8.E: Fotosíntesis (Ejercicios)

8.1: Visión general de la fotosíntesis

La fotosíntesis es esencial para toda la vida en la tierra; tanto las plantas como los animales dependen de ella. Es el único proceso biológico que puede capturar la energía que se origina en el espacio exterior (luz solar) y convertirla en compuestos químicos (carbohidratos) que todo organismo utiliza para alimentar su metabolismo. En resumen, la energía de la luz solar es capturada y utilizada para energizar electrones, que luego se almacenan en los enlaces covalentes de las moléculas de azúcar.

Preguntas de revisión

¿Cuál de los siguientes componentes no es utilizado tanto por las plantas como por las cianobacterias para llevar a cabo la fotosíntesis?

1. cloroplastos
2. clorofila
3. dióxido de carbono
4. agua

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A

¿Qué dos productos principales resultan de la fotosíntesis?

1. oxígeno y dióxido de carbono
2. clorofila y oxígeno
3. azúcares/carbohidratos y oxígeno
4. azúcares/carbohidratos y dióxido de carbono

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C

¿En qué compartimento de la célula vegetal tienen lugar las reacciones de fotosíntesis independientes de la luz?

1. tilacoides
2. estroma
3. membrana externa
4. mesófilo

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B

¿Qué afirmación sobre los tilacoides en eucariotas no es correcta?

1. Los tilacoides se ensamblan en pilas.
2. Los tilacoides existen como un laberinto de membranas plegadas.
3. El espacio que rodea a los tilacoides se llama estroma.
4. Los tilacoides contienen clorofila.

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B

Respuesta Libre

¿Cuál es el resultado general de las reacciones lumínicas en la fotosíntesis?

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El resultado de las reacciones lumínicas en la fotosíntesis es la conversión de la energía solar en energía química que los cloroplastos pueden utilizar para hacer el trabajo (en su mayoría producción anabólica de carbohidratos a partir del dióxido de carbono).

¿Por qué los carnívoros, como los leones, dependen de la fotosíntesis para sobrevivir?

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Porque los leones comen animales que comen plantas.

¿Por qué se piensa que los portadores de energía son “llenos” o “vacíos”?

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Los portadores de energía que pasan de la reacción dependiente de la luz a la independiente de la luz están “llenos” porque aportan energía. Después de que se libera la energía, los portadores de energía “vacíos” regresan a la reacción dependiente de la luz para obtener más energía. No hay mucho movimiento real involucrado. Tanto ATP como NADPH se producen en el estroma donde también se usan y se reconvierten en ADP, Pi y NADP ⁺.

8.2: Las reacciones de la fotosíntesis dependientes de la luz

Como todas las demás formas de energía cinética, la luz puede viajar, cambiar de forma y ser aprovechada para hacer el trabajo. En el caso de la fotosíntesis, la energía luminosa se convierte en energía química, que los fotoautótrofos utilizan para construir moléculas de carbohidratos. Sin embargo, los autótrofos solo usan algunos componentes específicos de la luz solar.

Preguntas de revisión

¿Cuál de las siguientes estructuras no es un componente de un fotosistema?

1. ATP sintasa
2. molécula de antena
3. centro de reacción
4. aceptor de electrones primario

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A

¿Cuántos fotones se necesitan para reducir completamente una molécula de NADP ⁺ a NADPH?

1. 1
2. 2
3. 4
4. 8

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B

¿Qué complejo no está involucrado en el establecimiento de condiciones para la síntesis de ATP?

1. fotosistema I
2. ATP sintasa
3. fotosistema II
4. complejo de citocromo

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C

¿De qué componente de las reacciones dependientes de la luz forma más directamente el NADPH?

1. fotosistema II
2. fotosistema I
3. complejo de citocromo
4. ATP sintasa

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B

Respuesta Libre

Describir la vía de transferencia de electrones del fotosistema II al fotosistema I en reacciones dependientes de la luz.

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Un fotón de luz golpea una molécula de antena en el fotosistema II, y la energía liberada por él viaja a través de otras moléculas de antena hasta el centro de reacción. La energía hace que un electrón deje una molécula de clorofila a a una proteína aceptora de electrones primaria. El electrón viaja a través de la cadena de transporte de electrones y es aceptado por una molécula de pigmento en el fotosistema I.

¿Cuáles son los papeles de ATP y NADPH en la fotosíntesis?

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Ambas moléculas transportan energía; en el caso del NADPH, tiene potencia reductora que se utiliza para alimentar el proceso de elaboración de moléculas de carbohidratos en reacciones independientes de la luz.

8.3: Uso de energía lumínica para hacer moléculas orgánicas

Los productos de las reacciones dependientes de la luz, ATP y NADPH, tienen una vida útil en el rango de millonésimas de segundo, mientras que los productos de las reacciones independientes de la luz (carbohidratos y otras formas de carbono reducido) pueden sobrevivir por cientos de millones de años. Las moléculas de carbohidratos elaboradas tendrán una cadena principal de átomos de carbono. ¿De dónde viene el carbono? Proviene del dióxido de carbono, el gas que es un producto de desecho de la respiración en microbios, hongos, plantas y animales.

Preguntas de revisión

¿Qué molécula debe entrar continuamente en el ciclo de Calvino para que tengan lugar las reacciones independientes de la luz?

1. Rubisco
2. RuBP
3. 3-PGA
4. CO ₂

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D

¿Qué orden de conversiones moleculares es correcto para el ciclo Calvino?

1. \(\text{RuBP} + \text{G3P} \rightarrow \text{3-PGA} \rightarrow \text{sugar}\)
2. \(\text{RuBisCo} \rightarrow \text{CO}_2 \rightarrow \text{RuBP} \rightarrow \text{G3P}\)
3. \(\text{RuBP} + \text{CO}_2 \rightarrow \text{[RuBisCo]} \enspace \text{3-PGA} \rightarrow \text{G3P}\)
4. \(\text{CO}_2 \rightarrow \text{3-PGA} \rightarrow \text{RuBP} \rightarrow \text{G3P}\)

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C

¿En qué parte de las células eucariotas se lleva a cabo el ciclo Calvino?

1. membrana tilacoidea
2. lumen tilacoide
3. estroma cloroplasto
4. granum

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C

¿Qué afirmación describe correctamente la fijación de carbono?

1. la conversión de CO ₂ en un compuesto orgánico
2. el uso de RubiSco para formar 3-PGA
3. la producción de moléculas de carbohidratos a partir de G3P
4. la formación de RuBP a partir de moléculas G3P
5. el uso de ATP y NADPH para reducir el CO ₂

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A

Respuesta Libre

¿Por qué la tercera etapa del ciclo Calvino se llama etapa de regeneración?

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Porque RubP, la molécula necesaria al inicio del ciclo, se regenera a partir de G3P.

¿Qué parte de las reacciones independientes de la luz se vería afectada si una célula no pudiera producir la enzima RubiSco?

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Ninguna parte del ciclo pudo llevarse a cabo, porque RubiSco es esencial en la fijación del dióxido de carbono. Específicamente, RuBisCO cataliza la reacción entre el dióxido de carbono y RuBP al inicio del ciclo.

¿Por qué se toman tres vueltas del ciclo Calvino para producir G3P, el producto inicial de la fotosíntesis?

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Porque G3P tiene tres átomos de carbono, y cada giro del ciclo toma un átomo de carbono en forma de dióxido de carbono.