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7.3.2.1.2.1. Fotofosforilacion aciclica

Fotofosforilación no cíclica o acíclica

En la fotofosforilación no cíclica intervienen conjuntamente los fotosistemas II y I, y recibe el nombre de esquema en Z.

Un fotón de luz es captado por el fotosistema II y la clorofila P680 emite un electrón, y se oxida. La fotólisis del agua produce protones, oxígeno y electrones, por lo que el agua será el donador de electrones para que los recupere la clorofila P680.

El electrón que se ha emitido es captado por un aceptor primario, la feofitina que lo cede, a su vez, a una cadena transportadora de electrones hasta terminar en un aceptor final, la plastocianina. Esta cadena de transportadores electrónicos es la que comunica el fotosistema II y el fotosistema I.

En este recorrido se produce un gradiente de protones similar al que se vio en las mitocondrias cuando producían ATP a partir de ADP. A este proceso se le llama fotofosforilación.

En la fotofosforilación no cíclica, los fotosistemas pueden funcionar en serie, conectados por una cadena de electrones. Los electrones procedentes de la fotólisis del agua serán utilizados para reducir una molécula de NADPy obtener NADPH.

Los fotones recibidos en el fotosistema II provocan la liberación de un electrón de la clorofila P680, que recoge la feofitina y que es conducido por los transportadores de electrones de la cadena: plastoquinona, citocromo b6-f y plastocianina. Los electrones emitidos por P680 son repuestos por los electrones procedentes de la fotólisis del agua, que además, libera O2.

El complejo citocromo b6-f genera suficiente energía en el transporte electrónico para poder transportar H+ al interior del tilacoide en contra del gradiente electroquímico. La salida de los H+ hacia el estroma por el complejo cF0F1 (ATP-sintetasa) generará energía suficiente para formar ATP a partir de ADP y Pi, según la hipótesis quimiosmótica de Mitchell para la fotofosforilación.

El fotosistema I puede aceptar el electrón de la plastocianina, procedente del fotosistema II, porque otro fotón también había permitido la liberación de un electrón de la clorofila P700. Este electrón pasará a la filoquinona y a la ferredoxina, que lo cede al enzima NADP-reductasa que reduce el NADP+ y se obtiene NADPH.

De este modo, en presencia de luz, se produce un flujo continuo de electrones desde el agua hasta el NADP+, pasando por el PS II y PS I. Se obtienen algo más de una molécula de ATP por cada par de electrones que pasan del agua al NADP+.

¿Cuál es el papel de la luz en la fotosíntesis?

La energía que está contenida en los fotones de la luz se utiliza para comenzar la transferencia de electrones desde la molécula de clorofila (o carotenoides) de los centros de reacción que están situados en los tilacoides, desde niveles energéticos bajos hasta otros niveles energéticos muy altos.

Los tres productos obtenidos en la cadena transportadora de electrones son: NADPH, ATP y O2.

¿En qué consiste la fotólisis del agua?

La fotólisis del agua es un proceso que se produce durante la fase luminosa de la fotosíntesis, en los tilacoides de los cloroplastos. En este proceso, la energía de la luz solar es utilizada para dividir las moléculas de agua (H₂O) en oxígeno molecular (O₂), protones (H⁺) y electrones (e⁻). La reacción se puede representar de la siguiente manera:

2H2O4H++4e+O22H₂O \rightarrow 4H⁺ + 4e⁻ + O₂

Este proceso tiene varios propósitos:

  1. Obtener electrones: Los electrones liberados son transferidos a la cadena de transporte de electrones, iniciando el flujo de electrones necesario para la producción de ATP y NADPH.
  2. Obtener protones: Los protones contribuyen al gradiente de protones que es utilizado para la síntesis de ATP.
  3. Liberar oxígeno: El oxígeno liberado como subproducto es expulsado al medio ambiente, siendo fundamental para la respiración de los organismos aeróbicos.

Cuestión de reflexión: inhibidores de la plastoquinona

Cuestión basada en Asturias, Junio de 2022, pregunta 4, apartado d

Las atrazinas son herbicidas que inhiben la acción de la plastoquinona. Explica por qué estas sustancias impiden el metabolismo de las plantas.

Actividad basada en Cantabria, Junio de 2024, pregunta 7

¿Qué proceso se encuentra representado en la Figura 1? Nombre los espacios intracelulares A y B, y los compuestos B, C, D, E, F, G y H. ¿Cuál es la fuente de energía que permite la síntesis del compuesto H?

El proceso representado en la figura es la  .

Los espacios intercelulares representados son:

  • A:
  • B:

Los compuestos representados son:

  • C:
  • D:
  • E:
  • F:
  • G:
  • H:

La fuente de energía que permite sintetizar el compuesto H es la .

