Fotosíntesis: fotosistemas, fases y transporte de electrones

Los Fotosistemas: Componentes Esenciales de la Fotosíntesis

En las plantas superiores, la fotosíntesis se lleva a cabo gracias a dos tipos principales de fotosistemas:

• Fotosistema I (PS I): La molécula diana de su centro de reacción es la clorofila a₁, que posee un máximo de absorción a 700 nm y por ello se denomina P700.
• Fotosistema II (PS II): La molécula diana de su centro de reacción es la clorofila a₂, que posee un máximo de absorción a 680 nm y por ello se denomina P680.

¿Qué es un Fotosistema?

Un fotosistema es un conjunto de pigmentos fotosintéticos compuesto por dos partes fundamentales:

• La antena, formada por pigmentos que captan la energía luminosa y la transfieren a otros pigmentos.
• El centro de reacción, donde se encuentra el pigmento diana. Este pigmento posee un máximo de absorción de la luz a una determinada longitud de onda y es capaz de ceder electrones para iniciar una reacción química.

Fases de la Fotosíntesis: Luminosa y Oscura

La fotosíntesis se divide en dos fases interconectadas:

Fase Luminosa (Reacciones Dependientes de la Luz)

Esta fase comprende un conjunto de reacciones que dependen directamente de la luz y tienen lugar en las membranas de los tilacoides. Durante la fase luminosa, los electrones liberados tras la incidencia de los fotones de luz sobre los fotosistemas se utilizan para reducir NADP⁺ a NADPH. A través de la cadena transportadora de electrones, la energía de estos electrones se emplea en la síntesis de ATP.

Fase Oscura (Reacciones Independientes de la Luz)

También conocida como Ciclo de Calvin, esta fase está formada por un conjunto de reacciones que no requieren luz directamente y tienen lugar en el estroma del cloroplasto. En ella, se aprovechan la energía (ATP) y el poder reductor (NADPH) generados en la fase luminosa para reducir y asimilar el carbono del CO₂, con el fin de obtener moléculas orgánicas en un proceso de fijación del carbono.

Detalle de la Fase Luminosa de la Fotosíntesis

La fase luminosa tiene lugar en las membranas de los tilacoides, donde se localizan los fotosistemas, el resto de complejos que intervienen en el transporte de electrones y las ATP sintasas.

Modalidades de la Fase Luminosa

La fase luminosa puede presentarse en dos modalidades principales:

• Fotofosforilación acíclica (con transporte acíclico de electrones), en la que intervienen ambos fotosistemas (PS I y PS II).
• Fotofosforilación cíclica (con transporte cíclico de electrones), en la que solo interviene el Fotosistema I (PS I).

Flujo Acíclico de Electrones

En los organismos fotosintéticos oxigénicos que poseen ambos fotosistemas, se produce un transporte de electrones de forma acíclica. Estos electrones realizan un recorrido desde el agua hasta el NADP⁺, pasando primero por el Fotosistema II y posteriormente por el Fotosistema I.

El proceso se desarrolla de la siguiente manera:

1. Cuando un fotón de luz incide en el Fotosistema I (P700), el P700 se excita y emite un electrón (e^-).
2. Este electrón es captado por un aceptor primario, que lo cede a la ferredoxina.
3. La ferredoxina, a su vez, cede el electrón a un sistema enzimático, la NADP⁺ reductasa, que cataliza la reacción de reducción del NADP⁺ a NADPH, obteniéndose así poder reductor.
4. El hueco electrónico dejado en el P700 debe ser rellenado.
5. Simultáneamente, cuando se ilumina el Fotosistema II (P680), se provoca la excitación y emisión de electrones de la P680.
6. Estos electrones son captados por una cadena de transporte de electrones que, finalmente, los cede al Fotosistema I, rellenando el hueco producido en el P700.
7. Para reponer los electrones de la P680, se produce la hidrólisis del agua, un proceso denominado fotólisis del agua, que libera oxígeno (O₂) como subproducto.