Cambios de energía en la fotosíntesis
El proceso de cambio de energía de la fotosíntesis incluye la absorción de energía luminosa, la conversión de energía luminosa en energía química, la cadena de transporte de electrones, la síntesis de ATP y la generación del agente reductor NADPH.
1. Absorción de la energía luminosa
El primer paso en la fotosíntesis es la absorción de la energía luminosa a través de moléculas de pigmentos como la clorofila. La clorofila es el pigmento más común en las plantas. Absorbe principalmente la energía luminosa en las regiones espectrales azul y roja y refleja o transmite la luz verde.
Los iones magnesio (Mg2+) de la molécula de clorofila pueden absorber y estabilizar electrones. Cuando una molécula de clorofila absorbe energía luminosa, los electrones contenidos en la molécula de clorofila se excitan a un estado excitado de alta energía.
2. Conversión de energía luminosa en energía química
Los electrones excitados de alta energía pasan a través de un complejo centro de reacción fotosintética compuesto por una serie de pigmentos fotosintéticos y moléculas de proteínas, y finalmente son capturada y convertida en energía química. Este proceso ocurre durante la primera etapa de la fotosíntesis y también se conoce como reacción luminosa. En una reacción luminosa, la energía luminosa se convierte en energía potencial, creando una cadena de transporte de electrones de alta energía en el centro de reacción fotosintética.
3. Cadena de transferencia de electrones
Los electrones de alta energía liberan energía gradualmente a través de la cadena de transferencia de electrones. La cadena de transporte de electrones incluye una serie de complejos proteicos, incluidos el fotosistema I (PSI) y el fotosistema II (PSII). El fotosistema II absorbe energía luminosa y excita electrones, extrayendo electrones del agua y liberando oxígeno como subproducto.
Posteriormente, los electrones pasan a aceptores de electrones de niveles de energía cada vez más bajos. En este proceso, cada aceptor de electrones absorbe energía para excitar aún más los electrones e impulsarlos a través del complejo proteico.
4. Síntesis de ATP
En la cadena de transporte de electrones, parte de la energía se utiliza para empujar protones (iones de hidrógeno) a través de la membrana celular, formando un gradiente de potencial químico. Este gradiente hace que el complejo enzimático ATP sintasa ubicado en la membrana celular encaje en el canal de protones de la membrana celular.
Los protones fluyen a través del complejo enzimático ATP sintasa, catalizando el ADP (difosfato de adenosina) y el fosfato para formar ATP (trifosfato de adenosina), convirtiendo la energía potencial química en la formación de enlaces de alta energía. Este proceso se llama fosforilación oxidativa y el ATP formado es una molécula clave para almacenar y transferir energía durante la fotosíntesis.
5. Generación del agente reductor NADPH
La fotosíntesis también produce el agente reductor NADPH. En la cadena de transporte de electrones, los electrones de alta energía se transfieren a NADP+ (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato) y se reducen a NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato).
NADPH juega un papel importante en la reacción de fijación de carbono (la segunda etapa de la fotosíntesis), suministrando electrones e iones de hidrógeno para impulsar la reacción que convierte el dióxido de carbono en materia orgánica.