Ejercicio PAU sobre la Rubisco, fotolisis del agua y plantas transgénicas.

Suponga que en el genoma de cierta especie vegetal se han introducido dos genes: uno relacionado con la actividad de la rubisco (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa) y otro con la fotólisis del agua.

a) Cite el proceso y la etapa del mismo en la que interviene la rubisco y su localización a nivel de orgánulo (0,5 puntos).

b) Explique la importancia biológica de esta enzima, ¿qué aplicación podría tener el aumento de su actividad? (0,5 puntos).

c) ¿Qué es la fotólisis del agua? ¿Cuál es su finalidad? (0,5 puntos).

d) ¿Cómo se llaman las plantas obtenidas mediante técnicas similares a la del enunciado? ¿Con qué propósito se realizan estas técnicas?, ponga un ejemplo (0,5 puntos).

a) La rubisco es la enzima que cataliza la unión del CO₂ con la ribulosa-1,5-bifosfato, para dar un compuesto inestable de 6C que dará finalmente 2 moléculas de ácido 3-fosfoglicérido.

Este proceso se realiza en el estroma de los cloroplastos de las células vegetales, durante la fase oscura de la fotosíntesis.

b) Es muy importante porque sin ella el proceso fotosíntético no terminaría y no se produciría la transformación de materia inorgánica en orgánica.

La rubisco también tiene actividad oxigenasa cuando las concentraciones de O₂ son elevadas en el interior de las células.

El aumento de su actividad, aumentaría la actividad fotosintética, si la concentración de CO₂ es alta. Si hubiera mas O₂  se iniciaría la fotorrespiración que es perjudicial para las plantas

c) La fotolisis del agua es la rotura de la molécula de agua por la luz del sol. Se escinde en 2H⁺+2e  y O₂  que se desprende. Su finalidad es en último término que el  NADP⁺   se reduzca y pase a NADPH+H⁺  y por otra formar ATP al pasar los protones (H⁺ ) según la teoría quimiosmótica del interior del espacio tilacoidal al estroma a través de la enzima ATPasa..

Con mas detalle los electrones del agua van al fotosistema II que había perdido también por la luz del sol 2 electrones que se excitan pasan a un nivel energético superior y después pasan por un complejo proteico, hasta llegar al fotosistema I que a su vez había perdido 2e que también se excitan pasan a un nivel energético superior y después pasan por un complejo proteico , hasta llegar al NAD que se reducirá a NADPH+H.

Durante este transporte electrónico se ha ido desprendiendo la energía de los e que se ha utilizado para pasar H al espacio tilacoidal, creándose un gradiente electroquímico que hará que los H pasen de nuevo a la matriz mitocondrial a favor de gradiente a través de la enzima ATP sintetasa. Al salir los protones liberan la energía para formar ATP a partir de ADP+Pi

d) Las plantas a las que se les incluyen genes de otras platas, son plantas modificadas genéticamente, es decir transgénicas. Esta técnica se utiliza con el fin de mejorar la especie vegetal en la que se injertan los genes. Por ejemplo, para aumentar su rendimiento nutricional, para aumentar su resistencia a las plagas, o a las condiciones ambientales.

Por ejemplo las plantas de maíz en condiciones ambientales que no resistirían sin los genes que se les incorpora¸ plantas de trigo que aumentan su tamaño y peso; plantas de tomate que resisten las plagas….