Ejercicio resuelto de Fotosíntesis · Biología · Cantabria · 2026

En la siguiente imagen de microscopía electrónica se observa un orgánulo celular, en el que aparecen señalados dos componentes. Realice las siguientes tareas: [1,25 puntos]

a) Identifique el orgánulo, así como los componentes 1 y 2. [0,25 puntos]

b) Describa la composición y reacciones que tienen lugar en el componente 1. [0,50 puntos]

c) Describa la composición y reacciones que tienen lugar en el componente 2. [0,50 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Identifique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{org}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nulo,}}\mathbf{\text{as}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{componentes}}\mathbf{\text{1}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{2.}}\mathbf{\text{[0,25}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El orgánulo es un cloroplasto, reconocible por el apilamiento característico de sus membranas internas, que ningún otro orgánulo presenta.

El componente 1 es un grana, es decir, un apilamiento de tilacoides, los sáculos membranosos aplanados del interior del cloroplasto. El componente 2 es el estroma, el medio acuoso que rellena el cloroplasto y en el que están inmersos los grana.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Describa}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{composici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{reacciones}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{tienen}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{componente}}\mathbf{\text{1.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La membrana de los tilacoides que forman el grana es una bicapa lipídica con una proporción altísima de proteínas, organizadas en cuatro complejos: el fotosistema II, el complejo citocromo $b_{6}f$, el fotosistema I y la ATP sintasa. Los fotosistemas contienen además los pigmentos fotosintéticos, clorofilas a y b y carotenoides, agrupados en antenas que captan la luz y la conducen al centro de reacción. Entre los complejos actúan transportadores móviles: la plastoquinona, dentro de la membrana, y la plastocianina, en el espacio interno del tilacoide.

En esa membrana ocurre la fase luminosa de la fotosíntesis. La luz excita la clorofila del fotosistema II, que cede electrones a la cadena de transporte; el hueco que deja se rellena oxidando agua, lo que libera oxígeno y protones al espacio intratilacoidal. Es la fotólisis del agua:

${\text{H}}_2\text{O}⟶\frac{1}{2}{\text{O}}_2+2{\text{H}}^{+}+2e^{-}$

Los electrones pasan por la plastoquinona, el citocromo $b_{6}f$ y la plastocianina hasta el fotosistema I, que vuelve a excitarlos con la luz y los entrega, vía ferredoxina, a la NADP reductasa, que reduce el ${\text{NADP}}^{+}$ a NADPH. Mientras los electrones circulan, el citocromo bombea protones desde el estroma al interior del tilacoide, y el gradiente resultante mueve la ATP sintasa, que fosforila ADP. Este es el transporte acíclico o fotofosforilación no cíclica, que rinde ATP, NADPH y oxígeno. Cuando falta ${\text{NADP}}^{+}$, el fotosistema I recicla sus propios electrones en el transporte cíclico, que solo produce ATP.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Describa}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{composici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{reacciones}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{tienen}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{componente}}\mathbf{\text{2.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El estroma es una disolución acuosa parecida al citosol, con enzimas solubles, ribosomas 70S, ADN circular propio y ARN, además de granos de almidón y gotas lipídicas. La enzima más abundante es la ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa, la rubisco, considerada la proteína más abundante de la biosfera.

En el estroma tiene lugar la fase biosintética u oscura, cuyo eje es el ciclo de Calvin. La rubisco fija el dióxido de carbono sobre la ribulosa-1,5-bisfosfato, un compuesto de cinco carbonos, y el producto se rompe en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico. Estas se reducen a gliceraldehído-3-fosfato consumiendo el ATP y el NADPH que ha fabricado la fase luminosa, y la mayor parte del gliceraldehído se emplea en regenerar la ribulosa para que el ciclo continúe. El balance es que por cada seis vueltas, y por tanto seis moléculas de dióxido de carbono fijadas, se obtiene una hexosa:

$6{\text{CO}}_2+18\text{ATP}+12\text{NADPH}⟶{\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6+18\text{ADP}+12{\text{NADP}}^{+}$

En el estroma se realizan además la reducción de nitratos a amonio y la de sulfatos a sulfuro, la síntesis de almidón, de ácidos grasos y de aminoácidos, y la fotorrespiración, que ocurre cuando la rubisco fija oxígeno en lugar de dióxido de carbono.

En conjunto, la división del trabajo entre los dos componentes es clara: en la membrana de los grana la energía luminosa se convierte en energía química, y en el estroma esa energía química se emplea en fabricar materia orgánica.