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7.3.2.1.2. Fotofosforilacion

Transformación de la energía lumínica en energía química (ATP) y poder reductor (NADPH)

La síntesis de ATP o fosforilación del ADP se produce gracias a la energía aportada por los fotones de luz, por lo que a este proceso se le llama fotofosforilación.

La fotofosforilación se produce cuando, al excitarse por la acción de la luz, un flujo de electrones procedente de los fotosistemas son conducidos a través de los diferentes aceptores electrónicos hasta el NADPH, a la vez que se genera un gradiente de protones cuya energía es utilizada para sintetizar ATP.

Cuando los electrones van bajando desde niveles energéticos superiores a otros inferiores a lo largo de la cadena transportadora, la energía liberada se emplea en bombear protones (H+) desde el estroma hacia el espacio interior del tilacoide. Así se forma un gradiente de protones entre cada lado de la membrana tilacoidal. Dentro del tilacoide hay un pH ácido (pH=5), y fuera, básico (pH=8).

Los protones no pueden atravesar directamente la membrana del tilacoide, por lo que lo que vuelven al estroma, a favor del gradiente, a través de unas ATPasas translocadoras de protones. Cuando pasan, desaparece el gradiente y han generado una energía que se emplea para fosforilar el ADP y sintetizar ATP.

Se distinguen dos tipos de fotosíntesis, según si participan conjuntamente el PSI y PSII o si lo hace únicamente el PS I:

Diferencias y semejanzas entre la fotofosforilación y la fosforilación oxidativa.

Tanto en la fotofosforilación como en la fosforilación oxidativa se produce ATP a partir de ADP+Pi con la energía liberada por el transporte de electrones.

La fotofosforilación está asociada a un proceso anabólico que se produce en los cloroplastos de las células vegetales, y se desprende oxígeno. El dador de electrones inicial es el agua y el aceptor final es el NADP+ y se requiere energía procedente de la luz solar.

La fosforilación oxidativa está asociada a un proceso catabólico que se produce en las mitocondrias de las células animales y vegetales, y necesita oxígeno como último aceptor de electrones. Los electrones proceden del NADH y del FADH2 y el aceptor final es el O2.

Principales procesos de la fase fotoquímica o lumínica o dependiente de la luz Captación de luz por los fotosistemas
Fotólisis del agua
Transporte electrónico
Síntesis de ATP
Síntesis de NADPH

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

Andalucía, Junio de 2018, opción A, cuestión 1.

a) Indique las fases de la fotosíntesis [0,2] y los procesos básicos que se realizan en cada una de ellas [1].

b) Describa la fotofosforilación [0,6] y su localización dentro del orgánulo celular correspondiente [0,2].

Aragón. Junio de 2003, opción A. Cuestión 3.-

Responda precisa y brevemente a las siguientes cuestiones (2 puntos):

a) ¿Cómo se transforma la energía luminosa en energía química? ¿Qué papel desempeña el agua en estos procesos? (1 punto)

Castilla y León, Junio de 2022, pregunta 3

Respecto a la fase lumínica de la fotosíntesis:

a) En qué parte del cloroplasto se produce la captación de la energía lumínica. (0,2)
b) ¿Qué es un fotosistema? ¿De qué partes consta? ¿Qué fotosistema participa en la fotofosforilación cíclica? (1,0)
c) Qué diferencias existen, respecto a los compuestos formados, entre la fotofosforilación cíclica y acíclica. (0,8)

País Vasco, Junio de 2022, pregunta 3A

El adenosin trifosfato o ATP es una molécula central en el metabolismo celular.

a) Describa su estructura general y explique la importancia del ATP en el metabolismo.

b) En una célula vegetal, indique en qué orgánulo(s) se realiza mayoritariamente la síntesis de ATP y mencione el nombre de los procesos de síntesis.

c) Explique la diferencia fundamental entre fotofosforilación (fosforilación fotosintética) y fosforilación oxidativa.

Asturias, Junio de 2023, pregunta 4

El proyecto WatchPlant del CSIC persigue el desarrollo de una nueva tecnología que combina plantas vivas e inteligencia artificial para medir la contaminación en ciudades y relacionarla con la salud humana. En el esquema que se representa:

Asturias, Junio de 2023, pregunta 4

a. Indica el nombre de este orgánulo y el de las estructuras numeradas 1-2-3-4-5-6-7-8-9. (Calificación 0.5 puntos)
b. Indica la localización celular de la clorofila y del enzima ribulosa 1,5-bifosfato. (Calificación 0.5 puntos)
c. Indica las diferencias entre la fotofosforilación acíclica y la fotofosforilación cíclica. (Calificación 0.5 puntos)
d. Expresa mediante una ecuación global el proceso llevado a cabo en este orgánulo. (Calificación 0.5 puntos)

Murcia, Junio de 2023, pregunta 2.3.

En relación con el anabolismo:

A) Explique el mecanismo de fotofosforilación y localícelo de forma precisa en la célula eucariota (1 punto).
B) Indique las diferencias entre fotofosforilación cíclica y fotofosforilación no cíclica (0,5 puntos).

Comunidad Valenciana, Junio de 2023, pregunta 4.2.

Indica las semejanzas y diferencias de la fotofosforilación y la fosforilación oxidativa (2 puntos).

Navarra, Julio de 2023, pregunta 6.

a) En una célula vegetal, ¿en qué dos orgánulos se produce la síntesis de la mayor parte del ATP?

b) ¿Qué tienen en común y en qué se diferencian los procesos de síntesis de ATP en ambos orgánulos?

Castilla y León, Julio de 2023, pregunta 8.

En relación con la fotosíntesis:

a) ¿En qué tipo de células se produce: procariotas, eucariotas o ambas? (0,2)
b) ¿Qué fotosistemas participan en la fotofosforilación cíclica? ¿Y en la no cíclica? (0,4)
c) Indique los productos finales en cada uno de los dos procesos mencionados anteriormente. (0,4)
d) ¿Cómo se llama el proceso cíclico más importante que tiene lugar durante la fase oscura? ¿Dónde se localiza? Explique brevemente en qué consiste. (1)

Andalucía, Julio de 2023, pregunta A.2.

Defina los siguientes conceptos:

a) glucólisis [0,4];

b) fermentación [0,4].

c) Describa dos modalidades de fosforilación [1,2]

Repasando la transformación de la energía lumínica en energía química (ATP) y poder reductor (NADPH)

Pregunta

¿Qué proceso se encarga de transformar la energía lumínica en energía química y poder reductor?

Respuestas

Glucólisis.

Fotofosforilación.

Beta-oxidación.

Respiración celular.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el resultado directo de la excitación de electrones por la acción de la luz durante la fotofosforilación?

Respuestas

Liberación de oxígeno.

Síntesis de glucosa.

Generación de gradiente de protones.

Desprendimiento de dióxido de carbono.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cómo se genera el gradiente de protones durante la fotofosforilación?

Respuestas

Por la liberación de oxígeno.

Por la síntesis de NADPH.

Por el flujo de electrones a través de la cadena transportadora.

Por la absorción de luz por los fotosistemas.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué sucede cuando los protones vuelven al estroma a través de las ATPasas translocadoras de protones durante la fotofosforilación?

Respuestas

Se libera oxígeno.

Se forma un gradiente de protones.

Desaparece el gradiente y se genera energía.

Se reduce el pH del estroma.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el aceptor final de electrones en la fotofosforilación?

Respuestas

O2.

NADPH.

ATP.

FADH2.

Retroalimentación

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