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]

$\textbf{a) Identifique el orgánulo, así como los componentes 1 y 2. [0,25 puntos]}$

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.

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

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 $b_6f$, 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:

$\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \tfrac{1}{2}\,\text{O}_2 + 2\,\text{H}^+ + 2\,e^-$

Los electrones pasan por la plastoquinona, el citocromo $b_6f$ 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.

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

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:

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

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.