Mecanismos y Procesos de la Fotosíntesis: De la Captación Lumínica a la Síntesis de Glucosa

Fase luminosa

También llamada fase fotoquímica, en esta primera etapa los fotosistemas (complejos formados por clorofilas y proteínas) ubicados en los cloroplastos captan la energía lumínica, generalmente proveniente del sol. Con esta energía, los fotosistemas I y II (PSI y PSII) incrementan la energía de los electrones, movilizándolos hasta alcanzar el centro del fotosistema II. En este punto, la molécula de agua se rompe, separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O). Este átomo de oxígeno se une posteriormente con el sobrante de otra molécula de agua para liberar el oxígeno (O2) que respiramos. Como su nombre indica, esta fase requiere obligatoriamente de luz para llevarse a cabo.

La fase luminosa acíclica

Se inicia con la llegada de fotones al fotosistema, lo cual excita a su pigmento diana P680, que pierde tantos electrones como fotones absorbe. Tras esta excitación, existe un paso continuo entre moléculas capaces de ganar y perder dichos electrones. Para reponer los electrones perdidos por el pigmento P680, se produce la hidrólisis del agua, proceso que libera oxígeno y ocurre en la cara interna de la membrana de los tilacoides.

Fase cíclica

En esta variante de la fase luminosa interviene de forma exclusiva el fotosistema I, generando un flujo o ciclo de electrones que, en cada vuelta, da lugar a la síntesis de ATP. Al no intervenir el fotosistema II, no hay fotólisis del agua ni se produce la reducción del NADP+.

Fase oscura

Esta fase recibe su nombre porque no requiere de luz directa para realizarse. A diferencia de la fase luminosa, ocurre en el estroma del cloroplasto y sucede tras la fase luminosa. En este proceso, el hidrógeno sobrante de la fase anterior (derivado de la ruptura de la molécula de agua) se une al dióxido de carbono (CO2) para generar glucosa y otros carbohidratos, utilizando la energía almacenada previamente en las moléculas de ATP.

Balance de la fotosíntesis

En la fase luminosa se produce ATP y NADPH para que, en la fase oscura, se reduzca el CO2 a materia orgánica:

• El agua libera 6 O2 y aporta 12 H para convertir los 6 O sobrantes del CO2 en H2O.
• Aparecen 24 H+ y 24 e-, requiriéndose 48 fotones.
• En el ciclo de Calvin, para obtener una molécula de glucosa, son necesarios 12 NADPH y 18 ATP.
• En la fase luminosa acíclica solo se obtienen 1,33 ATP por cada H2O hidrolizada; al gastarse 12 H2O, se producen 15,96 ATP. El resto, hasta completar los 18 necesarios, proviene de la fase cíclica.