Ejercicio resuelto de Fotosíntesis · Biología · 2025

Investigadores de la Universidad de Tokio han logrado insertar cloroplastos de algas rojas en células de hámster, permitiendo que estas células animales realicen la fotosíntesis durante al menos dos días. Este avance abre nuevas posibilidades en la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa, ya que podría facilitar el suministro de oxígeno en tejidos cultivados en laboratorio. [1 punto]

a) Describa brevemente en qué consiste el proceso de fotosíntesis e indique su reacción global.

b) ¿Qué función tiene la clorofila en el proceso de fotosíntesis? ¿De dónde procede el oxígeno que se libera durante la fotosíntesis?

c) Indique qué es la rubisco y explique brevemente qué función tiene. Nombre los componentes de un cloroplasto (puede ayudarse de un dibujo).

$\textbf{a) Describa brevemente en qué consiste el proceso de fotosíntesis e indique su reacción global.}$

La fotosíntesis es un proceso anabólico por el que los organismos fotoautótrofos transforman la energía luminosa en energía química y fabrican materia orgánica a partir de materia inorgánica.

Transcurre en dos fases dentro del cloroplasto. En la fase luminosa, en la membrana de los tilacoides, la clorofila capta la luz, el agua se descompone (fotólisis) liberando oxígeno, y se obtienen ATP y NADPH. En la fase oscura o ciclo de Calvin, en el estroma, ese ATP y ese NADPH se emplean para fijar el $\text{CO}_2$ y reducirlo hasta glucosa.

$6\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O} + \text{luz} \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\,\text{O}_2$

$\textbf{b) ¿Qué función tiene la clorofila en el proceso de fotosíntesis? ¿De dónde procede el oxígeno que se libera durante la fotosíntesis?}$

La clorofila es el pigmento fotosintético que absorbe la luz, sobre todo en las regiones azul y roja del espectro (por eso las hojas se ven verdes). Los pigmentos se agrupan en los fotosistemas: la mayoría hace de antena y transfiere la energía captada al centro de reacción, cuya clorofila emite un electrón que inicia la cadena de transporte y, con ella, la síntesis de ATP y NADPH.

El oxígeno liberado procede del agua, no del $\text{CO}_2$: la fotólisis rompe la molécula de agua para reponer los electrones que ha perdido la clorofila, y libera protones y oxígeno como subproducto. Se demostró marcando el agua con el isótopo $^{18}\text{O}$.

$\textbf{c) Indique qué es la rubisco y explique brevemente qué función tiene. Nombre los componentes de un cloroplasto (puede ayudarse de un dibujo).}$

La rubisco (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa-oxigenasa) es la enzima del estroma que cataliza el primer paso del ciclo de Calvin: fija el $\text{CO}_2$ uniéndolo a la ribulosa-1,5-bisfosfato, y el compuesto de seis carbonos resultante se escinde en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico. Es la puerta de entrada del carbono inorgánico a la materia orgánica y, probablemente, la proteína más abundante de la biosfera. También puede unir $\text{O}_2$ en lugar de $\text{CO}_2$, y entonces desencadena la fotorrespiración.

El cloroplasto está delimitado por una doble membrana (externa e interna) y contiene el estroma, un medio interno con ADN circular, ribosomas 70S, enzimas del ciclo de Calvin y granos de almidón. En el estroma se encuentra el sistema de tilacoides, sáculos aplanados que se apilan formando los grana y se comunican por las lamelas; en su membrana están los fotosistemas y las cadenas de transporte de electrones.