Fase luminosa de la fotosíntesis

Reacciones luminosas

• Las reacciones luminosas captan la energía solar y la almacenan como energía química en dos moléculas portadoras: ATP y NADPH. Las moléculas que hacen posible estas reacciones, incluyendo los pigmentos que captan la luz y las enzimas, están insertadas en una disposición precisa dentro de las membranas de los tilacoides.

Pigmentos de la clorofila

• El Sol emite energía en un amplio espectro de radiación electromagnética. El espectro electromagnético va de los rayos gamma de onda corta al ultravioleta, la luz visible y la infrarroja, hasta las ondas de radio muy largas.
• La luz y otras ondas electromagnéticas están compuestas de paquetes de energía llamados fotones. La energía de un fotón corresponde a su longitud de onda: los fotones de onda corta, como los rayos gamma y X, son muy energéticos, mientras que los de onda larga, como las ondas de radio, llevan menos energía.
• La luz visible es la de longitud de onda tal, que su energía es bastante fuerte para alterar las moléculas de los pigmentos biológicos (que son moléculas que absorben la luz), como la clorofila, pero no tan intensa para que dañe los enlaces de las moléculas fundamentales, como el ADN.

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• Ocurre una de tres cosas cuando una onda luminosa de longitud específica incide en un objeto, como una hoja: se absorbe la luz (se capta), se refleja (rebota) o se transmite (atraviesa).
• Los cloroplastos contienen varios pigmentos que absorben diferentes longitudes de onda. La clorofila a, el principal pigmento que capta la luz en los cloroplastos, absorbe intensamente la luz violeta, azul y roja, pero refleja el verde, que es lo que da a las hojas su color.
• Los cloroplastos también contienen otras moléculas que se llaman, en conjunto, pigmentos accesorios y que absorben otras longitudes de onda de energía luminosa y la transfieren a la clorofila a. La clorofila b es ligeramente distinta de la clorofila a (verde) que sirve como pigmento accesorio que absorbe las longitudes azul y rojo naranja que no captó la clorofila a y reflejan la luz verde amarilla.
• Los carotenoides son pigmentos accesorios que se encuentran en todos los cloroplastos. Absorben luz azul y verde y se ven principalmente de color amarillo o anaranjado, porque reflejan esas longitudes de onda ante nuestros ojos

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• Aunque los carotenoides están presentes en las hojas, su color queda enmascarado por la clorofila verde, que es más abundante. En el otoño, cuando las hojas comienzan a morir, la clorofila se degrada antes que los carotenoides y se aprecian los brillantes pigmentos amarillo y anaranjado de los carotenoides que caracterizan los colores del otoño.

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• La energía luminosa se capta y se convierte en energía química mediante las reacciones luminosas que se realizan en las membranas tilacoidales. Estas membranas contienen muchos fotosistemas, cada uno consiste en un agrupamiento de clorofila y pigmentos accesorios rodeado por diversas proteínas.
• Dos fotosistemas operan juntos durante las reacciones luminosas: el fotosistema II (PS II) y el fotosistema I (PS I) (estos fotosistemas se designan por el orden en que se descubrieron; sin embargo, el orden en que se suceden durante las reacciones luminosas es del fotosistema II al fotosistema I).
• Cada fotosistema tiene contigua una cadena de transporte de electrones diferente. Estas cadenas de transporte de electrones (ETC, por sus siglas en inglés) constan de series de moléculas portadoras de electrones insertadas en la membrana tilacoidal.
• En la gráfica se denominan a estas cadenas como ETC II y ETC I, según el fotosistema con el que estén relacionadas. Así, en la membrana tilacoidal, la ruta general de los electrones es la siguiente: PS II → ETC II → PS I → ECT I → NADP

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En resumen

• Reacciones luminosas
• • Los pigmentos de clorofila y carotenoides del PS I absorben luz que energiza y lanza un electrón de una molécula de clorofila del centro de reacción. El aceptor primario capta el electrón energizado.
• • El electrón pasa del aceptor primario de electrones a la ETC II contigua, donde se mueve de molécula en molécula y va liberando energía. Parte de la energía se usa para crear un gradiente de iones de hidrógeno a través de la membrana tilacoidal. Este gradiente sirve para impulsar la síntesis de ATP por quimiósmosis.

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• • Enzimas del PS II rompen los enlaces de la molécula de agua (fotólisis), con lo que se liberan electrones (para reemplazar a los lanzados de las moléculas de clorofila del centro de reacción), se aportan H que refuerzan el gradiente de H para la producción de ATP y se produce oxígeno.
• • Los pigmentos de clorofila y carotenoides del PS I absorben luz que energiza y lanza un electrón de una molécula de clorofila del centro de reacción. El electrón es reemplazado por un electrón sin energía de la ETC II.

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• • El electrón energizado pasa del aceptor primario de electrones a la ETC I.
• • Por cada dos electrones energizados que salen de la ETC I, se forma una molécula del portador de energía NADPH, a partir de NADP y H.
• • Los productos de las reacciones luminosas son los portadores de energía ATP y NADPH. El O2 se libera como subproducto