Espectros de Absorción y Acción en Fotosíntesis: Flujo de Electrones y Producción de Energía

Espectros de Absorción y Acción

Si graficamos la absorción de luz de un compuesto en función de la longitud de onda de la luz, el resultado es un espectro de absorción.

La luz también puede ser analizada en función de la magnitud de su efecto sobre una actividad particular. Un gráfico de la eficacia de la luz en función de su longitud de onda se denomina espectro de acción.

Todas las longitudes de onda son visibles, pero las ondas azules y naranja-rojo son las más eficaces. Los espectros de acción son útiles para determinar qué pigmento o pigmentos se utilizan en un proceso fotobiológico.

La Clorofila Excitada como Agente Reductor

La clorofila excitada actúa como un agente reductor.

La energía lumínica absorbida por el sistema de antena se transfiere desde una molécula de pigmento a otra con un electrón. Cuando esto ocurre, la segunda molécula es reducida por la primera. La fotosíntesis conserva energía utilizando una molécula de clorofila excitada en el centro de reacción como agente reductor.

Al estar más laxamente unido, este electrón puede ser transferido en una reacción redox a un agente oxidante. Por lo tanto, la clorofila excitada puede reaccionar con un agente oxidante.

Esta es la primera consecuencia bioquímica de la absorción de la luz por la clorofila: la clorofila se convierte en un agente reductor y participa en una reacción redox que no habría ocurrido en la oscuridad.

Flujo de Electrones No Cíclico: Producción de ATP y NADPH

El flujo de electrones no cíclico produce ATP y NADPH.

Requiere la participación de dos moléculas distintas de clorofila. Estas se asocian con dos fotosistemas diferentes:

• El fotosistema I utiliza energía de la luz para producir NADP+ a NADPH + H⁺.
• El fotosistema II utiliza energía de la luz para oxidar moléculas de agua, produciendo electrones, protones y oxígeno.

Funcionamiento de los Fotosistemas

El fotosistema II absorbe fotones, enviando electrones desde P680 a feofitina, el primer transportador de la cadena redox, y causando la oxidación de P680 a P680⁺. Los electrones de la oxidación del agua son transferidos a P680⁺, reduciéndolo una vez más a P680, que puede absorber más fotones. El electrón del fotosistema II pasa a través de una serie de reacciones exergónicas en la cadena redox que están acopladas al bombeo de protones; este almacena energía para la síntesis de ATP.

En resumen, el flujo de electrones no cíclico usa una molécula de agua, cuatro fotones (dos para el fotosistema I y dos para el II), una molécula de NADP⁺ y una de ADP + P. A partir de estos ingredientes, se produce una molécula de NADPH + H⁺, una de ATP y media molécula de oxígeno. Una parte sustancial de la energía de la luz se pierde como calor.

Flujo de Electrones Cíclico: Producción de ATP

El flujo de electrones cíclico produce ATP, pero no NADPH.

El flujo de electrones que produce ATP se denomina cíclico porque un electrón que había sido transferido desde una molécula de clorofila excitada al comienzo vuelve a la misma molécula de clorofila al finalizar la cadena de reacciones.

Conclusión del Flujo Cíclico

En conclusión, Fd_red reduce PQ y PC (plastocianina) transfiere el electrón al complejo citocromo. El electrón continúa bajando por la cadena redox hasta que completa el ciclo, volviendo a P700*. Este ciclo comprende una serie de reacciones redox, cada una exergónica, y la energía liberada se almacena de modo que puede utilizarse finalmente para producir ATP. Cuando P700* transfiere su electrón a la Fd, se carga positivamente a P700⁺. En su debido momento, P700⁺ interactúa con el último agente reductor de la cadena redox, la plastocianina.