Ejercicio resuelto de Fotosíntesis · Biología · 2021

Sobre la fotosíntesis, conteste a las siguientes preguntas:

a) ¿En qué consiste la fotólisis del agua? ¿Qué biomoléculas formadas en las fases luminosas acíclica y cíclica se utilizan en la etapa biosintética? (0,8)

b) ¿Cuál es la molécula aceptora de $\text{CO}_2$ en el ciclo de Calvin y qué enzima cataliza la fijación de dicho gas? (0,5)

c) ¿En qué parte del cloroplasto y en qué fase de la fotosíntesis se genera glucosa? (0,4)

d) ¿Qué grandes grupos de microorganismos tienen fotosíntesis oxigénica? (0,3)

$\textbf{a) ¿En qué consiste la fotólisis del agua? ¿Qué biomoléculas formadas en las fases luminosas acíclica y cíclica se utilizan en la etapa biosintética? (0,8)}$

La fotólisis del agua consiste en la ruptura de la molécula de agua por acción de la luz, en la cara interna del fotosistema II de la membrana tilacoidal:

$2\,H_2O \longrightarrow 4\,H^{+} + 4\,e^{-} + O_2$

Su sentido es reponer los electrones que la clorofila del fotosistema II ha cedido a la cadena de transporte: sin ella el fotosistema quedaría oxidado y el proceso se detendría. De paso aporta protones al interior del tilacoide, que contribuyen al gradiente, y libera oxígeno, que se desprende como producto de desecho.

Las biomoléculas que se utilizan en la etapa biosintética son el ATP y el NADPH. La fotofosforilación acíclica produce las dos, además del oxígeno; la cíclica produce solo ATP, porque sus electrones vuelven al fotosistema I y no llegan a reducir el $NADP^{+}$. Las dos, por tanto, alimentan el ciclo de Calvin, aunque la cíclica solo con energía y no con poder reductor.

$\textbf{b) ¿Cuál es la molécula aceptora de CO2 en el ciclo de Calvin y qué enzima cataliza la fijación de dicho gas? (0,5)}$

La molécula aceptora es la ribulosa-1,5-bisfosfato, un azúcar de cinco carbonos fosforilado en sus dos extremos. Al unírsele el $CO_2$ se forma un compuesto de seis carbonos tan inestable que se parte de inmediato en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico.

La enzima que cataliza esa fijación es la ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa-oxigenasa, conocida como rubisco. Es la proteína más abundante de la biosfera, y su segundo apellido recuerda que también puede fijar oxígeno en lugar de $CO_2$, lo que da lugar a la fotorrespiración.

$\textbf{c) ¿En qué parte del cloroplasto y en qué fase de la fotosíntesis se genera glucosa? (0,4)}$

En el estroma del cloroplasto, el medio interno que rodea a los tilacoides, y durante la fase oscura o biosintética, es decir, en el ciclo de Calvin. El producto inmediato del ciclo es el gliceraldehído-3-fosfato, y a partir de él se sintetiza la glucosa; hacen falta seis vueltas del ciclo, y por tanto seis moléculas de $CO_2$, para obtener una molécula de glucosa.

$\textbf{d) ¿Qué grandes grupos de microorganismos tienen fotosíntesis oxigénica? (0,3)}$

Las cianobacterias, que son procariotas, y las algas, que son eucariotas —tanto las unicelulares del fitoplancton como las pluricelulares—. Junto con las plantas, son los organismos que realizan fotosíntesis oxigénica, es decir, la que emplea el agua como donadora de electrones y desprende oxígeno. Otras bacterias fotosintéticas, como las sulfobacterias purpúreas y verdes, tienen fotosíntesis anoxigénica: usan sulfuro de hidrógeno u otros compuestos en lugar de agua y no liberan oxígeno.