Fotosíntesis: fotosistemas, fase lumínica y ciclo de Calvin

Resumen

El texto explica la estructura de los fotosistemas, con su complejo antena y su centro activo, y el funcionamiento de la fase lumínica, incluyendo la fotólisis del agua y la producción de ATP y NADPH. Después describe la fase oscura o ciclo de Calvin, con sus etapas de carboxilación, reducción y regeneración, y la fotosíntesis cíclica anoxigénica.

Puntos clave

El complejo antena capta la luz mediante pigmentos como carotenos y clorofila y transfiere la energía por resonancia hasta el centro activo.
El fotosistema II realiza la fotólisis de una molécula de agua para obtener electrones.
El bombeo de protones al espacio tilacoidal, impulsado por la cadena de transporte, y su salida por la ATP sintasa generan ATP.
El fotosistema I transfiere electrones a NADP+, que se reduce a NADPH.
En el ciclo de Calvin, la rubisco fija el CO2 sobre la ribulosa (5C) en la fase de carboxilación.
En la fotosíntesis cíclica anoxigénica no interviene el fotosistema II, por lo que no se libera oxígeno.

Ponte a prueba

Estructura de los Fotosistemas

Cada fotosistema consta de dos zonas principales:

Complejo antena: Es la zona mayoritaria y contiene diversos pigmentos (carotenos, clorofila) con el objetivo de aprovechar las diferentes longitudes de onda de la luz a lo largo del día. Estas moléculas captan la energía luminosa y la ceden a las moléculas vecinas por resonancia hasta llegar al centro activo.
Centro activo: Formado por una molécula de clorofila, recoge la energía del complejo antena. De esta manera, los electrones pobres en potencial redox ganan potencial redox.

Fase Lumínica

El fotosistema II aprovecha la energía lumínica para producir la fotólisis de una molécula de agua.
Los electrones generan un bombeo de protones al espacio tilacoidal y van perdiendo energía a medida que se desplazan por la cadena transportadora. Además, cuando los electrones pasan por el citocromo b6-f, se produce un bombeo de protones hacia el interior del tilacoide, que luego saldrán a favor del gradiente por la ATP sintasa, generando ATP.
Los electrones llegan hasta el fotosistema I, donde reciben energía en forma de fotones y pasan a una nueva cadena transportadora cuyo objetivo es transferir estos electrones a un NADP, que se reduce a NADPH.

El poder reductor (NADPH) y el ATP que se obtienen de la fase lumínica se consumen posteriormente en la fase oscura.

Fase Oscura

Consiste en la fijación del CO2 para fabricar un carbohidrato mediante el ciclo de Calvin.

1. Fase de Carboxilación

Se produce la fijación del CO2 sobre la ribulosa (5C) mediante la acción de la enzima rubisco.

2. Fase de Reducción

El ácido fosfoglicérido se convierte en gliceraldehído al reducirse. Este proceso conlleva el gasto del poder reductor y del ATP provenientes de la fase lumínica.

3. Fase de Regeneración

Algunos gliceraldehídos se combinan entre sí para formar el mismo número de ribulosas que comenzaron en el ciclo. Este paso requiere ATP.

Fotosíntesis Cíclica Anoxigénica

Ocurre cuando el cloroplasto necesita ATP y no poder reductor. En este proceso no interviene el fotosistema II, por lo que no se expulsa oxígeno. El fotosistema I recibe energía y vierte los electrones en la cadena, creando un bombeo de protones. Cuando los electrones pierden el potencial redox, regresan al fotosistema I.

Preguntas frecuentes

¿Qué enzima fija el CO2 en el ciclo de Calvin?

La enzima rubisco fija el CO2 sobre la ribulosa de 5 carbonos durante la fase de carboxilación. Es el primer paso de la fase oscura.

¿Por qué la fotosíntesis cíclica no libera oxígeno?

Porque en este proceso no interviene el fotosistema II, que es el encargado de la fotólisis del agua. Sin esa fotólisis no se expulsa oxígeno.

¿Qué productos de la fase lumínica se usan en la fase oscura?

El ATP y el NADPH obtenidos en la fase lumínica se consumen en la fase oscura. El NADPH aporta el poder reductor necesario.