Fotosíntesis en el cloroplasto: fase lumínica, ciclo de Calvin y reacción global

8. Observa atentamente este esquema y contesta a las cuestiones planteadas.

1. ¿Qué proceso representa el esquema? ¿En qué orgánulo se desarrolla? ¿En qué tipo de células? Describe su estructura.
2. ¿Qué estructura es la señalada con el n.º 1? ¿Qué ocurre de forma global? ¿Qué papel tiene la luz?
3. ¿Qué proceso es el señalado con el n.º 2? ¿Qué ocurre de forma global? ¿En qué sitio del orgánulo tiene lugar?
4. ¿Puedes escribir una reacción que refleje lo que sucede en conjunto?

a. El Proceso de la Fotosíntesis y su Ubicación

El esquema representa el proceso de la fotosíntesis, que se desarrolla en los cloroplastos de células vegetales. El cloroplasto está limitado por una doble membrana constituida por la membrana plastidial externa, que limita con el hialoplasma, y la membrana plastidial interna. Entre ambas se sitúa el espacio intermembrana. La membrana plastidial interna, que, a diferencia de lo que ocurre en las mitocondrias, carece de crestas, encierra un gran compartimento interior, el estroma, que es equivalente a la matriz mitocondrial. En el estroma se encuentra suspendido un tercer tipo de membrana, la membrana tilacoidal, que delimita a su vez el tercer espacio interior del cloroplasto, denominado espacio tilacoidal. La membrana tilacoidal presenta numerosos pliegues y está repartida por todo el estroma formando a modo de láminas que están orientadas paralelamente al eje mayor del cloroplasto. En algunas zonas estas láminas membranosas adoptan el aspecto de discos apilados; cada una de estas pilas de discos recibe el nombre de granum (en plural, grana).

b. Los Tilacoides y la Fase Lumínica

Con el n.º 1 se indican los tilacoides apilados (granum), donde se encuentra la clorofila y demás pigmentos que absorben la luz. Lo que ocurre de forma global es que, mediante la energía lumínica y los electrones cedidos por la molécula de agua - que se rompe por acción enzimática específica-, se desprende oxígeno molecular que pasa a la atmósfera, se reduce un nucleótido de elevado potencial de reducción (el NADP⁺), y se almacena energía en moléculas de ATP (fotofosforilación). Todo esto constituye la fase fotoquímica o lumínica de la fotosíntesis. La luz proporciona la energía para excitar los electrones, de modo que reduzcan los aceptores de elevado potencial de reducción y, finalmente, al NADP⁺.

c. El Ciclo de Calvin y la Fase Biosintética

El proceso 2 indica el ciclo de Calvin o fase biosintética u oscura de la fotosíntesis, en la cual se asimila el CO₂ de la atmósfera, que se incorpora a una molécula preexistente (ribulosa 1,5 bisfosfato); mediante la reoxidación del NADPH reducido en la fase lumínica y la energía del ATP obtenido en la fotofosforilación, se sintetizan glúcidos (CH₂O). Este proceso ocurre en el estroma del cloroplasto.

d. Reacción Global de la Fotosíntesis

La reacción global de la fotosíntesis podemos expresarla así:

6 CO₂ + 12 NADPH + 12 H⁺ + 18 ATP → 1 Hexosa + 12 NADP⁺ + 18 ADP + 18 Pi