La Fotosíntesis

Fase Luminosa

Fotosistemas

Fotosistema I (FSI): Capaz de absorber luz de longitud de onda (λ) <700 nm.

Fotosistema II (FSII): Capaz de absorber luz de λ<680 nm.

Si un fotón choca con un electrón de un átomo perteneciente a una molécula de pigmento fotosintético, este electrón capta la energía del fotón y salta a órbitas más alejadas del núcleo, pudiendo llegar a perderse dejando ionizado al átomo. La molécula que contiene este átomo queda asimismo oxidada y busca con avidez electrones, que le son proporcionados por el agua mediante la fotólisis de esta molécula.

Por lo tanto, la absorción de la luz por el centro de reacción hace que la clorofila existente en éste libere un electrón, que viajará a lo largo de una cadena de transporte de electrones hasta alcanzar el NADP⁺. Entonces, el centro de reacción queda ionizado, por lo que se necesita un electrón que será aportado por el H₂O mediante fotólisis de ésta.

Transporte o Flujo Electrónico Fotosintético

Los electrones arrancados del centro de reacción cargados con la energía del fotón, son transportados por un conjunto de proteínas transportadoras, situadas en la membrana tilacoidal, hasta la coenzima NADP⁺, que se reduce a NADPH.

Fotofosforilación

Es la formación de ATP debida a la luz. Para que tenga lugar la fase oscura de la fotosíntesis se necesita NADPH y ATP. Según la “hipótesis quimiosmótica” de Mitchell, la energía liberada en el transporte de electrones se utiliza para bombear protones, en contra de un gradiente, desde el estroma al espacio intratilacoidal. Estos protones regresan al estroma a favor de gradiente a través del complejo enzimático denominado ATP-asa, que utilizará la energía liberada en el transporte para fosforilar el ADP y transformarlo en ATP.

Fase Oscura de la Fotosíntesis o Fase de Biosíntesis

En la fase oscura de la fotosíntesis o fase de biosíntesis, el ATP y el NADPH obtenidos en la fase luminosa son utilizados para transformar los compuestos inorgánicos en orgánicos, es decir, para reducir el CO₂ y así sintetizar glúcidos sencillos.

Ciclo de Calvin

El ciclo de Calvin es la ruta metabólica mayoritaria por la que los organismos fotosintéticos fijan el CO₂, obteniendo así el carbono necesario para la construcción de sus biomoléculas orgánicas.

El ciclo de Calvin consta de varias fases:

1. Fase carboxilativa: El CO₂ se incorpora a una molécula de 5 átomos de carbono, la ribulosa-1,5-difosfato, para producir dos moléculas de 3-fosfoglicerato, es una reacción catalizada por el enzima ribulosa-1,5-difosfato-carboxilasa-oxigenasa (RUBISCO), que es la enzima más abundante del planeta.
2. Fase reductora: En esta fase se reduce el CO₂ incorporado en la fase carboxilativa en el 3-fosfoglicerato en forma de grupo carboxilo, mediante el ATP y el NADPH producidos en la fase luminosa.
3. Fase regenerativa: En esta fase parte del gliceraldehído-3-fosfato obtenido en la fase reductiva es convertido en glucosa-6-fosfato, y parte en ribulosa-1,5-difosfato para cerrar de nuevo el ciclo.

El balance del ciclo de Calvin es:

6 CO₂ + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H⁺ + 12 H₂O ® Glucosa + 18 ADP + 18 Pi + 12 NADP⁺

Este alto consumo de ATP refleja el hecho de que el CO₂ es la forma más altamente oxidada de la cual se puede obtener carbono para construir los esqueletos carbonados de las moléculas orgánicas.