Ejercicio resuelto de Fotosíntesis · Biología · La Rioja · 2025

Cuando estudiamos la fotosíntesis acostumbramos a dividirla en dos fases o conjuntos de reacciones, las reacciones luminosas (fase luminosa) y las reacciones oscuras (fase oscura).

a) ¿Por qué se denominan de esta forma? [0,4 puntos]

b) ¿Cuándo, en un ciclo de 24 horas con periodo de luz y oscuridad, tiene lugar cada una de ellas en una planta $\text{C}_3$? [0,4 puntos]

c) Cite los productos iniciales y finales de cada una de las fases, y las necesidades de energía o poder reductor en las reacciones de cada tipo. [0,7 puntos]

$\textbf{a) ¿Por qué se denominan de esta forma? [0,4 puntos]}$

Los nombres se refieren a si las reacciones necesitan luz de forma directa o no, y no al momento del día en que ocurren.

La fase luminosa se llama así porque depende directamente de la luz: los fotones excitan a las clorofilas de los fotosistemas y ponen en marcha el transporte de electrones, la fotólisis del agua y la síntesis de ATP y NADPH. Sin luz, sencillamente no se produce.

La fase oscura recibió ese nombre porque sus reacciones —las del ciclo de Calvin— no utilizan la luz directamente: la rubisco fija el $CO_2$ y lo reduce a materia orgánica gastando el ATP y el NADPH que la fase luminosa ha producido. Que no necesite luz no significa que necesite oscuridad, y de ahí que la denominación se considere hoy desafortunada y se prefiera llamarla fase biosintética, fase de fijación del carbono o simplemente ciclo de Calvin.

$\textbf{b) ¿Cuándo, en un ciclo de 24 horas con periodo de luz y oscuridad, tiene lugar cada una de ellas en una planta } \boldsymbol{C_3}\textbf{? [0,4 puntos]}$

En una planta $C_3$ las dos fases tienen lugar de día y simultáneamente.

La fase luminosa solo puede darse mientras hay luz, y con ella se detiene. Y la fase oscura, pese a su nombre, también funciona de día: depende del ATP y el NADPH que le suministra la fase luminosa, y esos productos no se acumulan en cantidad apreciable, de modo que al faltar la luz se agotan en pocos minutos y el ciclo de Calvin se detiene.

Además, varias enzimas del ciclo de Calvin, entre ellas la rubisco, se activan por la luz a través del sistema ferredoxina-tiorredoxina y del cambio de pH y de concentración de magnesio en el estroma, lo que refuerza el acoplamiento entre ambas fases.

Por la noche, por tanto, la planta $C_3$ no fotosintetiza: solo respira, consumiendo la materia orgánica que ha fabricado durante el día. Distinto es el caso de las plantas CAM, que fijan el $CO_2$ de noche en forma de ácido málico, aunque el ciclo de Calvin propiamente dicho lo completen igualmente de día.

$\textbf{c) Cite los productos iniciales y finales de cada una de las fases, y las necesidades de energía o poder reductor en las reacciones de cada tipo. [0,7 puntos]}$

$\text{ }$	$\text{Fase luminosa}$	$\text{Fase oscura (ciclo de Calvin)}$ Lugar	Membrana de los tilacoides	Estroma del cloroplasto Sustratos iniciales	Agua, $NADP^{+}$, ADP y fosfato; y luz	$CO_2$, ribulosa-1,5-bisfosfato, ATP y NADPH Productos finales	$O_2$, NADPH y ATP	Gliceraldehído-3-fosfato, y la regeneración de la ribulosa-1,5-bisfosfato Necesidades energéticas	Aporta la energía: la luz se transforma en energía química	Consume la energía: $9$ ATP y $6$ NADPH por cada $3$ $CO_2$ fijados Poder reductor	Lo produce, en forma de NADPH, a partir de los electrones del agua	Lo consume para reducir el $CO_2$ a materia orgánica

En la fase luminosa, la fotólisis del agua proporciona los electrones que repondrán los que la clorofila ha perdido, y libera protones y oxígeno; este último se desprende como subproducto. El transporte de esos electrones a lo largo de la cadena de los tilacoides bombea protones al interior del tilacoide y crea el gradiente que la ATP-sintasa aprovecha para fabricar ATP —fotofosforilación—, mientras que al final de la cadena el $NADP^{+}$ se reduce a NADPH.

En la fase oscura, la rubisco une el $CO_2$ a la ribulosa-1,5-bisfosfato y el compuesto resultante se escinde en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico. Estas se fosforilan con ATP y se reducen con NADPH hasta gliceraldehído-3-fosfato; la mayor parte de él se emplea en regenerar la ribulosa-1,5-bisfosfato, con nuevo gasto de ATP, y solo una fracción sale del ciclo para sintetizar glucosa, almidón, aminoácidos o ácidos grasos.