Ejercicio resuelto de Fotosíntesis · Biología · Aragón · 2021

El esquema adjunto representa un proceso metabólico fundamental para la vida en la Tierra: [2 puntos]



a) ¿Qué proceso representa el esquema en su conjunto? [0,1 puntos] ¿En qué fases se divide (A y B) y dónde se localiza cada una de ellas? [0,2 puntos]

b) Explique brevemente qué papel tiene la luz en este proceso. [0,5 puntos]

c) Indique a qué proceso, sustrato o producto corresponden los números del 1 al 6 del dibujo. [0,6 puntos]

d) Explique brevemente qué papel tiene el agua en este proceso. [0,3 puntos]

e) ¿Es posible encontrar en este orgánulo ARN? Razone la respuesta. [0,3 puntos]

$\textbf{a) ¿Qué proceso representa el esquema en su conjunto? [0,1 puntos] ¿En qué fases se divide (A y B) y dónde se localiza cada una de ellas? [0,2 puntos]}$

El esquema representa la fotosíntesis, el proceso anabólico por el que los organismos fotoautótrofos transforman la materia inorgánica en materia orgánica utilizando la energía de la luz.

La fase A es la fase luminosa o lumínica, que se localiza en la membrana de los tilacoides, agrupados formando los grana del cloroplasto, que es donde se encuentran los fotosistemas.

La fase B es la fase oscura o ciclo de Calvin, que se localiza en el estroma del cloroplasto.

$\textbf{b) Explique brevemente qué papel tiene la luz en este proceso. [0,5 puntos]}$

La luz es la fuente de energía de todo el proceso, y actúa en la fase luminosa.

Los pigmentos fotosintéticos —clorofilas y carotenoides— captan los fotones y transfieren su energía hasta el centro de reacción del fotosistema. Allí, la energía contenida en los fotones se emplea en promover los electrones de la molécula de clorofila desde su nivel energético normal hasta otro mucho más alto, es decir, en excitarlos. Los electrones excitados abandonan el fotosistema y son captados por un aceptor primario, con lo que se inicia el flujo electrónico a lo largo de la cadena de transporte fotosintética.

Al recorrer esa cadena, los electrones van cediendo su energía, que se aprovecha para bombear protones al interior del tilacoide y crear un gradiente electroquímico. La ATP-sintasa lo utiliza después para sintetizar ATP (fotofosforilación), y al final del recorrido los electrones reducen el NADP$^+$ a NADPH. La luz es, por tanto, lo que convierte la energía luminosa en energía química utilizable, en forma de ATP y de poder reductor.

$\textbf{c) Indique a qué proceso, sustrato o producto corresponden los números del 1 al 6 del dibujo. [0,6 puntos]}$

$\text{Número}$	$\text{Corresponde a}$
1	Oxígeno ($\text{O}_2$), liberado en la fotólisis del agua
2	$\text{NADP}^{+}$, que se reduce a NADPH en la fase luminosa
3	ATP, sintetizado en la fotofosforilación
4	Dióxido de carbono ($\text{CO}_2$), que se fija en la fase oscura
5	Ciclo de Calvin
6	Glúcidos, de fórmula general $(\text{CH}_2\text{O})_n$: glucosa o, más exactamente, gliceraldehído-3-fosfato

$\textbf{d) Explique brevemente qué papel tiene el agua en este proceso. [0,3 puntos]}$

El agua es el dador de electrones de la fotosíntesis.

Cuando la luz excita el fotosistema II y sus electrones pasan a la cadena de transporte, el pigmento del centro de reacción queda con una carga neta positiva y necesita reponerlos para que el flujo electrónico no se detenga. Los toma del agua, que un complejo enzimático asociado al fotosistema rompe en un proceso llamado fotólisis:

$2\ \text{H}_2\text{O} \longrightarrow 4\ \text{H}^{+} + 4\ e^{-} + \text{O}_2$

Los electrones repueblan el fotosistema II, los protones se acumulan en el interior del tilacoide y contribuyen al gradiente que impulsa la síntesis de ATP, y el oxígeno se libera a la atmósfera como producto de desecho. El agua es, pues, la fuente última de los electrones y del oxígeno atmosférico.

$\textbf{e) ¿Es posible encontrar en este orgánulo ARN? Razone la respuesta. [0,3 puntos]}$

Sí, es posible.

El cloroplasto posee su propio ADN, circular y de tipo bacteriano, a partir del cual sintetiza parte de sus proteínas. Para ello ese ADN ha de transcribirse a ARN mensajero, exactamente igual que ocurre en el resto de la célula, de modo que en el estroma hay ARNm. Y como la traducción también se realiza allí, el cloroplasto contiene además ribosomas propios, de tipo $70S$, formados por ARN ribosómico y proteínas, así como los ARN de transferencia necesarios.

Todo ello es coherente con la teoría endosimbiótica, según la cual los cloroplastos derivan de cianobacterias que fueron incorporadas por una célula eucariota primitiva y que conservan buena parte de su maquinaria genética propia.