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7.3.2. La fotosíntesis

Anabolismo fotoautótrofo: la fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso por el que los organismos fotoautótrofos o fotolitótrofos captan la energía de la luz solar y la transforman en energía química (ATP) que utilizan para sintetizar materia orgánica a partir de otros compuestos inorgánicos más sencillos.

Estos organismos fotosintéticos (bacterias, algas, plantas), a partir de la luz de sol, producen energía química (ATP) y poder reductor (NADPH), transformando el agua y el dióxido de carbono de la atmósfera en glúcidos. También se produce oxígeno, que será utilizado en la respiración de plantas y animales. Además, el ATP y el NADPH se utilizarán para reducir y asimilar otros bioelementos, como el N y S.

La energía de la luz solar provoca el paso de electrones de unas moléculas a otras. El agua es el primer donante de electrones, y el CO2 el que recibirá estos electrones. El CO2 se combina con otras moléculas y forma un glúcido de tres carbonos (gliceraldehído-3-fosfato), a partir del cual se originarán otras moléculas orgánicas que las plantas necesitan como fuente de energía y para su desarrollo.


La fotosíntesis se realiza gracias a unos pigmentos fotosintéticos que pueden captar la energía luminosa. Cuando un fotón impacta con un electrón de un pigmento fotosintético, el electrón se excita a un nivel de energía superior, en una posición más alejada del núcleo, pudiendo perderse y quedar oxidado ese átomo. La molécula que le cederá otro electrón a ese átomo se llama primer dador de electrones, y los electrones que se han perdido, cargados con la energía del fotón, van a otra molécula denominada primer aceptor de electrones, pasando después por una serie de moléculas que los captan (se reducen) y ceden (se oxidan) sucesivamente, liberando energía que es aprovechada por la enzima ATP-sintasa para formar ATP, y quedar almacenada en sus enlaces éster-fosfóricos.

Se distinguen dos tipos de procesos fotosintéticos: la fotosíntesis oxigénica y la fotosíntesis anoxigénica.

  • La fotosíntesis oxigénica (es la que vamos a estudiar en este tema) es característica de las plantas superiores, algas y cianobacterias, en las que el dador de electrones es el agua (fotólisis del agua), y como consecuencia, se desprende oxígeno.
  • La fotosíntesis anoxigénica es característica de las bacterias purpúreas y verdes del azufre, en las que el dador de electrones no es el agua, sino, generalmente, el sulfuro de hidrógeno, H2S, por lo que no se desprende oxígeno.

Papel del agua en la fotosíntesis

La fotólisis del agua consiste en la ruptura de la molécula de agua por acción de la luz. 

En la fotólisis del agua se liberan protones, oxígeno y electrones. Los electrones entrarán en la cadena transportadora de electrones fotosintética para producir ATP y NADPH.

Organismos fotosintéticos

Pregunta

¿Qué organismos realizan la fotosíntesis?. Señala todas las opciones correctas.

Respuestas

Plantas.

Hongos.

Animales.

Algas.

Todas las bacterias.

Algunas bacterias.

Retroalimentación

Por la fotosíntesis, las células pueden utilizar la energía del sol para transformarla en energía química que se almacena y se aprovecha, posteriormente, para sintetizar los principios inmediatos. La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos.

La fotosíntesis consta de dos etapas:

  • La fase luminosa (mejor denominarla fotoquímica) se desarrolla en las membranas tilacoidales, y consta de una serie de reacciones químicas que dependen de la luz. Los fotones de luz al llegar a los fotosistemas, provocan la liberación de electrones que sirven para reducir NADP+ a NADPH. Además, se ha liberado oxígeno procedente de las moléculas de agua. Con la energía de estos electrones, obtenida en la cadena transportadora de electrones, se sintetiza ATP a partir de ADP, en un proceso denominado fotofosforilación.

En la fase fotoquímica, a partir de la energía lumínica del sol, se genera energía química en forma de ATP y poder reductor (en forma de NADPH).

