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Biología - EBAU - IIIb - Anabolismo - Respuestas

18 de mayo de 2022, por Arturo J. Murias

2021

2. 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).

(a)

  • En la descomposición de la molécula de agua causada por la radiación luminosa en 3 productos:
    • 1/2 O2;
    • 2 electrones, que reponen los perdidos por el PSII; y
    • 2 H+, que se acumulan en el interior de los tilacoides en contra de gradiente.
  • ATP y NADPH.

(b)

  • La ribulosa-1,5-difosfato.
  • La ribulosa-1,5-difosfato-carboxilasa-oxidasa (RuBIsCO).

(c)

  • En el estroma.
  • En la fase oscura.

(d) Cianobacterias y algas.

3. (a) Define metabolismo (0.4). (b) ¿En qué proceso metabólico es necesaria la clorofila y cuál es su función? (0.6) (c) Escribe la ecuación global de este proceso (0.4). (d) Define las fases del proceso e indica su ubicación celular (0.6).

(a) El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas (bioquímicas) de un ser vivo o de una célula.

(b)

  • En la fotosíntesis.
  • La clorofila participa en la etapa de captación de la energía luminosa de la fase lumínica de la fotosíntesis. Más concretamente, la energía de la luz es captada por los fotosistemas, que son complejos macromoleculares de pigmentos fotosintéticos que reciben fotones (la parte denominada "complejo antena", formada por clorofilas y carotenoides) y dirigen su energía a una molécula de clorofila (el "centro de reacción") a la que se le excita un par de electrones, que saltan a una cadena transportadora.

(c)

6 H2O + 6 CO2 + luz → 1 Glucosa + 6 O2


(d)

  • Fase lumínica: tiene lugar en los tilacoides de los cloroplastos. En ella se capta la energía de la luz para excitar electrones que pasan a cadenas de traansporte que generan poder reductor (NADPH) y ATP por fotofosforilación.
  • Fase oscura: tiene lugar en el estroma de los cloroplastos. En ella se utiliza el ATP y el poder reductor generado en la fase lumínica para generar materia orgánica (gliceraldehído-3-fosfato) a partir de materia inorgánica (CO2).

2020

1. Respecto a la ATP sintetasa: (a) ¿Qué tipo de biomolécula es y dónde se localiza? (0,4) (b) ¿Qué papel desempeña? Explique brevemente su funcionamiento (1,0). (c) ¿En qué procesos metabólicos participa? (0,6).

(a)

  • Es una enzima y por lo tanto es una proteína.
  • Se localiza en las membranas de los tilacoides de los cloroplastos y en la membrana mitocondrial interna.

(b) Los H+ que han sido bombeados bien al espacio intratilacoidal de los cloroplastos, bien al espacio intermembranoso de las mitocondrias, durante las cadenas transportadoras de electrones, retornan a favor de gradiente a través de moléculas de ATP-sintasa, bien al estroma del cloroplasto, bien a la matriz mitocondrial. El flujo de H+ a su través da lugar a un cambio en la conformación de la ATP-sintasa que le permite realizar su función: la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi.

(c)

  • La fotofosforilación, enmarcada en la fase lumínica de la fotosíntesis.
  • La fosforilación oxidativa, enmarcada en la respiración de la glucosa y de los ácidos grasos.

4. (a) Describir el fundamento de la fotofosforilación. Indicar la ubicación celular de este proceso (1,0). (b) ¿Qué es el ciclo de Calvin? ¿En qué compartimento celular se produce? ¿Cuál es su balance energético? (1,0).

(a)

  • La fotofosforilación tiene lugar en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos.
  • Se basa en que los H+ bombeados al espacio intratilacoidal durante las cadenas transportadoras de electrones abierta y cerrada, retornan al estroma del cloroplasto a favor de gradiente a través de moléculas de ATP-sintasa. Y por cada 3 H+ que pasan se produce 1 ATP a partir de ADP y Pi libres en el estroma.

(b)

  • El ciclo de Calvin, común tanto a la fotosíntesis (es su fase oscura) como a la quimiosíntesis, es un proceso que permite fijar carbono inorgánico (del CO2) a una molécula orgánica (la ribulosa-1,5-difosfato), de tal modo que por cada 3 vueltas rinde una molécula de gliceraldehído-3-fosfato, el cual posteriormente podrá ser utilizado…
    • tanto para producir energía a partir de la glucólisis;
    • como para producir glucosa, aminoácidos, bases nitrogenadas orgánicas, ácidos grasos o glicerina en ulteriores procesos anabólicos.
  • Se produce en el estroma de los cloroplastos.
  • En cada vuelta se consumen 3 ATP y 2 NADPH.

