Pigmentos Fotosintéticos y Fotosistemas: Fundamentos de la Captación de Energía Solar

Pigmentos Fotosintéticos: Clave de la Captación de Luz

Los pigmentos fotosintéticos son moléculas lipídicas unidas a proteínas y presentes en las membranas tilacoidales. Los más conocidos son las clorofilas y los carotenoides.

Tipos de Pigmentos

• Clorofila: Está constituida por un anillo porfirínico asociado a un metanol y a un fitol. Existen dos tipos principales:
  • Clorofila a
  • Clorofila b
• Carotenoides: Pueden ser de dos tipos:
  • Carotenos: de color rojo.
  • Xantofilas: de color amarillento.

Propiedades de los Pigmentos

Los pigmentos presentan enlaces covalentes dobles y sencillos alternados, lo que permite la existencia de electrones (e^-) libres. Estos electrones requieren poca energía para excitarse, siendo suficiente la energía luminosa. Además, tienen gran facilidad para liberar esta energía.

Debido a la proximidad de varios tipos de pigmentos, la energía de excitación captada por uno puede transmitirse a otro. Este proceso de transferencia energética continúa hasta alcanzar un pigmento fotosintético capaz de transferir esos electrones excitados a otras moléculas, iniciando así una reacción química.

Fotosistemas: Unidades Funcionales de la Fotosíntesis

Un fotosistema es un complejo macromolecular formado por pigmentos fotosintéticos. Se compone de dos partes principales: el complejo captador de la luz (o antena) y el centro de reacción. Ambos se localizan en la membrana tilacoidal.

Componentes del Fotosistema

• Complejo Captador de la Luz (Antena): Contiene moléculas de pigmentos fotosintéticos (clorofila a, clorofila b y carotenoides) que captan la energía luminosa. Al excitarse, estas moléculas transmiten la energía de excitación de unas a otras.
• Centro de Reacción: Formado por dos moléculas de clorofila a, denominadas pigmento diana. Al recibir la energía captada por los pigmentos de la antena, el pigmento diana transfiere sus electrones (e^-) al primer aceptor de electrones, dando inicio a la cadena de transporte electrónico.

Tipos de Fotosistemas

Existen dos tipos principales de fotosistemas, cada uno con características específicas:

Fotosistema I (FSI)

• Su pigmento diana es la clorofila P700, que capta luz con una longitud de onda igual o inferior a 700 nm.
• Es abundante en los tilacoides del estroma.
• No tiene la capacidad de romper la molécula de agua (fotólisis del agua) para liberar electrones al medio.

Fotosistema II (FSII)

• Su pigmento diana es la clorofila P680, que capta luz con una longitud de onda igual o inferior a 680 nm.
• Se encuentra principalmente en los tilacoides apilados que forman los grana.
• Puede romper moléculas de agua (fotólisis del agua) para liberar electrones (e^-) al medio, reponiendo así los que ha cedido el pigmento diana.

Fases de la Fotosíntesis

La fotosíntesis se divide en dos fases principales, que ocurren en diferentes compartimentos del cloroplasto:

Fase Luminosa (o Dependiente de la Luz)

• Ubicación: Ocurre en las membranas de los tilacoides.
• Proceso: Capta la energía luminosa para producir ATP (adenosín trifosfato) y NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido).

Fase Oscura (o Ciclo de Calvin)

• Ubicación: Ocurre en el estroma de los cloroplastos.
• Proceso: Utiliza el ATP y el NADPH generados en la fase luminosa para sintetizar moléculas orgánicas (como glúcidos) a partir de dióxido de carbono.