Fotosíntesis: Estructura y Mecanismos de la Fase Luminosa

Estructura de los Fotosistemas

Los fotosistemas son complejos proteicos esenciales para la fotosíntesis. Se componen de:

a) Complejo Antena

Está formado por cientos de moléculas de clorofilas, carotenoides y proteínas. Estos pigmentos absorben la energía de la luz en diferentes longitudes de onda y la canalizan hacia una única molécula de clorofila diana. La antena actúa como un embudo para capturar la energía luminosa.

b) Centro de Reacción

Incluye la clorofila diana, un dador de electrones y un aceptor de electrones. Estos componentes varían entre los diferentes fotosistemas.

Existen dos tipos principales de fotosistemas:

• Fotosistema I (PS I o P700): Ubicado en las lamelas.
• Fotosistema II (PS II o P680): Ubicado en los grana.

Estos fotosistemas se diferencian por el tipo de clorofila diana que poseen.

Fase Luminosa de la Fotosíntesis

La fase luminosa implica el transporte de electrones a través de una cadena transportadora en la membrana tilacoidal. Este proceso endergónico requiere energía, la cual es suministrada por la luz captada por los pigmentos fotosintéticos. Esta energía impulsa los electrones desde el agua hasta el NADP+, que se reduce a NADPH.

Fotofosforilación No Cíclica

La luz es absorbida por el PSII, excitando dos electrones a un nivel energético superior. Estos electrones son transferidos a un aceptor primario. Para reponer los electrones perdidos, la molécula de agua se rompe en dos protones, dos electrones y un átomo de oxígeno. Los electrones van a la clorofila P680, los protones se acumulan en el interior del espacio tilacoidal y los átomos de oxígeno se combinan para formar O2.

Los electrones excitados del PSII pasan a la cadena de transporte. Simultáneamente, un par de electrones del PSI son excitados por la luz y cedidos a otro tramo de la cadena, que los conduce al NADP+, que se reduce. Los electrones del PSII son cedidos al PSI, que recupera su estado inicial.

Durante este transporte, se libera energía que se utiliza para bombear protones a través de la membrana tilacoidal, creando un gradiente electroquímico. La ATP-sintetasa en esta membrana sintetiza ATP. Se obtiene una molécula de ATP por cada par de electrones que circulan desde el agua al NADP+.

Fotofosforilación Cíclica

Por cada molécula de agua que se rompe por fotólisis, se obtiene una molécula de NADPH y una de ATP. Sin embargo, en la fase oscura se necesita más ATP que NADPH. Por ello, las células fotosintéticas recurren a un mecanismo alternativo para obtener ATP sin producir NADPH.

En este mecanismo, los electrones excitados del PSI, en lugar de ser cedidos al NADP+, son transferidos a los transportadores del tramo descendente de la cadena, regresando al PSI. En este proceso, se libera energía suficiente para bombear protones y obtener ATP.