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Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (Selectividad, EBAU, EvAU)

Aragón. Junio de 2014, opción A, cuestión 5.

En relación con la imagen adjunta, responda las siguientes cuestiones: (2 puntos)

a) ¿Qué proceso biológico se representa en la figura? ¿Cuál es su finalidad? ¿Qué tipo de células lo llevan a cabo? (0,5 puntos)

b) Indique qué corresponde a cada número.(0,5 puntos)

c) Indique en qué orgánulo tienen lugar.(0,5 puntos)

d) ¿Cuál es el papel del agua en este proceso? (0,5 puntos)

Castilla La Mancha, Julio de 2019, opción B, cuestión 3.2. Castilla y León, Junio de 2023, pregunta 8.

El esquema representa una ruta metabólica característica de los vegetales. Conteste a las siguientes cuestiones:

a. Identifique la ruta metabólica, y la parte de esta ruta, que se representan en el esquema. ¿En qué orgánulo se realiza y cuál es su función global?
b. Sustituya los números 1 al 4 de la figura con el término que corresponda.
c. ¿Cómo se denomina y en qué parte del orgánulo se realiza el proceso representado a la izquierda de la figura, en el que interviene una molécula de agua? ¿Cuál es el producto representado con la letra A?

Castilla La Mancha, Julio de 2020, bloque 4.3

En 1939, el bioquímico británico Robert Hill esclareció las reacciones de la fase luminosa, proceso al que corresponde este esquema.

a. ¿En qué orgánulo celular y en qué parte de dicho orgánulo tiene lugar este proceso? Identifique las moléculas señaladas con las letras A y B.
b. Dentro del proceso de fotosíntesis, ¿para qué se utilizarán posteriormente las moléculas D y F?

Valencia, Julio de 2022, pregunta 3.2

En relación a la imagen (4 puntos):

a) Indica qué molécula se identifica en la imagen;

b) ¿Qué hipótesis describe su funcionamiento? Explícala brevemente;

c) Nombra las moléculas que representan A y B.

Madrid, Junio de 2023, pregunta A4

Respecto a los sustratos y los productos del metabolismo celular:

a) Indique las fuentes de carbono y energía que utilizan los seres fotoautótrofos y los quimioheterótrofos (0,5 puntos).
b) ¿Qué producto común se produce en la glucolisis y en la beta-oxidación? Cite otra vía en la que también se forma este producto. Indique dos destinos metabólicos en los que se puede consumir este producto (0,5 puntos).
c) Indique los sustratos de la fotofosforilación acíclica y los productos del Ciclo de Calvin (1 punto)

Murcia, Julio de 2023, pregunta 2.3.

Explique en qué consiste la fotólisis del agua y localícela de forma precisa en la célula eucariota (0,5 puntos). Indique la ruta metabólica de la que forma parte y describa su papel en la misma (1 punto).

Madrid, Junio de 2024, pregunta A4c

Indique la localización cloroplástica de la cadena transportadora de electrones y cite los tres productos finales que se obtienen en la fase dependiente de la luz de la fotosíntesis (0,5 puntos).

Repasando la fotofosforilación no cíclica o acíclica

Pregunta

¿Qué tipo de clorofila emite un electrón cuando un fotón de luz es captado por el fotosistema II en la fotofosforilación no cíclica?

Respuestas

Clorofila P550.

Clorofila P680.

Clorofila P700.

Clorofila P800.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el donador de electrones para la clorofila P680 en la fotofosforilación no cíclica?

Respuestas

CO2.

Oxígeno.

Agua.

NADP+.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué aceptor primario captura el electrón emitido por la clorofila P680 en la fotofosforilación no cíclica?

Respuestas

Plastocianina.

Plastoquinona.

Ferredoxina.

Feofitina.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el aceptor final en la cadena de transportadores electrónicos que comunica el fotosistema II y el fotosistema I en la fotofosforilación no cíclica?

Respuestas

NADPH.

Plastocianina.

Ferredoxina.

ATP-sintetasa.

Retroalimentación

Pregunta

En la fotofosforilación no cíclica, ¿qué molécula se reduce utilizando los electrones procedentes de la fotólisis del agua?

Respuestas

ATP.

NADPH.

NADP+.

FADH2.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué fotosistema puede aceptar el electrón de la plastocianina en la fotofosforilación no cíclica?

Respuestas

Fotosistema I.

Fotosistema II.

Fotosistema III.

Fotosistema IV.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué enzima reduce el NADP+ para obtener NADPH en la fotofosforilación no cíclica?

Respuestas

ATP-sintetasa.

NADP-reductasa.

Ferredoxina.

Plastocianina.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el producto liberado durante la fotólisis del agua en la fotofosforilación no cíclica?

Respuestas

CO2.

H2O.

O2.

NADPH.

Retroalimentación

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