2019

2. En relación a la fotosíntesis: (a) ¿Qué es la fotólisis del agua? ¿En qué fotosistema se produce? Indicar su ubicación en el cloroplasto (0,75). (b) Identificar los fotosistemas que participan en la fotofosforilación cíclica y en la no cíclica. ¿Qué moléculas se generan en la fotofosforilación cíclica? y ¿en la no cíclica? (1,0).

(a)

  • Es la rotura de la molécula de agua, causada por 2 fotones, y de la que se desprende O2, 2 H+ y 2 electrones.
  • Está asociada al PSII.
  • En los tilacoides de los cloroplastos.

(b)

  • Cíclica: PSI
  • Acíclica: PSI y PSII
  • Cíclica: ATP
  • Acíclica: ATP y NADPH.

4. Respecto al ciclo de Calvin: (a) Indique si se trata de un proceso anabólico o catabólico. ¿En qué orgánulo tiene lugar y en qué parte del mismo? (0,5). (b) Señale la molécula que se regenera en el ciclo y el coenzima reducido que se requiere (0,5). (c) Indique la molécula que aporta energía al ciclo de Calvin y en qué etapa se ha obtenido dicha molécula (0,5). (d) Explique cuál es la finalidad de este ciclo (0,25).

(a)

  • Anabólico.
  • En el estroma de los cloroplastos.

(b)

  • Ribulosa-1,5-difosfato.
  • NADPH.

(c)

  • ATP.
  • Fotofosforilación asociada a la cadena transportadora de electrones (tanto abierta como cerrada) de la fase lumínica.

(d)

Producir 1 molécula de gliceraldehído-3-fosfato (GA3P) cada 3 vueltas. Posteriormente el GA3P podrá ser utilizado…

  • Tanto para producir energía a partir de la glucólisis;
  • Como para producir glucosa, aminoácidos, bases nitrogenadas orgánicas, ácidos grasos o glicerina en ulteriores procesos anabólicos.

2018

1. Respecto a la fotosíntesis: (a) En las plantas, ¿en qué estructura celular tiene lugar la fase lumínica de la fotosíntesis?, ¿y la fase oscura? (0,25). (b) ¿Cuál es el objetivo fundamental del transporte acíclico de electrones de la fase luminosa? (0,25). (c) ¿De dónde procede el O2 que se desprende en la fotosíntesis? ¿En qué fase se incorpora el CO2? ¿Quién es el primer compuesto aceptor de CO2? (0,75). (d) ¿En qué fase se genera ATP durante la fotosíntesis? ¿En qué fase se consume? (0,5).

(a) En los tilacoides de los cloroplastos. / En el estroma de los cloroplastos.

(b) Generar un gradiente de protones que permita la fotofosforilación del ATP y reducir NADP+ a NADPH.

(c) De la fotólisis del agua. / En la fase de fijación del ciclo de Calvin. / La ribulosa-1,5-difosfato.

(d) En la fase lumínica. / En la fase oscura.

2017

2. En relación a la fotosíntesis: (a) ¿En qué fase se produce la fotólisis del agua? ¿Con qué fotosistema? ¿Cuántos electrones produce la fotólisis de 6 moléculas de agua? (0,75). (b) Describir la reacción del proceso de fotorreducción del NADP+ ¿En qué fase se produce esta reacción? (0,50). (c) ¿Qué dos moléculas procedentes de la fase luminosa intervienen en ciclo de Calvin? ¿En qué orgánulo y en qué parte del mismo se produce este ciclo? (0,50).

(a) 12.

(b) En la fotofosforilación acíclica, al final, 2 electrones del PSI se excitan y pasan a la ferredoxina, y de esta al NADP+ (oxidado), el cual, al aceptarlos, junto con un par de protones del estroma, se reduce a NADPH + H+.

(c) ATP y NADPH.


3. Con respecto a la fotosíntesis: (a) ¿Qué es un fotosistema y cuál es su función? (0,75). (b) ¿Dónde se localizan los fotosistemas I y II? ¿Qué diferencias existen entre ambos fotosistemas? (0,75). (c) ¿Qué diferencia hay entre las plantas C3 y C4? (0,25)

(a) Un fotosistema es un complejo macromolecular de pigmentos fotosintéticos que reciben fotones (la parte denominada "complejo antena") y dirigen su energía a una molécula de clorofila (el "centro de reacción") a la que se le excita un par de electrones, que saltan a una cadena transportadora.

