitchell, la misma que opera en la mitocondria, con la diferencia de que aquí los protones se acumulan dentro del tilacoide y el ATP se forma en el estroma.

$\textbf{d) ¿Qué destinos tendrán las moléculas 3 y 5 en la fase oscura de la fotosíntesis?}$

La molécula 3 es el NADPH y la 5 el ATP, y ambas se consumen en el ciclo de Calvin, en el estroma del cloroplasto.

El ATP aporta la energía necesaria para fosforilar el ácido 3-fosfoglicérico en la fase de reducción y, más adelante, para regenerar la ribulosa-1,5-bisfosfato en la fase de regeneración. El NADPH aporta el poder reductor con el que ese ácido, ya fosforilado, se reduce a gliceraldehído-3-fosfato, la primera molécula orgánica del proceso y punto de partida de la glucosa y del resto de la materia orgánica de la planta.

Es decir, la fase luminosa produce la energía y el poder reductor, y la fase oscura los gasta para fijar el carbono.