13/10/2024
Fotosíntesis
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🌿 Fase luminosa 🌞
En esta fase, participan dos complejos proteicos clave llamados fotosistemas, el Fotosistema II (PSII) y el Fotosistema I (PSI), que trabajan en conjunto para capturar la luz y transferir electrones a lo largo de una cadena de transporte. A continuación, te explicamos en detalle cada uno de los pasos que ocurren en esta fase esencial de la fotosíntesis. 🌱
🔬 1. ¿Por qué se llaman fotosistema I y fotosistema II?
Aunque parecería lógico pensar que el Fotosistema I (PSI) debería aparecer antes que el Fotosistema II (PSII) en el proceso, su numeración se debe al orden en que fueron descubiertos. PSI fue identificado primero por los investigadores, y PSII después. Sin embargo, en la secuencia de la fotosíntesis, el PSII actúa antes que el PSI. Ambos fotosistemas trabajan en conjunto para llevar a cabo la captación y conversión de la luz en energía química.
🔬 2. Captura de la luz solar y transferencia de energía entre pigmentos
Los fotosistemas están compuestos por múltiples pigmentos organizados en complejos llamados complejos antena. Estos pigmentos incluyen clorofila a, clorofila b, y carotenoides. Cuando un fotón de luz impacta uno de estos pigmentos:
Absorción de luz: Los pigmentos del complejo antena absorben la energía de los fotones, lo que excita a uno de sus electrones. Este electrón entra en un estado de mayor energía.
Transferencia de energía: La energía del electrón excitado se transfiere a pigmentos vecinos por un proceso conocido como resonancia. El electrón no se mueve de pigmento a pigmento, sino que la energía de excitación es la que se propaga hasta llegar a una región central del fotosistema.
🔬 3. El par especial y el aceptor primario de electrones en el PSII
En el centro del complejo antena se encuentra un conjunto de moléculas de clorofila a conocido como el par especial. Este par es diferente de las demás clorofilas porque es el único que transfiere realmente un electrón, iniciando el proceso de transporte de electrones. En el PSII, este par especial de clorofila a se llama P680 (por la longitud de onda óptima que absorbe, 680 nm).
Excitación en el par especial: Cuando la energía de los fotones llega al par especial, un electrón es excitado y liberado del P680. Este electrón es transferido al aceptor primario de electrones, que en el PSII es una molécula llamada feofitina.
Feofitina: Este aceptor primario en el PSII recibe el electrón del par especial (P680), comenzando la cascada de transporte de electrones a través de los complejos proteicos.
🔬 4. Fotólisis del agua y reemplazo de electrones en el PSII
Cuando el par especial (P680) del PSII pierde un electrón, necesita reponerlo. Esto se logra mediante la fotólisis del agua:
División del agua (H₂O): En presencia de luz, el complejo evolucionador de oxígeno (OEC) en el PSII divide las moléculas de agua en oxígeno molecular (O₂), protones (H⁺) y electrones (e⁻).
Reemplazo de electrones: Los electrones liberados por la fotólisis reemplazan aquellos que fueron perdidos por el P680, lo que asegura que el proceso pueda continuar.
🔬 5. Transporte de electrones a lo largo de la cadena
Los electrones excitados en el PSII viajan a lo largo de una cadena de transporte de electrones. Este viaje los lleva a través de diferentes proteínas y complejos embebidos en la membrana tilacoidal:
Plastoquinona (PQ): La feofitina transfiere los electrones a la plastoquinona, una molécula móvil que lleva los electrones al siguiente complejo, el citocromo b6f.
Citocromo b6f: Aquí, los electrones liberan parte de su energía, lo que permite bombear protones (H⁺) al interior del espacio tilacoidal desde el estroma, creando un gradiente de protones necesario para la síntesis de ATP.
Plastocianina (PC): Tras perder energía, los electrones son transportados por la plastocianina hacia el PSI.
🔬 6. Reexcitación de los electrones en el PSI y el aceptor primario de electrones
Cuando los electrones alcanzan el Fotosistema I (PSI), todavía tienen energía, pero no la suficiente. Por eso, el PSI absorbe nueva luz (700 nm), excitando nuevamente los electrones en su par especial P700.
Transferencia de electrones: Los electrones excitados son transferidos a un aceptor primario de electrones, que en el PSI es una molécula de clorofila a modificada llamada A0.
A0: Este aceptor primario del PSI recibe los electrones del P700 excitado y los transfiere a la ferredoxina, un transportador que llevará los electrones hacia la NADP⁺ reductasa.
🔬 7. Reducción de NADP⁺ a NADPH
En este paso, los electrones son utilizados por la enzima NADP⁺ reductasa para reducir NADP⁺ (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato) a NADPH.
NADPH es un portador de electrones que será crucial para la fase oscura de la fotosíntesis, actuando como un donador de electrones y energía.
🔬 8. Formación de ATP: El proceso de quimiosmosis
Mientras los electrones pasan a través de la cadena de transporte, los protones (H⁺) se bombean desde el estroma hacia el espacio tilacoidal, creando un gradiente de protones. Esta diferencia de concentración impulsa la producción de ATP mediante un proceso conocido como quimiosmosis.
ATP sintasa: Los protones fluyen de vuelta al estroma a través de una enzima llamada ATP sintasa, localizada en la membrana tilacoidal. Este flujo de protones proporciona la energía necesaria para que la ATP sintasa sintetice ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico (Pi).
Fosforilación acoplada: Este proceso de generación de ATP mediante el movimiento de protones a través de una membrana se llama fosforilación acoplada a la quimiosmosis.
🌱 Productos finales de la fase luminosa:
1. ATP: Energía química que se utilizará en el ciclo de Calvin (fase oscura).
2. NADPH: Portador de electrones para la fijación de carbono en la fase oscura.
3. Oxígeno (O₂): Subproducto liberado al ambiente.
Este intrincado proceso es el primer paso para que las plantas produzcan glucosa, utilizando la energía del sol. La fase luminosa no solo es esencial para la vida vegetal, sino que también alimenta y sustenta la vida de todos los organismos dependientes del oxígeno y de la energía química que las plantas producen. 🌍
Creditos del video:
Canal de YouTube Andrés Amenabar
https://youtube.com/channel/UC0qGHHgr2BSEgwglqXmkE_g?si=jXLG-Y5JWkkNSlHz
Referencias:
López Camacho, Y., et al. (2012). Biología celular (1. ed.). Universidad Autónoma de Sinaloa, Dirección General de Escuelas Preparatorias, Academia Estatal de Biología.
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