(b) Están en las membranas de los tilacoides de los cloroplastos. Ambos están presentes en la cadena transportadora acíclica. Pero en la cíclica solo está resente el PSI. Además, la fotólisis del agua está asociada al PSII.

(c) Cuando hay demasiado O2 en el ambiente, la RuBisCO no captura CO2 sino que captura O2 en su lugar. Este proceso se llama fotorrespiración. Las plantas C4 minimizan la fotorrespiración porque no es la RuBisCO la enzima que captura inicialmente el CO2, sino otra diferente, que lo transforma en ácido málico, el cual luego es transportado a las células verdes del mesófilo foliar (donde se realiza la fotosíntesis); allí el ácido málico libera el CO2, que será "fijado" por la RuBisCO en el ciclo de Calvin, como en una planta C3 normal. Ver enlace.

2016

1. En relación a la fotosíntesis: (a) Describa en qué consiste la fotólisis del agua (3). (b) Indique las principales diferencias, en composición y función, entre el complejo antena y el centro de reacción fotoquímico (2). (c) ¿Por qué las plantas recurren a la fase cíclica de la fotosíntesis si en la fase no cíclica se obtiene ATP y NADPH? (2). (d) Para formar una molécula de glucosa: ¿Cuántas moléculas de H2O intervienen en la fase luminosa? ¿Cuántas moléculas de NADPH, ATP y CO2 se necesitan en la fase oscura? ¿Cuántas vueltas dará el ciclo de Calvin? (3).

(a) Un par de fotones inciden en una molécula de H2O, que se disocia en:
- 1/2 O2;
- 2 electrones, que reponen los perdidos por el PSII; y
- 2 H+, que se acumulan en el interior de los tilacoides en contra de gradiente.

(b) El complejo antena recoge la energía de la luz. Se compone de todas las clases de pigmentos fotosintéticos de una célula: clorofila a, clorofila b, xantofilas, ß-caroteno, licopenos. El centro de reacción consiste en una única molécula de clorofila, y recibe la energía canalizada por todos los pigmentos del complejo antena para que se le puedan excitar 2 electrones y pasar a la cadena transportadora.

(c) Porque las células verdes pueden necesitar producir ATP pero no poder reductor. De hecho, la fase acíclica produce un exceso de poder reductor y un defecto de ATP. La fase cíclica tiende a compensar esto.

(d)

  • Como una molécula de glucosa tiene 6 C, para producirla hace falta fijar 6 moléculas de CO2. Por ello se han de dar 6 vueltas al ciclo de Calvin. Por ello hacen falta 12 NADPH. Por ello hay que realizar la fase abierta 12 veces. Y en cada vuelta se rompe una molécula de H2O por fotólisis. O sea, que hace falta romper 12 moléculas de H2O por fotólisis para producir una molécula de glucosa.
  • Para producir una molécula de glucosa en la fase oscura se necesitan 6 vueltas al ciclo de Calvin, o sea: 6 moléculas de CO2, 12 NADPH y 18 ATP.

3. En relación con la fotosíntesis: (a) Identifique los procesos A y B y los compuestos representados por los números 1, 2 y 3 de la figura adjunta (5). (b) ¿En qué compartimento/s celular/es se producen los procesos A y B? (2). (c) ¿Dónde se localiza la ATP-sintasa? ¿En qué fase actúa? Explique cómo funciona esta enzima (3).

(a y b)

  • A: fase lumínica. En los tilacoides de los cloroplastos.
  • B: fase oscura o ciclo de Calvin. En el estroma de los cloroplastos.
  • 1: O2.
  • 2: CO2.
  • 3: Gliceraldehído-3-fosfato.

(c)

  • La ATP-sintasa está en la membrana de los tilacoides.
  • Actúa en la fotofosforilación asociada a la cadena transportadora de electrones abierta de la fase lumínica
  • Los H+ acumulados en el espacio intratilacoidal retornan al estroma del cloroplasto a favor de gradiente a través de la ATP-sintasa. Por cada 3 H+ que pasan se produce 1 ATP a partir de ADP y Pi libres en el estroma.

2015

4. En relación con la fotosíntesis: (a) ¿Qué es un fotosistema? ¿Qué fotosistema/s intervienen en la fotofosforilación no cíclica y en la cíclica? (4). (b) Indicar la ubicación celular de la fase luminosa y la fase oscura de la fotosíntesis (2). (c) Señalar la molécula que se regenera en la fase oscura y la coenzima reducida que se requiere (2). (d) Describir dos factores que influyen en el rendimiento de la actividad fotosintética (2).

