Fotosíntesis

Fotosíntesis

Se considera como el fenómeno biológico más importante, ya que es el sustento de la vida en el planeta. La fotosíntesis permite establecer un enlace directo entre el mundo no viviente y el mundo viviente, pues las células verdes de las plantas son los únicos elementos capaces de captar la energía solar y almacenarla en compuestos químicos susceptibles de ser utilizados. Los organelos celulares que llevan a cabo esta transformación energética son los cloroplastos.

En los protistas autótrofos, todas las células poseen cloroplastos y son fotosintetizadoras; en las plantas más evolucionadas, los cloroplastos se acumulan en los órganos verde, sobre todo en las hojas.

Las estructuras celulares que son elementos activos en el proceso fotosintético son los grana (plural de grano). Cada grano presenta varias capas de moléculas proteicas dispuestas como una pila de monedas, y entre ellas se ubican las moléculas de clorofila, pigmento de color verde capaz de convertir la energía luminosa del Sol en energía química.

La molécula de clorofila está formada por numerosos átomos de carbono, nitrógeno e hidrogeno, dispuestos en forma de cadena que rodea a una porción central l grupo hem, que contiene magnesio.

Pueden existir diversos tipos e clorofila, pero los mas comunes son: clorofila A, que es común en todas las células verdes; y clorofila B, que se representa en muchas algas. Se conocen además otros pigmentos verdes con actividad fotosintética, como la xantofila, de color amarilla, y el caroteno, de color anaranjado. En las algas rojas existe ficoeritrina, capaz de captar energía solar a grandes profundidades marinas; asimismo, las cianofitas poseen ficocianina, pigmento azul que se mezcla con la clorofila y da color azul-verdoso característico de este grupo.

Reacciones fotosintéticas

Durante la fotosíntesis intervienen de manera activa la energía luminosa y la clorofila.

Como materias primas se utilizan el CO2 y el agua.

El producto final de la fotosíntesis es la glucosa, además de oxigeno molecular (O2) y agua, expulsados como subproducto.

La fórmula condensada del proceso puede expresarse como:

6CO2 + 12H2O - C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Las reacciones químicas se llevan a cabo en dos etapas o fases: oscura y luminosa.

Fase luminosa

Los organismos fotosintéticos poseen dos fotosistemas, cada uno formado por una antena colectora de luz y un centro de reacción fotoquímico que incluye una molécula de clorofila a. Ambos fotosistemas se diferencian por el pico de absorción de la clorofila: el Fotosistema I lo presenta a 700 nm; el Fotosistema II, a 680 nm.

En un flujo no cíclico de electrones, los dos fotosistemas trabajan en forma simultánea y continua. Así se produce un flujo permanente de electrones desde el agua al Fotosistema II, de éste al Fotosistema I y de este último al NADP+.

Durante el transporte de electrones, los protones presentes en la estroma son enviados al espacio intertilacoide, creando un gradiente cuya energía se utiliza para sintetizar ATP. La síntesis de ATP a partir de energía lumínica se conoce como fotofosforilación.

Cuando los dos fotosistemas trabajan en forma independiente, se forma un flujo cíclico de electrones. En este caso no se forma NADPH, pero se sintetiza ATP. Es una ruta alternativa que permite regular la cantidad de NADPH y ATP formados en presencia de luz y, probablemente, aumenta la eficiencia en la formación de ATP cuando coexiste con el flujo no cíclico de electrones.

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

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