En la fase biosintética, a partir de moléculas inorgánicas sencillas (CO2, H2O) y utilizando el poder reductor (NADPH) y la energía (ATP) de la fase lumínica, se sintetizan moléculas orgánicas más complejas (glucosa) mediante una serie de reacciones llamadas ciclo de Calvin.

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

Aragón. Septiembre de 2017, opción A, cuestión 2.

Diferencias: (2,5 puntos)

d) Indicar tres diferencias entre respiración interna y fotosíntesis. (0,75 puntos)

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

Defina los siguientes procesos:

a) Glucolisis, fermentación (0,5 puntos)

b) Fosforilación oxidativa, (0,5 puntos)

c) Fotosíntesis, (0,5 puntos)

d) Indique en que tipos de células eucarióticas y en qué lugar de las mismas se realizan los procesos de los apartados a, b y c. (0,5 puntos).

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

A un laboratorio de microbiología llegan cuatro muestras. Una contiene algas, otra bacterias, otra hongos y otra protozoos. Tras el análisis correspondiente, se obtienen los siguientes resultados: la muestra 1 contiene microorganismos que pueden realizar fotosíntesis y presentan ribosomas solo del tipo 70S; la muestra 2 contiene microorganismos unicelulares y pluricelulares de nutrición heterótrofa; la muestra 3 contiene microorganismos eucarióticos exclusivamente unicelulares; la muestra 4 contiene microorganismos autótrofos que se dividen por mitosis. Identifique razonadamente el tipo de microorganismo que hay en cada muestra [1].

Comunidad Valenciana, Julio de 2019, opción A, bloque 2, cuestión 4

a) ¿Cómo se denomina el principal proceso biológico mediante el cual algunos organismos liberan oxígeno?;

b) ¿Cuál es el papel del agua en este proceso?;

c) ¿Qué repercusión tiene este proceso para la vida en la Tierra?

Aragón, Junio de 2021, pregunta 2

2.- El esquema adjunto representa un proceso metabólico fundamental para la vida en la Tierra: (2 puntos)

a) ¿Qué proceso representa el esquema en su conjunto? (0,1 p) ¿En qué fases se divide (A y B) y dónde se localiza cada una de ellas? (0,2 p)
b) Explique brevemente qué papel tiene la luz en este proceso. (0,5 p)
c) Indique a qué proceso, sustrato o producto corresponden los números del 1 al 6 del dibujo. (0,6 p)
d) Explique brevemente qué papel tiene el agua en este proceso. (0,3 p)
e) ¿Es posible encontrar en este orgánulo ARN? Razone la respuesta. (0,3 p)

Castilla y León, Junio de 2021, pregunta 8

8. Sobre la fotosíntesis, conteste a las siguientes preguntas:

a) ¿En qué consiste la fotólisis del agua? ¿Qué biomoléculas formadas en las fases luminosas acíclica y cíclica se utilizan en la etapa biosintética? (0,8).
b) ¿Cuál es la molécula aceptora de CO2 en el ciclo de Calvin y qué enzima cataliza la fijación de dicho gas? (0,5).
c) ¿En qué parte del cloroplasto y en qué fase de la fotosíntesis se genera glucosa? (0,4).
d) ¿Qué grandes grupos de microorganismos tienen fotosíntesis oxigénica? (0,3)

Navarra, Junio de 2021, pregunta 9

a) ¿Cuál es la función de la fase luminosa y de la fase oscura o biosintética de la fotosíntesis?

b) ¿Se podría decir que la primera se lleva a cabo durante el día y la segunda durante la noche? Razona la respuesta.

Cantabria, Julio de 2021, pregunta 10

Fotosíntesis: ¿Qué papel juegan el ATP y el NADPH en la fotosíntesis? ¿Cuál es el origen del O2 generado en la fotosíntesis? ¿De dónde obtiene la planta el N para formar sus proteínas? ¿Pueden las plantas generar ATP en ausencia de luz? Razonar las respuestas.

Ideas fundamentales sobre la fotosíntesis

La fotosíntesis consta de dos etapas:

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