(a) Un fotosistema es un complejo macromolecular de pigmentos fotosintéticos que reciben fotones (la parte denominada "complejo antena") y dirigen su energía a una molécula de clorofila (el "centro de reacción") a la que se le excita un par de electrones, que saltan a una cadena transportadora. En la fotofosforilación no cíclica (abierta) intervienen el PSII y el PSI. En la cíclica sólo el PSI.

(b) La fase lumínica tiene lugar en los tilacoides de los cloroplastos. La fase oscura en el estroma de los cloroplastos.

(c) Se regenera la ribulosa-1,5-bisfosfato. Se requiere NADPH.


(d)

  • La intensidad luminosa: cuanto mayor sea, mayor es la tasa de actividad fotosintética, hasta cierto punto: aquel en el que todos los fotosistemas están ocupados.
  • El agua: es necesaria para aportar los electrones que pierde el fotosistema II. Cuanta más haya, mayor es la tasa de actividad fotosintética, hasta cierto punto: aquel en el que todos los fotosistemas están ocupados.
  • La concentración de CO2: cuanto mayor sea, mayor es la tasa de actividad fotosintética, hasta cierto punto: aquel en el que no hay suficiente ATP y/o NADPH para aprovecharlo en el ciclo de Calvin.
  • La temperatura: cuanto mayor sea, mayor es la tasa de actividad fotosintética, hasta cierto punto: aquel en el que las proteínas se comienzan a desnaturalizar.
  • La concentración de O2: cuanto mayor sea, menor es la tasa de actividad fotosintética debido a que la RuBisCO en vez de carboxilar a la Ribulosa-1,5-difosfato (etapa inicial de la fase oscura), la oxida. A este fenómeno se le llama fotorrespiración.

2014

4. Indique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones y explique por qué: (a) En las reacciones de fermentación de la glucosa, el destino de los electrones del NADH formado en la glucolisis es el oxigeno molecular. (b) En el ciclo de Krebs se libera CO2. (c) En el fotosistema II tiene lugar la fotolisis del agua. (d) En la fotofosforilación cíclica participa solo el fotosistema II y da lugar a la síntesis de ATP, NADPH y oxígeno. (e) En el ciclo de Calvin, dependiendo de la concentración de CO2, la enzima RuBisCO cataliza una reacción de fotorrespiración.

(a) Falsa: en una fermentación nunca se produce oxígeno molecular. Los electrones van al producto orgánico final: alcohol o ácido láctico.

(b) Verdadera. Se liberan como CO2 los 2 C del grupo acetilo de cada acetil-CoA que entra.

(c) Verdadera. El H2O aporta los 2 electrones que pierde la clorofila del centro de reacción del PSII.

(d) Falsa porque sólo participa el PSI, no se genera NADPH y no se genera O2.

(e) Verdadera. Si la proporción O2/CO2 es más alta de lo normal, la RuBisCO no carboxila a la ribulosa-1,5-bisfosfato, sino que la oxida; esto es la fotorrespiración.


2013

3. Respecto al ciclo de Calvin: (a) Indique las etapas del mismo (3). (b) ¿En qué orgánulo se produce y dentro de qué compartimento? (2). (c) ¿Qué productos resultantes de la fase lumínica de la fotosíntesis abastecen el ciclo de Calvin? (2). (d) Para sintetizar una molécula de glucosa, ¿cuántas moléculas de CO2, ATP y NADPH son necesarias? (3).

(a)

  • Fijación del CO2.
  • Reducción del átomo de C procedente del CO2 fijado.
  • Regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato.

(b) En el estroma de los cloroplastos.

(c) ATP y NADPH.

(d) 6 de CO2, 12 de NADPH y 18 de ATP.

2012

3. En relación a la fotosíntesis: (a) ¿Para qué necesitan agua los cloroplastos? (b) ¿Qué es un fotosistema y cuál es su función? ¿Qué papel tiene la clorofila dentro del fotosistema? (c) ¿Qué papeles cumple el transporte de electrones en la fase lumínica de la fotosíntesis? (d) ¿Cuántas moléculas de CO2 se tendrán que incorporar al ciclo de Calvin para dar lugar a una molécula de glucosa?

(a) Para reponer los 2 electrones que pierde el fotosistema II cuando, a causa de la incidencia de la energía luminosa, son excitados y pasan a la cadena transportadora de electrones.

