Ejercicio resuelto de Fase luminosa · Biología · La Rioja · 2020

Haga un esquema de la fase luminosa de la fotosíntesis. Explique qué compuestos se obtienen, a través de qué procesos se producen, y en qué orgánulo y parte del mismo se forman cada uno de los compuestos. [1 punto]

$\mathbf{\text{Haga}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{esquema}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{fase}}\mathbf{\text{luminosa}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{fotos}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ntesis.}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{compuestos}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{obtienen,}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{trav}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{s}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{procesos}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{producen,}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{org}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nulo}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{parte}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{mismo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{forman}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{uno}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{compuestos.}}\mathbf{\text{[1}}\mathbf{\text{punto]}}$



La fase luminosa tiene lugar en el cloroplasto, y más concretamente en la membrana de los tilacoides, donde se alojan los fotosistemas, la cadena transportadora de electrones y la ATP-sintasa. Se obtienen tres compuestos, y cada uno por un proceso distinto.

El oxígeno procede de la fotólisis del agua, y se libera al lumen del tilacoide, desde donde difunde al exterior. Cuando la luz excita a la clorofila del fotosistema II, esta pierde electrones y para reponerlos arranca los del agua, que se descompone en oxígeno, protones y electrones. El oxígeno que respiramos es, por tanto, un subproducto de la fotosíntesis y no procede del $C{O}_2$, cosa que se demostró marcando el agua con oxígeno pesado.

$2H_{2}O\to 4H^{+}+4e^{-}+O_2$

El ATP se forma por fotofosforilación, gracias a la ATP-sintasa de la membrana del tilacoide, y se libera al estroma. El mecanismo es quimiosmótico: al pasar los electrones por la cadena transportadora, los complejos bombean protones desde el estroma al interior del tilacoide, y se crea allí un gradiente muy acusado —el lumen llega a alcanzar un pH próximo a 5. Los protones solo pueden volver al estroma a través de la ATP-sintasa, y la energía que liberan al hacerlo es la que fosforila el ADP.

El NADPH se forma en la cara del tilacoide que da al estroma, por acción de la enzima ferredoxina-NADP reductasa, y queda igualmente en el estroma. Los electrones que la luz arranca al fotosistema I, tras recorrer la cadena, acaban reduciendo el $NAD{P}^{+}$.

$NAD{P}^{+}+2e^{-}+H^{+}\to NADPH$

El recorrido completo de los electrones —del agua al fotosistema II, de este a los citocromos, al fotosistema I y finalmente al $NAD{P}^{+}$— se conoce como esquema en Z, y en él se obtienen a la vez ATP y NADPH; es la fotofosforilación acíclica. Existe además una variante, la fotofosforilación cíclica, en la que solo interviene el fotosistema I y los electrones vuelven a él tras recorrer la cadena: no se produce NADPH ni se desprende oxígeno, y solo se obtiene ATP. La planta recurre a ella cuando necesita más ATP que poder reductor.

El ATP y el NADPH obtenidos no salen del cloroplasto: se gastan allí mismo, en el estroma, para fijar el $C{O}_2$ en el ciclo de Calvin. Esa es la razón de que la fase oscura, pese a su nombre, transcurra de día y a la vez que la luminosa.