La fotosíntesis en la EVAU: fase luminosa y ciclo de Calvin
La fotosíntesis es el proceso metabólico por el que las plantas, algas y algunas bacterias convierten energía lumínica en energía química en forma de glucosa. Ocurre en dos fases bien diferenciadas: la fase luminosa (en los tilacoides del cloroplasto) y la fase oscura o ciclo de Calvin (en el estroma). Este tema aparece casi todos los años en la EVAU y, si no lo tienes claro, se puede ir todo al traste.
Lo esencial
- La fase luminosa ocurre en las membranas tilacoidales y produce ATP, NADPH y O₂.
- El ciclo de Calvin ocurre en el estroma y usa ese ATP y NADPH para fijar CO₂ y fabricar glucosa.
- La fase oscura no necesita luz directamente, pero depende al 100 % de los productos de la fase luminosa.
- En el examen te pueden pedir diferenciar las dos fases, localización, reactivos y productos.
Dónde ocurre cada fase de la fotosíntesis
Aquí es donde la mayoría se pierde. La fotosíntesis no ocurre "en la hoja" y ya. Ocurre dentro del cloroplasto, y hay que saber exactamente en qué parte.
El cloroplasto tiene dos zonas clave:
- Tilacoides: membranas internas apiladas en forma de moneda (los granas). Aquí está la clorofila y aquí se produce la fase luminosa.
- Estroma: el líquido que rodea los tilacoides. Aquí ocurre el ciclo de Calvin.
Si en el examen te preguntan la localización y mezclas las dos, ya llevas puntos perdidos. Localización = parte fácil de aprender y fácil de puntuar.
La fase luminosa: qué entra, qué sale y cómo funciona
La fase luminosa (también llamada reacciones de la luz o fotorreacciones) ocurre en la membrana tilacoidal y necesita, como su nombre indica, luz.
Qué entra en la fase luminosa
- Luz solar (la absorbe la clorofila)
- H₂O (agua)
Qué sale de la fase luminosa
- ATP (energía)
- NADPH (poder reductor)
- O₂ (oxígeno, liberado como subproducto)
¿Cómo se produce esto? La clorofila absorbe fotones y excita electrones. Esos electrones recorren la cadena de transporte de electrones de la membrana tilacoidal, generando ATP por fotofosforilación. El NADP⁺ acepta electrones al final de la cadena y se convierte en NADPH. Para reponer los electrones perdidos, se rompe una molécula de agua (fotólisis del agua): H₂O → 2H⁺ + 2e⁻ + ½O₂.
El O₂ que respiras ahora mismo viene de ese proceso. Literalmente.
Ojo: El oxígeno que se libera en la fotosíntesis viene de la rotura del agua, NO del CO₂. Esto es un error muy frecuente en el examen. Si lo mezclas, el corrector te lo marcará.
El ciclo de Calvin: la fase oscura que depende de la luz
El nombre "fase oscura" lleva a mucha gente al error de pensar que solo ocurre de noche. Falso. No necesita luz directamente, pero necesita ATP y NADPH, que solo se producen en la fase luminosa. Sin luz → sin ATP ni NADPH → el ciclo de Calvin se para.
Ocurre en el estroma del cloroplasto y tiene tres etapas:
1. Fijación del CO₂
El CO₂ atmosférico se une a una molécula de 5 carbonos llamada RuBP (ribulosa-1,5-bifosfato). Esta reacción la cataliza la enzima RuBisCO, la proteína más abundante de la Tierra (dato curioso que a veces cae en selectividad).
2. Reducción
Usando el ATP y el NADPH de la fase luminosa, se reduce el 3-PGA (3-fosfoglicerato) para obtener G3P (gliceraldehído-3-fosfato), que es la molécula a partir de la cual se sintetiza la glucosa.
3. Regeneración del RuBP
Parte del G3P se usa para regenerar el RuBP y que el ciclo pueda continuar. Esto también consume ATP.
La ecuación global del ciclo de Calvin (para producir 1 molécula de glucosa) es: 6 CO₂ + 18 ATP + 12 NADPH → glucosa + 18 ADP + 12 NADP⁺
Por qué la fase oscura depende de la fase luminosa
Y aquí viene lo que nadie te cuenta bien…
El ciclo de Calvin no usa luz, pero es completamente dependiente de la fase luminosa. La razón es simple: cada vuelta del ciclo consume ATP y NADPH. Si apagas la luz, la fase luminosa deja de producirlos, y el ciclo de Calvin se queda sin combustible.
