fotosíntesis
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La vida en el planeta Tierra se mantienefundamentalmente por la energía proveniente del solque es aprovechada a través de fotosíntesis que serealiza en los cloroplastos de las algas en el medioacuático, principalmente en el océano y las plantas enel medio terrestre.
Convierte materia inorgánica como dióxido decarbono, agua, nitratos, fosfatos y energía de fotones deluz, en productos finales de carbohidratos que contienenenergía para llevar reacciones bioquímicas que generantejidos orgánicos en casi todos los organismos vivos siendofundamentales para la vida en la Tierra.
La fotosíntesis transforma alrededor de 100 mil millones detoneladas de carbono en materia orgánica cada año.
El proceso de fotosíntesis está limitado por la intensidad dela luz, la concentración de materia y la temperatura.
A medida que aumenta la intensidad y la energía de la luz,la fotosíntesis aumenta proporcionalmente hasta que eslimitada por otro factor.
Un aumento en la concentración de dióxido decarbono aumenta la tasa en la que el carbono esincorporado en carbohidratos en la reacción delestroma, por lo que la fotosíntesis aumenta hasta quees limitada por otro factor.
A medida que las enzimas que llevan a cabo lafotosíntesis alcanzan su temperatura óptima, lafotosíntesis aumenta. A medida que se alcanza uncalor determinado en el material de los cloroplastos secrea suficiente resistencia para bloquear el proceso defotosíntesis.
La fotosíntesis inicia cuando un fotón de luz visible esabsorbido por un electrón de materia en la moléculade la clorofila en un “foto sistema” o “antena” insertadaen la membrana de los tilacoides dentro delcloroplasto, donde pueden ocurrir 3 cosas: que laenergía se disipe como calor, que se emita en ondaselectromagnéticas más grandes o que inicie lafotosíntesis.
Los organismos unicelulares tienen únicamente el foto sistema II. El resto de las plantas usa el foto sistema II y el foto sistema I de forma simultánea. Cada foto sistema está asociado con un aceptor y un donador de electrones.
Los electrones, cuando dos electrones de clorofila “a” P680 del Foto
sistema II absorben 2 fotones de luz, estos aumentan su nivel de
energía para dar un salto hacia el aceptor de electrones del foto sistema.
En este proceso de entrelazado, los fotones interactúan con dos
moléculas de agua presentes en el interior del tilacoide.
Afectando sus enlaces químicos y descomponiéndolas en iones de
hidrógeno H+ (que permanecen en el estroma), iones de oxígeno (que
se unen entre sí para ser liberados a la atmósfera) y electrones libres.
Este proceso se llama fotólisis (2H2O + 2 fotones 4H+ + O2 + 4e-).
La molécula oxidada de clorofila P680 (con potencialredox de 1.3 volts) tomará dos electrones libres de lafotólisis del agua usando energía de fotones captadapor otros pigmentos.
Los dos electrones energizados se liberan haciamoléculas aceptoras (plastoquinona) que residen en lamembrana del tilacoide, comenzando una reacciónelectroquímica de corriente eléctrica basada enreducción-oxidación.
Desde el nivel energético más alto, el electrón“descenderá” hacia estados energéticos más bajos através de una cadena transportadora de electrones enla que participa una molécula llamada “plastoquinona”,el complejo del citocromo b6f y una proteína llamadaplastocianina, que es una proteína cúprica quetransfiere electrones entre la molécula de clorofila FSIy el citocromo b6f del FSII.
Los fotones de luz también pueden interactuar con los electrones
de los pigmentos de clorofila en el foto sistema I (FSI) para ser
absorbidos y llevar a los electrones a niveles de energía inferior
para ser transportados hacia otras moléculas aceptoras. La
molécula de clorofila P700 oxidada tomará los dos electrones
provenientes de la cadena de transporte del FII.
Los dos electrones energizados se desplazarán a otrasmoléculas aceptoras generando una nueva cadena dereacciones electroquímicas con corriente eléctricadonde el aceptor final es una molécula oxidada deNicotinamida Adenina Di nucleótido Fosfato quetomará dos electrones y dos iones de hidrógeno H+ dela descomposición de H2O en el estroma paraformarse en NADPH2, bajo la siguiente forma:NADP+ + 2e- + 2H+ NADPH2. El NADPH2 serádesprendido hacia el estroma y sustituido por otramolécula de NADP+.
Ahora que se han generado moléculas ATP y NADPH2 que contienen
energía química almacenada generadas por el proceso anterior, la
siguiente fase de la fotosíntesis ocurre en el estroma de los cloroplastos
donde hay moléculas de agua, dióxido de carbono proveniente del aire,
ADN, ribosomas, gránulos, grasas, gránulos de almidón, protones de
hidrógeno H+ y otras sustancias como la enzima Ru Bis CO.
El proceso inicia cuando 1 molécula de dióxido de carbono
es capturada por medio de la enzima RuBisCO para unirla
a 1 molécula “ribulosa 1,5-bifosfato” (RuBP) que es una
azúcar de 5 carbonos usando energía de electrones de las
moléculas ATP y NADPH2 e indirectamente energía de
fotones de luz, generando una molécula inestable de 6
carbonos que se rompe por medio de ATP y NADPH2 ,
atándole fosfatos y fosforilatos para formar dos moléculas
de gliceratos trifosfato de 3 carbonos y un fosfato o “ácido
fosfoglicérico” llamado PGA. A esta fase se le llama “fijación
de carbono”.