Fotosíntesis

                                               Fotosistemas 1 y 2

Hay dos tipos de fotosistemas principalmente:

• Fotosistema 1: Se localiza principalmente en las membranas de los tilacoides no apilados, en contacto con el estroma. El centro de reacción tiene 2 moléculas de clorofila a denominadas P700, puesto que absorbe la luz a una longitud de onda de 700 nm.
• Fotosistema 2: Se localiza en los grana. Su centro de reacción contiene 2 moléculas de clorofila a denominadas P680, puesto que absorbe la luz a una longitud de de 680      nm. 

Una vez conocidos los tipos de fotosistemas, hay que saber que hay dos fases principalmente en la fotosíntesis:

Fase lumínica: comprende un conjunto de reacciones dependientes de la luz que tienen lugar en las membranas tilacoidales. En ella, los electrones liberados tras la incidencia de los fotones se utilizan para reducir NADP a NADPH. Los electrones pasan por una cadena trasportadora y la energía de estos electrones se utiliza en la síntesis de ATP.

Fase oscura: comprende un conjunto de reacciones independientesde la luz, que tienen lugar en el estroma, en las que se aprovechan la energía y el poder reductor de la fase lumínica para reducir y asimilar el carbono del CO2, para obtener moléculas orgánicas en un proceso de fijación del carbono.

Fase cíclica

Fase cíclica: un electrón del fotosistema I (clorofila P700) se eleva a un mayor nivel de energía y durante la caída al nivel bajo de energía en la misma clorofila se forman dos moléculas de ATP.

Resultado:

Formación de 2 x ATP.

Fase acíclica

Fase acíclica: el electrón del fotosistema II (vea fotólisis) cae a un nivel menor de energía y es recibido por la clorofila (P700) del fotosistema I. En este proceso se forma un ATP (medida de energía) . Esa clorofila, a su vez, por acción de la luz eleva de nuevo un electrón a un nivel superior de energía. De allí cae un poco, de nuevo a la molécula transportadora de energía NADP, que ahora, por los electrones de la fotólisis, puede unir los iones de hidrógeno H+ .

Resultado:

Los electrones se transfieren al NADP,

Se forma ATP una vez.

Transportadores de electrones

Las reacciones de la luz se las puede asumir como una cadena de transporte de electrones, en otras palabras, se genera una corriente eléctrica que permite la producción de energía de dos formas diferentes.

• La primera forma es directa, y es mediante la formación de NADPH a partir de NADP. El NADPH es una molécula de alta energía que puede catalizar numerosas reacciones de reducción “constructoras de componentes celulares”.
• El segundo método es indirecto, y es mediante la formación de un gradiente de protones. La plastoquinona y el citocromo fotosintético trasladan 6 iones hidronio desde el estroma del cloroplasto al interior del tilacoide, por lo que rápidamente el interior del tilacoide adquiere una mayor concentración de iones hidronio.

NADP-NADPH

La energía lumínica atrapada en la molécula reactiva de la clorofila a del Fotosistema II lanza los electrones a un nivel de energía superior. Estos electrones son reemplazados en la molécula de clorofila a por electrones que provienen indirectamente de moléculas de agua que se escinden liberando además protones (H⁺) y gas oxígeno. 

Los electrones pasan desde el aceptor de electrones primario, a lo largo de una cadena de transporte de electrones, a un nivel de energía inferior, el centro de reacción del Fotosistema I. A medida que pasan a lo largo de esta cadena de transporte de electrones, se forma un gradiente de protones a partir del cual se sintetiza ATP. 

La energía lumínica absorbida por el Fotosistema I lanza los electrones a otro aceptor primario. Desde este aceptor, los electrones son transferidos mediante otros transportadores al NADP⁺ y se forma NADPH. Los electrones eliminados del Fotosistema I son reemplazados por los del Fotosistema II. El ATP y el NADPH representan la ganancia neta de las reacciones que capturan energía.

ADP-ATP

Fotofosforilación 

La síntesis de ATP en el cloroplasto se explica mediante la hipótesis quimiosmótica de Mitchell, de forma muy semejante como ocurre en la mitocondria. El transporte de electrones en la cadena transportadora de la membrana tilacoidal produce el bombeo de protones desde el estroma hacia el espacio tilacoidal a nivel del complejo citocromo b6 - f, lo que genera un gradiente electroquímico. El flujo de protones a favor del gradiente desde el espacio tilacoidal hasta el estroma, a través del canal de protones de la ATP - sintasa, activa la síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato.

Clorofila a-pigmentos accesorios

Un pigmento es cualquier sustancia que absorbe luz.

 La clorofila a se encuentra en todos los organismos fotosintéticos (plantas, ciertos protistas, proclorobacterias y cianobacterias). Los pigmentos accesorios absorben energía que la clorofila es incapaz de absorber.

 Los pigmentos accesorios incluyen:

•  Clorofila b (en algas y protistas las clorofilas c,d y e)
•  Xantofila(amarilla) 
•  Caroteno, anaranjado ( como el beta caroteno, un precursor de la vitamina A ). 

La clorofila a absorbe las longitudes de ondas violeta, azul, anaranjado- rojizo, rojo y pocas radiaciones de las longitudes de onda intermedias (verde-amarillo-anaranjado).