Es como una fábrica que no tiene luz directa en su línea de montaje, pero depende de la central eléctrica del mismo edificio. Si la central se apaga, la fábrica se para igualmente.
| Característica | Fase luminosa | Ciclo de Calvin |
|---|---|---|
| Localización | Tilacoides | Estroma |
| Necesita luz directa | Sí | No |
| Reactivos | H₂O, luz | CO₂, ATP, NADPH |
| Productos | ATP, NADPH, O₂ | G3P, glucosa, ADP, NADP⁺ |
| Enzima clave | Complejo fotosintético | RuBisCO |
Factores que afectan a la tasa fotosintética
Este apartado suele aparecer en preguntas de desarrollo o de comentario de gráfica. Los principales factores son:
- Intensidad lumínica: a más luz, más fotosíntesis... hasta cierto punto de saturación.
- Concentración de CO₂: a más CO₂, mayor rendimiento del ciclo de Calvin.
- Temperatura: afecta a las enzimas (especialmente RuBisCO). Por encima de ~40 °C se desnaturalizan y la fotosíntesis cae.
- Disponibilidad de agua: si no hay agua, no hay fotólisis y no se producen ATP ni NADPH.
- Concentración de clorofila: a mayor cantidad de pigmento, mayor captación de luz.
Consejo de examen: Si te dan una gráfica con la tasa fotosintética frente a la intensidad lumínica, fíjate en el punto de compensación (donde fotosíntesis = respiración) y el punto de saturación (a partir del cual más luz no mejora el rendimiento). Esos son los datos que suelen pedir.
Ecuación global de la fotosíntesis
Por si la necesitas aprendida de memoria (y conviene):
6 CO₂ + 6 H₂O + energía lumínica → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Es la suma de la fase luminosa y el ciclo de Calvin juntos. En un examen, si te piden solo la ecuación global, con esta tienes suficiente. Si te piden diferenciar las dos fases, necesitas desgranarla como hemos visto arriba.
Pregunta tipo EVAU sobre fotosíntesis
Aquí va una pregunta muy parecida a las que han salido en distintas convocatorias (la estructura puede variar según tu comunidad autónoma, consulta siempre la convocatoria oficial):
"Explica las dos fases de la fotosíntesis indicando dónde se producen, qué reactivos necesitan y qué moléculas generan. ¿Por qué se dice que la fase oscura depende de la fase luminosa?"
Respuesta modelo:
La fotosíntesis se divide en dos fases. La fase luminosa ocurre en la membrana tilacoidal del cloroplasto. Utiliza luz y agua como reactivos y produce ATP, NADPH y O₂ (por fotólisis del agua). La fase oscura o ciclo de Calvin ocurre en el estroma. No requiere luz directamente, pero usa el ATP y el NADPH generados en la fase luminosa para fijar el CO₂ atmosférico y sintetizar glucosa. Por eso, aunque no necesite luz de forma directa, depende totalmente de la fase luminosa: sin ella no habría ATP ni NADPH disponibles y el ciclo se detendría.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre la fase luminosa y el ciclo de Calvin en la fotosíntesis?
La fase luminosa usa la energía del sol para producir ATP, NADPH y O₂ en los tilacoides. El ciclo de Calvin usa esos productos para fijar CO₂ y fabricar glucosa en el estroma. Son complementarias: una no funciona sin la otra.
¿La fase oscura de la fotosíntesis ocurre solo de noche?
No, es un nombre que lleva a confusión. La fase oscura o ciclo de Calvin puede ocurrir de día o de noche, ya que no necesita luz directamente. Lo que necesita es ATP y NADPH, y esos solo se producen con luz. En la práctica, el ciclo es más activo de día.
¿Qué es RuBisCO y por qué es importante para la EVAU?
RuBisCO es la enzima responsable de fijar el CO₂ en el ciclo de Calvin. Es la proteína más abundante del planeta. En biología de bachillerato es importante porque es la enzima clave del anabolismo fotosintético y puede aparecer en preguntas de desarrollo o de relacionar conceptos.
¿Cómo estudio la fotosíntesis para no mezclar las fases en el examen?
Lo que hacemos en Destilify es asociar cada fase a su lugar físico: tilacoides = luz y O₂, estroma = Calvin y glucosa. Si tienes clara la localización, el resto fluye. Practica con preguntas tipo EVAU reales para que tu cabeza lo procese de forma activa, no solo leyendo el esquema.