Ejercicio resuelto de Fotosíntesis · Biología · Navarra · 2021

a) ¿Cuál es la función de la fase luminosa y de la fase oscura o biosintética de la fotosíntesis?
b) ¿Se podría decir que la primera se lleva a cabo durante el día y la segunda durante la noche? Razona la respuesta.

$\textbf{a) ¿Cuál es la función de la fase luminosa y de la fase oscura o biosintética de la fotosíntesis?}$

La función de la fase luminosa es convertir la energía de la luz en energía química utilizable por la célula. Los pigmentos de los fotosistemas, situados en la membrana de los tilacoides, captan los fotones; los electrones excitados recorren la cadena de transporte fotosintética generando un gradiente de protones que la ATP-sintasa aprovecha para fabricar ATP, y acaban reduciendo el $\text{NADP}^{+}$ a NADPH. Los electrones perdidos se reponen a partir del agua, que se fotoliza y libera oxígeno.

La función de la fase oscura o ciclo de Calvin es fijar el carbono: emplear ese ATP y ese NADPH para incorporar el $\text{CO}_2$ atmosférico a moléculas orgánicas. La rubisco lo une a la ribulosa-$1{,}5$-bisfosfato y, tras las reacciones de reducción y de regeneración del aceptor, se obtiene gliceraldehído-$3$-fosfato, precursor de la glucosa y del resto de la materia orgánica.

En conjunto, la primera fase transforma energía y la segunda transforma materia; la primera produce ATP y NADPH y la segunda los consume.

$\textbf{b) ¿Se podría decir que la primera se lleva a cabo durante el día y la segunda durante la noche? Razona la respuesta.}$

No, y ese es precisamente el error que induce el nombre de fase oscura.

Es cierto que la fase luminosa solo puede realizarse con luz, porque sin fotones los pigmentos no se excitan. Pero la fase oscura no ocurre de noche: se llama así porque sus reacciones no necesitan la luz de manera directa —ninguna de sus enzimas es fotosensible—, no porque requiera oscuridad.

De hecho, el ciclo de Calvin depende por completo de la fase luminosa: consume el ATP y el NADPH que esta produce, y ninguno de los dos se almacena en cantidad apreciable. En la oscuridad, el ciclo se detiene en cuanto se agotan esas reservas, es decir, a los pocos minutos.

A ello se añade que varias enzimas del ciclo, entre ellas la propia rubisco, se activan por los cambios de pH y de concentración de magnesio que la fase luminosa provoca en el estroma, de modo que sin luz quedan inactivas.

Las dos fases funcionan, por tanto, simultáneamente y durante el día. Por eso se prefiere hoy llamarla fase de fijación del $\text{CO}_2$ o ciclo de Calvin. Como excepción cabe citar las plantas CAM, que abren sus estomas de noche y fijan entonces el $\text{CO}_2$ en forma de ácido málico, pero que también realizan el ciclo de Calvin de día.