Ejercicio resuelto de Fotosíntesis · Biología · 2024

Contestar las siguientes preguntas relacionadas con la fotosíntesis:

a) Nombrar las partes del cloroplasto donde tiene lugar la fase lumínica de la fotosíntesis y la fijación del $\text{CO}_2$. (0,4)

b) Respecto a la fotofosforilación acíclica y cíclica, indicar los fotosistemas que participan y los productos formados en cada una de ellas. (0,7)

c) Describir la primera reacción del ciclo de Calvin y nombrar la enzima implicada. (0,5)

d) Indicar el destino del NADPH y del ATP formados en la fase lumínica. (0,4)

$\textbf{a) Nombrar las partes del cloroplasto donde tiene lugar la fase lumínica de la fotosíntesis y la fijación del CO2. (0,4)}$

La fase luminosa tiene lugar en la membrana de los tilacoides, los sáculos aplanados que se apilan formando los grana. Allí están los fotosistemas con sus pigmentos, la cadena de transporte electrónico y la ATP-sintasa.

La fijación del $CO_2$ tiene lugar en el estroma, el medio interno que rodea a los tilacoides, donde se encuentran las enzimas del ciclo de Calvin.

$\textbf{b) Respecto a la fotofosforilación acíclica y cíclica, indicar los fotosistemas que participan y los productos formados en cada una de ellas. (0,7)}$

$\text{ }$	$\text{Acíclica}$	$\text{Cíclica}$
Fotosistemas	Los dos: el II y el I	Solo el I
Productos	ATP, NADPH y $O_2$	Solo ATP

En la acíclica los electrones siguen un recorrido abierto: salen del agua, que se rompe por fotólisis liberando oxígeno, pasan por el fotosistema II, recorren la cadena, llegan al fotosistema I y acaban reduciendo el $NADP^{+}$ a NADPH; el bombeo de protones que acompaña al recorrido permite además sintetizar ATP. Es oxigénica.

En la cíclica los electrones que salen del fotosistema I vuelven a él tras recorrer parte de la cadena, en un circuito cerrado. No hay fotólisis del agua, así que no se desprende oxígeno ni se forma NADPH: lo único que se obtiene es ATP. La planta recurre a ella cuando necesita más ATP que poder reductor, porque el ciclo de Calvin gasta tres ATP por cada dos NADPH.

$\textbf{c) Describir la primera reacción del ciclo de Calvin y nombrar la enzima implicada. (0,5)}$

La primera reacción es la fijación del dióxido de carbono: una molécula de $CO_2$ se une a la ribulosa-1,5-bisfosfato, un azúcar de cinco carbonos, y se forma un compuesto de seis carbonos tan inestable que se escinde inmediatamente en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico, de tres carbonos cada una.

$\text{ribulosa-1,5-bisfosfato} + CO_2 \longrightarrow 2\ \text{ácido 3-fosfoglicérico}$

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

$\textbf{d) Indicar el destino del NADPH y del ATP formados en la fase lumínica. (0,4)}$

Los dos se consumen en la fase oscura, es decir, en el ciclo de Calvin que ocurre en el estroma. El NADPH aporta el poder reductor con el que el ácido 3-fosfoglicérico se reduce a gliceraldehído-3-fosfato, y el ATP aporta la energía necesaria tanto para esa reducción como para regenerar la ribulosa-1,5-bisfosfato al final del ciclo. Por cada $CO_2$ fijado se gastan dos NADPH y tres ATP.

Con ellos se fabrican moléculas orgánicas sencillas que después sirven para sintetizar glucosa, almidón, aminoácidos y ácidos grasos. En eso consiste el sentido último de la fotosíntesis: la luz se convierte primero en energía química de corta duración —ATP y NADPH— y esta, en materia orgánica estable.