Ejercicio resuelto de Fotosíntesis · Biología · Cantabria · 2025

De modo conciso: a) Describa en qué consiste la fotosíntesis en plantas. b) Nombre las fases de la fotosíntesis y detalle los procesos que tienen lugar en cada una de ellas, así como su localización subcelular. c) Explique tres factores que influyan en la actividad fotosintética. [1,25 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Describa}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{consiste}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{fotos}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ntesis}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{plantas.}}$

La fotosíntesis es el proceso anabólico por el que las plantas transforman la energía luminosa en energía química y la emplean en fabricar materia orgánica a partir de materia inorgánica. Se trata, por tanto, de una nutrición autótrofa fotosintética.

En términos globales, la planta toma dióxido de carbono del aire, agua y sales minerales del suelo, y con la energía de la luz captada por la clorofila los convierte en glúcidos, liberando oxígeno como subproducto. La ecuación global, escrita para una hexosa, es:

$6{\text{CO}}_2+6{\text{H}}_2\text{O}+\text{luz}⟶{\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6+6{\text{O}}_2$

El oxígeno liberado procede del agua, no del dióxido de carbono, y por eso esta fotosíntesis se llama oxigénica. El proceso ocurre íntegramente en los cloroplastos y es, en esencia, el inverso de la respiración celular: donde la respiración oxida materia orgánica para obtener energía, la fotosíntesis gasta energía para reducir el carbono y construir materia orgánica.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Nombre}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{fases}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{fotos}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ntesis}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{detalle}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{procesos}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{tienen}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellas,}}\mathbf{\text{as}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{localizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{subcelular.}}$

$$	$\text{Fase luminosa}$	$\text{Fase biosint}\acute{\text{e}}\text{tica u oscura}$
Localización	Membrana de los tilacoides	Estroma del cloroplasto
Necesita luz	Sí, directamente	No: usa el ATP y el NADPH de la fase luminosa
Procesos	Captación de la luz por los fotosistemas, fotólisis del agua, transporte de electrones y fotofosforilación	Ciclo de Calvin: fijación del dióxido de carbono, reducción y regeneración de la ribulosa
Entra	Luz, agua, ADP, fosfato, ${\text{NADP}}^{+}$	Dióxido de carbono, ATP, NADPH
Sale	Oxígeno, ATP, NADPH	Gliceraldehído-3-fosfato y, a partir de él, glucosa

En la fase luminosa la luz excita la clorofila del fotosistema II; el hueco electrónico que deja se rellena oxidando el agua, lo que libera oxígeno y protones al interior del tilacoide, y los electrones recorren una cadena de transportadores —plastoquinona, citocromo $b_{6}f$, plastocianina— hasta el fotosistema I, que vuelve a excitarlos y los entrega a la ferredoxina y a la NADP reductasa, que reduce ${\text{NADP}}^{+}$ a NADPH. El transporte de electrones bombea protones al espacio intratilacoidal y el gradiente resultante mueve la ATP sintasa, que fabrica ATP. Este esquema es el transporte acíclico; cuando falta ${\text{NADP}}^{+}$, el fotosistema I recicla sus electrones en el transporte cíclico, que solo rinde ATP.

En la fase biosintética la rubisco fija el dióxido de carbono sobre la ribulosa-1,5-bisfosfato y el compuesto resultante se rompe en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico, que se reducen a gliceraldehído-3-fosfato gastando el ATP y el NADPH anteriores. La mayor parte del gliceraldehído se emplea en regenerar la ribulosa y una fracción sale del ciclo para sintetizar glucosa, almidón, ácidos grasos o aminoácidos. En el estroma se realizan también la reducción de nitratos y de sulfatos.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{tres}}\mathbf{\text{factores}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{influyan}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{actividad}}\mathbf{\text{fotosint}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica.}}$

La intensidad luminosa. Al principio la fotosíntesis aumenta con la luz, porque hay más energía disponible para excitar los fotosistemas, pero llega un punto de saturación en que los pigmentos ya están todos trabajando y la curva se aplana; con intensidades muy altas, además, los pigmentos se fotooxidan y el rendimiento baja. Cada especie tiene su óptimo: las plantas de sombra se saturan con mucha menos luz que las heliófilas.

La concentración de dióxido de carbono. Cuanto más dióxido de carbono, mayor es la actividad, porque es el sustrato de la rubisco; también aquí hay saturación, cuando la enzima trabaja a su velocidad máxima. Este factor es importante porque, a concentraciones bajas de dióxido de carbono y altas de oxígeno, la rubisco fija oxígeno en lugar de dióxido de carbono y dispara la fotorrespiración, que consume energía sin fijar carbono.

La temperatura. La fase biosintética es enzimática, así que su velocidad aumenta con la temperatura hasta un óptimo, entre 20 y 35 grados en la mayoría de las plantas, y cae bruscamente por encima, cuando las enzimas se desnaturalizan. A temperaturas muy altas, además, la planta cierra los estomas para no perder agua y con ello se queda sin dióxido de carbono.

Otros factores que se pueden citar son la disponibilidad de agua, que al faltar provoca el cierre estomático, la concentración de oxígeno, que compite en la rubisco, la escasez de sales minerales como el magnesio, necesario para la clorofila, y el color de la luz, ya que la clorofila absorbe sobre todo en el azul y en el rojo y apenas en el verde.