Fotosíntesis: flujo electrónico, fotofosforilación y ciclo de Calvin

Flujo Electrónico Abierto (Esquema en Z)

El flujo electrónico abierto es un proceso de transporte electrónico donde los electrones se mueven desde el agua hasta el NADP⁺. Se denomina 'abierto' porque una molécula (el agua) pierde electrones y otra (el NADP⁺) los gana. El gradiente quimiosmótico resultante impulsa la síntesis de ATP. Los organismos que realizan este proceso poseen dos fotosistemas: el fotosistema I (centro de reacción P700) y el fotosistema II (centro de reacción P680).

El proceso se desarrolla en los siguientes pasos:

1. Excitación del fotosistema I.
2. Un electrón del centro de reacción capta la energía y pasa a un nivel excitado.
3. La molécula del centro de reacción se convierte en un potente reductor y cede el electrón a la ferredoxina.
4. La ferredoxina cede el electrón a la NADP⁺ reductasa.
5. La NADP⁺ reductasa cataliza la reducción del NADP⁺ a NADPH.
6. Se obtiene NADPH.

Al perder el electrón, el fotosistema I queda cargado positivamente. El fotosistema II actúa como donador de electrones para el fotosistema I.

Síntesis de ATP o Fotofosforilación

La síntesis de ATP, también conocida como fotofosforilación, se produce gracias a la energía contenida en los fotones de luz.

Fase Oscura

La fase oscura de la fotosíntesis no requiere luz. En esta fase, se produce la biosíntesis de compuestos orgánicos a partir del CO₂, utilizando el ATP y el NADPH generados en la fase luminosa. Este proceso se conoce como fijación del CO₂ y tiene lugar en el estroma de los cloroplastos.

Ciclo de Calvin

El ciclo de Calvin, también llamado ciclo de las pentosas, involucra moléculas de este tipo. En este ciclo, el carbono procedente del CO₂ se incorpora a una molécula orgánica, lo que permite la formación de gliceraldehído-3-fosfato. El ciclo consta de tres fases:

1. Fijación del CO₂

Consiste en la incorporación del átomo de carbono a la ribulosa-1,5-difosfato. Esta reacción es catalizada por la enzima rubisco. El producto final de esta reacción son dos moléculas de 3-fosfoglicerato. El átomo de carbono del CO₂ se incorpora como grupo carboxilo en una de las moléculas de fosfoglicerato, manteniendo el mismo nivel de oxidación.

2. Reducción del átomo de carbono

La reducción del átomo de carbono procedente del CO₂ se lleva a cabo en dos reacciones: una fosforilación y una reducción. Ambas requieren la acción del ATP y del NADPH. Se obtiene gliceraldehído-3-fosfato, que puede tener varios destinos:

• Síntesis de hexosas.
• Obtención de energía al continuar la glucólisis.
• Precursor metabólico en varias rutas anabólicas.
• Regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato.

3. Regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato

Esta fase es esencial para que el ciclo de Calvin continúe y se siga fijando CO₂. En esta fase, el gliceraldehído-3-fosfato se transforma en ribosa-5-fosfato. Al final, se obtiene ribulosa-5-fosfato que, mediante fosforilación con ATP, se convierte en ribulosa-1,5-difosfato.