(b)

  • Un fotosistema es un complejo macromolecular de pigmentos fotosintéticos que captan energía luminosa (la parte denominada "complejo antena") y la dirigen a una molécula de clorofila (el "centro de reacción") a la que se le excita un par de electrones, que saltan a una cadena transportadora.
  • La clorofila forma parte de las moléculas del complejo antena y también constituye la molécula del centro de reacción. Es esta molécula la que pierde los 2 electrones cuando son excitados a causa de la incidencia de la energía luminosa.

(c)

  • Genera un gradiente de protones entre la luz de los tilacoides y el estroma del cloroplasto, que dará lugar a que aquellos tiendan a moverse hacia el estroma a través de las ATP sintasas ubicadas en los tilacoides, generando ATP.
  • Además, la cadena de transporte abierta de electrones genera poder reductor: 1 NADPH por cada par de electrones.

(d) Como una molécula de glucosa tiene 6 átomos de carbono, pues 6.


2011

2. En la fotosíntesis: (a) ¿En qué fase se produce la fotólisis del agua? ¿Cuáles son los productos resultantes de la descomposición del agua? Indicar el papel de cada uno (7). (b) ¿Cuál es el compuesto aceptor de CO2 en el ciclo de Calvin? (1). (c) Indicar razonadamente dos factores ambientales que puedan influir en el rendimiento de la fotosíntesis (2).

(a)

  • En la fase lumínica.
  • 2 electrones: reponen los 2 electrones que pierde el fotosistema II.
  • 2 protones: pasan al espacio intratilacoidal, donde contribuirán al gradiente quimiosmótico de protones que producirá ATP por fotofosforilación.
  • 1/2 O2: se libera al medio por los estomas.

(b) Ribulosa-1,5-difosfato.

(c)

  • La intensidad luminosa: cuanto mayor sea, mayor es la tasa de actividad fotosintética, hasta cierto punto: aquel en el que todos los fotosistemas están ocupados.
  • El agua: es necesaria para aportar los electrones que pierde el fotosistema II. Cuanta más haya, mayor es la tasa de actividad fotosintética, hasta cierto punto: aquel en el que todos los fotosistemas están ocupados.
  • La concentración de CO2: cuanto mayor sea, mayor es la tasa de actividad fotosintética, hasta cierto punto: aquel en el que no hay suficiente ATP y/o NADPH para aprovecharlo en el ciclo de Calvin.
  • La temperatura: cuanto mayor sea, mayor es la tasa de actividad fotosintética, hasta cierto punto: aquel en el que las proteínas se comienzan a desnaturalizar.
  • La concentración de O2: cuanto mayor sea, menor es la tasa de actividad fotosintética debido a que la RuBisCO en vez de carboxilar a la Ribulosa-1,5-difosfato (etapa inicial de la fase oscura), la oxida. A este fenómeno se le llama fotorrespiración.

4. Respecto al metabolismo celular: (a) ¿Cuál es el balance energético del Ciclo de Calvin? (2). (b) Indica de dónde procede el acetil-CoA del Ciclo de Krebs (3). (c) De los procesos (a) y (b) ¿cuál es catabólico y cuál es anabólico? (1). (d) Explica brevemente las semejanzas entre la síntesis de ATP en el cloroplasto y en la mitocondria (4).

(a) En cada vuelta se consumen 3 ATP y 2 NADPH.

(b)

  • De la descarboxilación oxidativa del piruvato, el cual a su vez procede de la glucólisis de la glucosa.
  • También puede venir de la β-oxidación de los ácidos grasos.
  • También puede venir de la degradación oxidativa de los aminoácidos.

(c)

  • El ciclo de Calvin es anabólico: construye moléculas orgánicas a partir de otras más sencillas, para lo que consume energía y poder reductor.
  • El ciclo de Krebs es catabólico: degrada moléculas orgánicas a otras más sencillas, por lo que libera energía y poder reductor.

(d)

  • En el cloroplasto la síntesis de ATP es por fotofosforilación. En las mitocondrias es por fosforilación oxidativa. Ambos procesos son idénticos, ya que se basan en unas cadenas de transporte de electrones que generan un gradiente de protones, bien entre la luz de los tilacoides y el estroma del cloroplasto, bien entre el espacio intermembranoso y la matriz mitocondrial, que dará lugar a que aquellos tiendan a moverse hacia el estroma o la matriz mitocondrial a través de las ATP sintasas ubicadas bien en los tilacoides, bien en la membrana mitocondrial interna, generando ATP.
  • En las mitocondrias también se produce GTP por fosforilación a nivel de sustrato durante el ciclo de Krebs, en este caso no intervienen ni cadenas transportadoras de electrones ni ATP sintasas.